Aula 05 - Vertedouros (Felipe Eugenio)

Prévia do material em texto

FELIPE EUGENIO DE OLIVEIRA VAZ SAMPAIO 
Engenheiro Civil 
Analista do MPU/Perícia/Engenharia Civil 
Mestre em Tecnologia Ambiental e Recursos Hídricos (UnB - PTARH) 
felsvaz@yahoo.com.br 
Hidráulica 
Vertedouros ou vertedores 
Slides com conteúdos obtidos de Porto, Neves, Cirilo e Wanderley. 
Vertedouros ou vertedores 
São estruturas hidráulicas que podem ser definidas como paredes 
sobre as quais a água escoa 
São estruturas conceitualmente simples, mas de grande 
importância prática 
Podem ser utilizados para diversas finalidades 
• Medição de vazões 
• Controle de vazões 
• Controle de níveis 
• Geração de turbulência, 
para aeração da água 
• Etc. 
 
VERTEDOUROS 
Fonte: USBR 
Fonte: USGS 
Vertedouros ou vertedores 
Em rios, canais e pequenas estruturas hidráulicas, a sua principal 
finalidade é a medição de vazões 
VERTEDOUROS 
Fonte: AgSolve Monitoramento Ambiental Fonte: Desconhecido 
Vertedouros ou vertedores 
Nas grandes obras, como em barragens de acumulação, a sua 
principal finalidade é o controle de níveis e de vazões 
• Servem essencialmente ao controle da vazão excedente nas cheias, 
sendo comumente denominados extravasores 
VERTEDOUROS 
Fonte: Braspower 
UHE ITAIPU
Vertedouros ou vertedores 
Os vertedouros após instalados interrompem o fluxo da água que 
passa a acumular-se, elevando o nível a montante 
Após atingir a crista ou soleira, começa a haver o escoamento 
O nível d’água continua aumentando até atingir um valor que seja 
suficiente para escoar a vazão 
A água acumulada a montante, ao aproximar-se do vertedouro, 
sofre aceleração para passar pela crista 
Com isso, há uma convergência dos filetes e um pequeno 
rebaixamento da linha d’água logo a montante da crista 
• Cria-se também uma região de fluxo praticamente nulo no pé do 
vertedouro 
VERTEDOUROS 
H 
P 
Elementos geométricos dos vertedouros 
• Crista ou soleira – é a borda horizontal da parede por onde a água 
escoa, ou seja, é o entalhe do vertedouro 
• Faces – são as bordas verticais do entalhe 
• Altura (P) – altura da parede do vertedouro até a crista ou soleira 
• Largura da crista (L) – dimensão horizontal da soleira por onde a 
água escoa 
• Largura da superfície do canal de aproximação (B) 
• Carga (H) – é o nível que a água atinge a montante do vertedouro, 
contado a partir da crista 
– É medida a uma distância a montante do vertedouro, suficiente para 
evitar a curvatura da lâmina d’água, recomendando-se o equivalente a 5 
ou 6 vezes a própria carga H 
VERTEDOUROS 
H 
P 
H 
P 
L 
B 
Q 
Faces 
Crista ou 
soleira 
Vertedouros – classificação 
Quanto à forma geométrica da sua abertura, podem ser 
classificados em 
• Simples – retangulares, triangulares, circulares etc. 
• Compostos – seções combinadas, trapezoidais 
 
Quanto à altura relativa da soleira 
• Livres ou completos – se a lâmina a jusante P’ for menor que a altura 
P do vertedouro (P > P’) 
• Submersos ou incompletos – se a lâmina a jusante P’ for maior que a 
altura P do vertedouro (P < P’) 
– É sempre desejável trabalhar com o vertedouro livre 
VERTEDOUROS 
H 
P 
Q 
P’ 
Q 
P’ 
Vertedouros – classificação 
Quanto à inclinação da parede de montante (paramento de 
montante) 
• De paramento vertical 
• De paramento inclinado 
 
