2 Relatrio Vertedor

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Programa de Graduação em Engenharia Mecânica
Turma: 2081.1.1 – Segunda - Feira
Luana Patrícia Santos
Matheus Buzette Braga
Rafael Galvão Barros
Rafael Martins Barbosa de Oliveira
Vinícius Augusto Camatta Santana
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE FLUÍDOSMECÂNICOS
VERTEDOR
Belo Horizonte
2019
1 INTRODUÇÃO
Os vertedores são estruturas hidráulicas construídas para controlar o nível d’água de um reservatório, permitindo a passagem das vazões escoadas com a máxima eficiência possível sem provocar problemas à estrutura. Para atingir este objetivo, as condições de aproximação do escoamento à estrutura e a forma geométrica do perfil vertente são muito importantes. O controle da soleira, parte inferior ou base do vertedor, por comportas provoca uma mudança significativa nas condições de escoamento sobre o perfil vertente. O posicionamento e a forma da comporta têm forte influência no comportamento do coeficiente de vazão e nas pressões sobre a soleira. A formação de vórtice é um fenômeno indesejável que pode ocorrer quando a operação da comporta é parcial, prejudicando a capacidade de vazão e provocando vibrações na estrutura. Existem vertedores retangulares, triangulares, ovais, circulares, trapezoidais e proporcionais ou sutro. Vê-se que o tipo do vertedor se dá pela sua forma geométrica, por onde o fluido escoa. No laboratório, vimos um vertedor tipo Retangular e tivemos como atividade medir: vazão, altura da coluna de água (Montante e Ajusante, altura da soleira utilizando o Vernier) e a através das dimensões da tubulação de recalque (D=66 mm), diâmetro do furo da placa de orifício (D=43 mm) e largura (L=100 mm).
Objetivo
Calcular o valor do coeficiente de descarga para o vertedor Retangular e completar o preenchimento da folha de teste, apresentando a expressão correta para o valor de CD. Elaborar os seguintes gráficos, expressando as equações das curvas:
 	Vazão por diferença de pressão para a placa de orifício; 
 	Vazão por altura da água acima da soleira para o vertedor retangular; 
 	Coeficiente de descarga do vertedor retangular em função da vazão.
Conceituação Teórica
Existem inúmeros configurações de vertedores que dependem de fatores diferentes para seu uso ou instalação, eles podem depender da espessura da parede usada, de obstáculos presentes, a altura da soleira, do tipo de material usado, da quantidade de líquido entre outros. Porém todos possuem alguns elementos em comuns presentes na figura abaixo:
Figura 2 - Vertedor simples retangular.
Focaremos apenas no Vertedor Retangular (Utilizado em vazões acima de 300l/s e em vazões entre 30 e 300l/s, apresentam a mesma precisão que um Vertedor Triangular), pois ele foi o objeto de estudo na prática realizado em laboratório. Os vertedores retangulares são os mais empregados para as medições de descarga, existindo grande número de fórmulas para esse fim. Conforme esquema abaixo.
Figura 3 - Vertedor Retangular com e sem Contração.
Figura 4 - Vertedor Retangular de parede delgada contração.
Os filetes líquidos inferiores elevam-se até acima da crista enquanto que a superfície de água e os filetes líquidos superiores sofrem um abaixamento, apresentando a lâmina vertente. Quando a largura do canal de aproximação é maior que o comprimento da soleira, a lâmina vertente sofre uma ou duas contrações laterais, conforme o vertedor esteja junto a uma das margens ou no centro do canal. 
Para vertedores retangulares de grandes dimensões é possível utilizar deduzir a fórmula:
Também é possível calcular a vazão pela fórmula de Francis, se os valores de H e L são conhecidos:
Q – Vazão; [m³/s].
L – Largura; [m].
H – Altura; [m].
Caso haja contração no vertedor, o valor de L deve ser ajustado de modo a substituir o L na fórmula de Francis por L’:
Caso tenha duas contrações:
Dessa forma, para duas contrações a equação assume o seguinte formato:
Para que o cálculo da vazão se aproxime de valores reais, o vertedor deve apresentar H/P < 0,5.
	
Equipamentos
Figura 5 - Vertedor Retangular utilizado no laboratório.
Vertedor Retangular
Paquímetro
Bomba d’agua 
Válvula Gaveta
Placa de Orifício
Procedimento
Através de um vertedouro retangular, aciona-se a bomba para que seja recalcada uma pequena vazão do poço do reservatório até o canal. O controle da vazão deve ser feito através da válvula gaveta localizada após a bomba. Quando o nível da água atingir a soleira do vertedor, deve-se regular o paquímetro para que a ponta de prova toque a superfície d’água e anotar o valor medido; aumentar progressivamente a vazão através da válvula de controle, anotar a diferença dos níveis de coluna d’água nas tomadas de pressão antes e depois da placa de orifício, regular novamente o paquímetro para que a ponta de prova toque a superfície d’água e anotar o valor medido, calcular a vazão teórica de água pela placa de orifício a partir da equação:
Onde Δh é a diferença de altura entre as colunas das tomadas de pressão antes e depois da placa de orifício. Corrigir a vazão da placa de orifício a partir do coeficiente de descarga para a placa de orifício, que pode ser obtido com o uso do ábaco da Figura 1 e do número de Reynolds obtido para a tubulação onde está instalada a placa de orifício (D = 66 mm);
Figura 6 – Ábacco.
TABELA DE RESULTADOS
ANÁLISE DOS RESULTADOS
Como pode ser observado através das tabelas e dos gráficos mostrados, no caso da placa de orifício, como esperado, a vazão e a diferença altura medida são diretamente proporcionais. À medida que a altura aumenta a vazão medida também aumenta. Assim como no caso do vertedor a altura da lamina de água acima da soleira aumenta à medida que a vazão aumenta. No caso do coeficiente de descarga, o mesmo variou com o aumento da vazão, possibilitando concluir que quanto maior o “CD”, maior é a vazão do sistema.
CONCLUSÃO
Com todos os dados obtidos, é possível perceber que apesar dos erros considerados, do operador, do equipamento ou do ambiente, a relação de H fornecida pelo aparelho se comparado com os valores calculados fornece uma comparação aproximada da proposta. Estes valores tendem a seguir uma linearidade demonstrada através dos gráficos que leva a concluir, se comparando com o gráfico da apostila, que eles tendem a representar a equação em que do vertedouro retangular.
BIBLIOGRAFIA
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BUONICONTRO, Célia Mara Sales. Laboratório de fluidomecânicos: Práticas de mecânica dos fluidos. 2010 ed. Belo Horizonte: Puc Minas
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Silveira, João Francisco Alves - Instrumentação e Segurança de Barragens de Terra e Enrocamento - Oficina de Textos, 2006