Quanto à espessura da parede 
• Parede delgada – se a espessura da parede for inferior a 2/3 da 
carga (e < 2·H/3) 
– Construídas com chapas metálicas, madeiras chanfradas etc. 
• Parede espessa – se a espessura da parede for superior a 2/3 da 
carga (e > 2·H/3) 
– Construídas com pedras ou alvenaria de tijolos etc. 
VERTEDOUROS 
H 
P 
Q Q 
e 
Vertedouros – classificação 
Quanto à largura relativa da soleira 
• Sem contrações laterais – se a largura da soleira for igual à largura 
do canal de aproximação (L = B) 
• Com contrações laterais – se a largura da soleira for inferior à 
largura do canal de aproximação (L < B) 
– Pode ser uma ou duas contrações laterais 
VERTEDOUROS 
Q 
B L 
Q 
B L 
Vertedouros retangulares 
São os mais utilizados na prática da medição de vazões, devido à 
grande facilidade de instalação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os vertedouros retangulares podem ser do tipo sem ou com 
contrações laterais 
VERTEDOUROS 
Vertedouros retangulares de parede delgada sem 
contrações laterais 
Conceitualmente, é o tipo de vertedouro mais simples 
Trata-se de uma placa delgada, com soleira horizontal e biselada, 
instalada perpendicularmente ao escoamento, ocupando toda a 
largura do canal e com o espaço sob a lâmina vertente ocupado 
com ar à pressão atmosférica 
 
Também denominado descarregador Bazin 
• Mede vazões com boa precisão 
VERTEDOUROS 
Q B L 
H 
P 
Vertedouros retangulares de parede delgada sem 
contrações laterais 
Equação geral 
 
 
• O coeficiente de descarga CD incorpora os efeitos de várias hipóteses 
simplificadoras 
– Distribuição de velocidades uniforme a montante do vertedouro 
– Velocidade horizontal e pressão hidrostática na crista do vertedouro 
– Pressão atmosférica abaixo da lâmina vertente 
– Efeitos de viscosidade, tensão superficial e turbulência desprezados 
– Contração da veia líquida ao passar pelo vertedouro 
• O seu valor médio gira em torno de 0,62 
Q B L 
H 
P 
2
3
D HLg2C
3
2
Q 
VERTEDOUROS 
Vertedouros retangulares de parede delgada sem 
contrações laterais 
O valor do coeficiente de descarga CD tem sido amplamente 
estudado, tendo sido apresentadas diversas expressões para o 
seu cálculo 
• Bazin – para 0,08 < H < 0,50 m e 0,2 < P < 2,0 m 
 
 
 
 
• Rehbock – para 0,25 < H < 0,80 m, P > 0,30 m e H < P 
Q B L 
H 
P 






















2
D
PH
H
55,01
H
0045,0
6075,0C
H1000
1
P
H
08,0605,0CD


VERTEDOUROS 
Vertedouros retangulares de parede delgada sem 
contrações laterais 
• Rehbock – para 0,03 < H < 0,75 m, L > 0,30 m, P > 0,30 m e H > P 
 
 
 
 
• Francis – para 0,25 < H < 0,80 m, P > 0,30 m e H < P 
Q B L 
H 
P 
2
3
D
H
0011,0
1
P
0011,0H
0813,06035,0C 
















 

















2
D
PH
H
26,01615,0C
VERTEDOUROS 
Vertedouros retangulares de parede delgada sem 
contrações laterais 
• Para os casos práticos, é muito utilizada a fórmula simplificada de 
Francis 
 Q = 1,838·L·H3/2 
 
 Recomendada quando a velocidade de aproximação pode ser 
desprezada, o que acontece para P/H > 3/5 
 Neste caso, o coeficiente de descarga CD = 0,623 
Q B L 
H 
P 
VERTEDOUROS 
Vertedouros retangulares de parede delgada sem 
contrações laterais 
 Efeito da aeração da lâmina vertente 
A fim de evitar problemas de instabilidade nas medições, é 
recomendável que haja um perfeito arejamento abaixo da lâmina 
vertente 
 
Quando se inicia o escoamento sobre o vertedouro, é criada uma 
bolsa de ar sob a lâmina vertente, inicialmente sujeita à pressão 
atmosférica → Lâmina livre 
À medida que o escoamento processa-se, o ar preso sob a lâmina 
vertente é carreado para jusante, na forma de bolhas 
Q Q 
VERTEDOUROS 
Vertedouros retangulares de parede delgada sem 
contrações laterais 
 Efeito da aeração da lâmina vertente 
A bolsa de ar então diminui, diminuindo a pressão em seu 
interior, promovendo o abatimento da lâmina vertente → 
Lâmina deprimida 
• Por conta da diminuição da pressão, as cargas assim medidas 
encontram-se abaixodos valores normais, com a lâmina arejada 
Esse processo ocorre até que todo o ar é removido e a lâmina 
vertente adere à parede do vertedouro → Lâmina aderente 
• Essa situação é indesejável para medições porque abaixo da lâmina 
vertente ocorre pressão abaixo da atmosférica e perturbações na 
água podem romper a aderência, reintroduzindo ar à pressão 
atmosférica 
Q Q 
VERTEDOUROS 
Vertedouros retangulares de parede delgada 
 Efeito das contrações laterais 
Nas situações práticas, 
principalmente em medições em 
rios, o vertedouro retangular não 
pode ocupar toda a largura do canal 
 
A lâmina vertente, ao passar pelo 
vertedouro sofre contrações laterais 
que, por efeito de inércia da massa 
líquida, estendem-se por uma pequena distância a jusante do 
vertedouro 
Isso diminui a seção por onde efetivamente escoa a água 
Q 
H 
P 
B L 
VERTEDOUROS 
Vertedouros retangulares de parede delgada 
 Efeito das contrações laterais 
Cada contração lateral reduz a seção efetiva de escoamento de 
uma largura equivalente a 10% da carga hidráulica 
Por isso, para vertedouros com contrações laterais, a largura real 
L deve ser corrigida para uma largura efetiva L 
• Para uma contração 
 LE= L – 0,1·H 
 
• Para duas contrações 
 LE = L – 0,2·H 
Q 
H 
P 
B L 
VERTEDOUROS 
Vertedouros triangulares de parede delgada 
Os vertedouros triangulares não tem problemas de aeração da 
lâmina vertente e estão sempre sujeito aos efeitos das contrações 
laterais 
São recomendados para medições abaixo de 30 L/s, com cargas 
entre 0,06 e 0,50 m, tendo boa precisão para vazões até 300 L/s 
São construídos normalmente em chapas metálicas, com 
aberturas de 90º 
Nascente do rio Tietê 
Fonte: Wikipedia (vertedouro) 
VERTEDOUROS 
Vertedouros triangulares de parede delgada 
Equação geral 
 
 
• Uma das desvantagens dos vertedouros triangulares é que 
necessitam de cargas maiores que os vertedouros retangulares 
Para ângulos de abertura de 90º, algumas expressões usuais 
• Thomson – para 0,05 < H < 0,38 m, P > 3H e B > 6H 
 Q = 1,4·H5/2 
• Gouley e Crimp – para 0,05 < H < 0,38 m, P > 3H e B > 6H 
 Q = 1,32·H2,48 
2
5
D H
2
tgg2C
15
8
Q 




 

VERTEDOUROS 
H 
P 
H 
P 
L 
B 
Q 
Crista ou 
soleira 
 
Vertedouros trapezoidais de parede delgada 
Os vertedouros trapezoidais formam uma combinação de 
vertedouros retangulares e triangulares 
A sua equação geral é a soma das equações dos vertedouros 
VERTEDOUROS 
Fonte: USBR 
    
RETANGULARVERTEDOURO
2
3
D
TRIANGULARVERTEDOURO
2
5
D HLg2C
3
2
H
2
tgg2C
15
8
Q 




 

Vertedouros trapezoidais de parede delgada 
Cipoletti estudou um vertedouro em forma de trapézio isósceles 
de modo que as faces inclinadas do vertedouro triangular 
compensassem o decréscimo de vazão devido às contrações 
laterais de um vertedouro retangular, evitando a necessidade de 
correção nos cálculos 
Nestas condições, a inclinação das faces deve ser 1H:4V 
• Para 0,08 < H < 0,60 m, L > 3H, P > 3H, 30H < B < 60H e A > 2H 
 Q = 1,861·L·H3/2 
 que é a equação de um vertedouro retangular sem a necessidade de 
correção de L 
VERTEDOUROS 
H 
P 
H 
P 
L 
B 
Q 
Crista ou 
soleira 
A 
Vertedouros retangulares de parede espessa 
Um vertedouro é considerado de parede espessa se a espessura 
da parede for superior a 2/3 da carga (e > 2·H/3) 
A capacidade de descarga de um vertedouro de parede espessa 
com largura igual à do canal (sem contrações laterais) pode ser 
avaliada diretamente pela equação de energia 
 Q = 1,704·CD·L·H
3/2 
• O valor do coeficiente de vazão CD é função das relações H/P e H/e 
• Um fato interessante é que a superfície da água ao passar pela 
soleira sofre um rebaixamento por causa da diminuição da energia 
específica do escoamento 
• Se a espessura da parede for inferior a 2/3 da carga, pode não haver 
o desenvolvimento da altura crítica do escoamento sobre a soleira 
VERTEDOUROS 
Q 
e 
Vertedouros retangulares de parede espessa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Q = 1,704·CD·L·H
3/2 
VERTEDOUROS 
Q 
e 
Vertedouros retangulares de parede delgada 
EXEMPLO 
Determinar a vazão escoada por um vertedouro retangular, com 2 
contrações laterais e com lâmina arejada, com 2,5 m de largura de 
soleira, com altura de parede de 50 cm e com carga de 28 cm, instalado 
em um canal natural de 5,0 m de largura superficial 
A relação P/H = 50/28 = 1,78 → vertedouro não é do tipo Francis 
Pode ser utilizado o coeficiente de Bazin – 0,08 < H < 0,50 m e 0,2 < P < 2,0 m 
 
 
 
 
 
A largura efetiva é 
 LE = L – 0,2·H → LE = 2,5 – 0,2·0,28 → LE = 2,44 m 
Assim, a vazão escoada pelo vertedouro é 
 
VERTEDOUROS 






















2
D
PH
H
55,01
H
0045,0
6075,0C
668,0C
50,028,0
28,0
55,01
28,0
0045,0
6075,0C D
2
D 






















s/m07,1Q28,044,281,92668,0
3
2
QHLg2C
3
2
Q 32
3
2
3
ED 
Vertedouros retangulares de parede delgada 
EXEMPLO 
Determinar a carga sobre um vertedouro do tipo Francis (retangular, sem 
contrações laterais, com lâmina arejada e com P/H > 3,5) com 1,6 m de 
largura de soleira escoando uma vazão de 730 L/s 
Comparar com a carga sobre um vertedouro triangular com abertura de 
90º, admitindo P/H > 3 e a fórmula de Thomson 
Para um vertedouro do tipo Francis, pode ser empregada a fórmula simplificada 
 Q = 1,838·L·H3/2 → H = [Q/(1,838·L)]2/3 → H = [0,730/(1,838·1,6)]2/3 
 → H = 0,395 m = 39,5 cm 
Para um vertedouro triangular, a fórmula de Thomson é dada por 
 Q = 1,4·H5/2 → H = (Q/1,4)2/5 → H = (0,730/1,4)2/5 
 → H = 0,771 m = 77,1 cm 
Verifica-se que, para uma mesma vazão, a carga sobre um vertedouro triangular é 
muito maior que a carga sobre um vertedouro retangular 
Esse é um dos motivos que justificam a recomendação do uso de 
vertedouros triangulares para vazões inferiores que 300 L/s 
VERTEDOUROS 
Vertedouros – recomendações de projeto 
Para que um vertedouro seja considerado um bom dispositivo 
para medição de vazão 
• A seção de medição deve ser precedida de um trecho retilíneo e 
uniforme do canal, a fim de garantir uma distribuição de velocidades 
na aproximação a mais uniforme possível 
– 20·RH é suficiente 
– Tranquilizadores de fluxo podem ser usados (telas, grades etc.) 
• Em vertedouros retangulares sem contração lateral, a lâmina 
vertente não pode aderir ao paramento de jusante, devendo haver 
arejamento da lâmina 
– Instalação de tubo de ventilação 
– Evitar cargas inferiores a 2 cm 
• A medida da carga deve ser feita a uma distância a montante que 
evite o abaixamento da lâmina 
– Recomenda-se uma distância superior a 5 ou 6 vezes o valor da carga 
– Instalar poço de medição para suavizar as oscilações de níveis 
• Não são recomendadas cargas superiores a 50 cm (alguns autores 
recomendam até 60 cm) 
VERTEDOUROS 
Vertedouros – recomendações de projeto 
Na prática, qualquer obstrução em um canal pode ser utilizada 
para a medição de vazão 
Sabemos que a seção transversal tem vários elementos 
geométricos que relacionam-se diretamente com a altura de 
escoamento, isto é, variam em função do nível d’água 
• Área molhada 
• Perímetro molhado 
• Raio hidráulico 
• Largura superficial 
Existe então uma relação direta entre o níveld’água e a vazão 
Esta relação é denominada Curva-Chave (relação cota-
descarga) 
 
Portanto, para qualquer estrutura pode ser estudada a sua Curva-
Chave 
VERTEDOUROS 
Vertedouros – recomendações de projeto 
Para estimar a vazão basta determinar o nível d’água numa seção 
a montante da estrutura 
A medição dos níveis d’água é feita normalmente por meio de 
réguas verticais locadas em uma seção a montante, denominadas 
réguas limnimétricas 
VERTEDOUROS 
Fonte: USBR Fonte: desconhecido 
Réguas limnimétricas 
Outros medidores de vazão 
Um dos inconvenientes dos vertedouros é a criação de uma zona 
de fluxo nulo imediatamente a montante do seu paramento 
Assim, em canais onde escoa água com sedimentos, pode haver 
acúmulo de sedimentos nesta zona 
 
Nestes casos, é recomendável a utilização de medidores de 
regime crítico ou calhas medidoras 
• Simplificadamente, são calhas acopladas ao canal formadas por um 
estrangulamento (redução da largura) onde a água forçosamente 
passa pelo regime crítico 
Estas estruturas são robustas e permitem a passagem da vazão 
de modo fácil, evitando que materiais flutuantes ou em 
suspensão depositem-se na entrada 
• São muito utilizadas em estações de tratamento de água ou de 
esgoto onde não é recomendável a utilização de vertedouros comuns 
por causa dos sedimentos em suspensão 
OUTROS MEDIDORES DE VAZÃO 
Outros medidores de vazão 
Os medidores de regime crítico mais conhecidos e utilizados são 
os medidores do tipo Venturi e as calhas Parshall 
Esses medidores têm uma entrada suavemente afunilada, que 
converge para uma seção contraída, denominada garganta, de 
paredes paralelas, seguida de um trecho divergente 
As variações de largura produzem variações da velocidade e da 
profundidade ao longo da calha 
Pode ser formado um 
ressalto na seção 
divergente 
 
As profundidades 
Y1 e Y2 podem ser 
relacionadas para a 
determinação da 
vazão 
OUTROS MEDIDORES DE VAZÃO 
YC 
Q 
Ressalto 
hidráulico 
Y1 
Q 
Y2 
Garganta 
B1 BG B2 = 
B1 
Outros medidores de vazão 
Calha Parshall 
• Consiste de uma estrutura padronizada que promove um 
estrangulamento no canal, com variações nas suas declividades de 
fundo 
OUTROS MEDIDORES DE VAZÃO 
Fonte: desconhecido 
Outros medidores de vazão 
Calha Parshall 
• Como as calhas são padronizadas, cada calha possui uma curva cota-
descarga específica e relacionada com a largura da garganta 
• Como o canal sofre estreitamento, o escoamento passa pela 
transição do regime subcrítico, a montante, para o regime 
supercrítico, na garganta, 
retornando para o regime 
subcrítico a jusante 
– Embora não seja aconselhável, 
a calha pode trabalhar afogada 
a jusante 
• A expressão típica da vazão 
para Calhas Parshall é 
 Q = K·HN 
 onde Q é a vazão, K é uma 
constante, H é a altura lida 
numa seção a montante do 
regime supercrítico 
OUTROS MEDIDORES DE VAZÃO 
Fonte: desconhecido 
Outros medidores de vazão 
Calha Parshall 
• Alguns valores padronizados para calhas Parshall 
OUTROS MEDIDORES DE VAZÃO 
Garganta Vazões (L/s) 
Coeficientes 
da equação 
(mm) (pol - pés) Mínima Máxima k n 
76 (3") 0,85 53,8 3,704 0,646 
152 (6") 1,52 110,4 1,842 0,636 
229 (9") 2,55 251,9 1,486 0,633 
305 (1') 3,11 455,6 1,276 0,657 
457 (1½') 4,25 696,2 0,966 0,650 
610 (2') 11,89 936,7 0,795 0,645 
915 (3') 17,26 1426 0,608 0,639 
1220 (4') 36,79 1921 0,505 0,634 
1525 (5') 62,80 2422 0,436 0,630 
1830 (6') 74,40 2929 0,389 0,627 
2440 (8') 130,7 3950 0,324 0,623 
Fonte: Azevedo Netto et al. (1998) 
e Azevedo Netto e Richter (1991) 
Fonte: desconhecido 
Outros medidores de vazão 
Calha Parshall 
• Em ETAs, aproveita-se a formação do ressalto hidráulico como 
misturador rápido, onde são introduzidos coagulantes 
OUTROS MEDIDORES DE VAZÃO 
ETA Caraguatatuba ETA Campos do Jordão 
Fonte: Pivelli e Ferreira Filho 
Solução de 
coagulante 
Medição de 
nível a 
montante 
Extravasores de barragens 
As grandes obras hidráulicas, em especial as barragens 
destinadas à acumulação de água, são normalmente projetadas 
para trabalhar com as vazões médias dos rios 
Em eventos extremos, nos períodos de chuvas, as vazões dos rios 
excedem significativamente os seus valores médios 
Nestes eventos de cheias, há um volume excedente de água que 
os reservatórios não suportam, 
sendo necessária a sua 
extravasão para jusante, 
para segurança da obra 
Para efetuar esta extravasão 
são implantados os 
extravasores nas 
barragens 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
UHE Tucuruí 
Extravasores de barragens 
Os extravasores são órgãos constituídos de diferentes partes 
• Canal de aproximação 
• Estrutura de controle 
• Estrutura de condução 
• Estrutura de dissipação de energia 
• Canal de restituição 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
UHE Foz do Areia 
Fonte: Braspower 
Extravasores de barragens 
• Canal de aproximação: 
estrutura encarregada 
de conduzir a água do 
reservatório à 
estrutura de controle, 
quando esta estrutura 
está posicionada 
sobre as margens do 
rio. É dimensionado 
para conduzir a água 
com velocidades 
compatíveis com a 
estrutura de controle 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
UHE Foz do Areia 
Fonte: Braspower 
Extravasores de barragens 
• Estrutura de controle: estrutura responsável por regular as vazões 
descarregadas do reservatório, mantendo os níveis d’água em cotas 
determinadas pelo projeto. Pode ser de descarga livre ou controlada 
por comportas 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
UHE Foz do Areia 
Fonte: Braspower 
Extravasores de barragens 
• Estrutura de condução: estrutura que conduz a água da estrutura 
de controle até a estrutura de dissipação. Normalmente, é composta 
de um canal de grande declividade denominado rápido, mas pode 
até não existir se não houver uma estrutura de dissipação 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
UHE Foz do Areia 
Fonte: Braspower 
Extravasores de barragens 
• Estrutura de dissipação de energia: estrutura responsável pela 
dissipação da energia cinética do escoamento. Quando há uma 
grande diferença de níveis entre o reservatório e o leito do rio a 
jusante, a energia potencial da água no reservatório é transformada 
em energia cinética na passagem pela estrutura de controle e pelo 
rápido, atingindo grandes velocidades e, consequentemente, 
adquirindo elevadas energias cinéticas. 
• Canal de restituição: 
estrutura responsável por 
conduzir a água da saída da 
estrutura de dissipação até 
o leito do rio, ajustando o 
escoamento para evitar 
possíveis erosões 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
UHE Foz do Areia 
Fonte: Braspower 
Extravasores de barragens 
Os principais aspectos observados no projeto de um extravasor 
de barragem são 
• Tipo de obra 
• Localização da obra 
• Características topográficas e geológicas do local 
• Vazão de projeto 
• Desnível topográfico e de níveis d’água 
 
Sob o ponto de vista hidráulico, o melhor extravasor é o que 
maximiza o coeficiente de vazão e produz a restituição do 
escoamento ao leito natural do rio de forma semelhante às 
condições naturais, de maneira a assegurar a integridade da 
estrutura 
• O coeficiente de vazão está diretamente ligado à geometria do perfil 
vertente e às pressões desenvolvidas na passagem da água 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
Extravasores de barragens 
A parte mais importante de um sistema extravasor é a estrutura 
de controle 
• Regula as vazões excedentes que saem do reservatório, 
minimizando-as quando o nível d’água encontra-se abaixo de valores 
estabelecidos no projeto 
• Garante a segurança da obra até o seu nível máximo de projeto 
Normalmente, é composta de um vertedouro, podendo sercontrolado por comportas 
Os vertedouros são dimensionados para extravasar as vazões de 
cheia do rio para um determinado nível de segurança, 
determinada nos estudos hidrológicos 
 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
Extravasores de barragens 
Quanto à presença de dispositivos de controle de vazão, os 
vertedouros podem ser 
• Com controle – possuem comportas ou outros dispositivos de 
controle da vazão, também chamados de vertedouros em carga 
• Sem controle – também chamados de vertedouros simples, de 
soleira livre ou de superfície 
 
De maneira geral, os vertedouros são dimensionados como 
vertedouros de soleira livre, considerando a sua capacidade 
máxima de escoamento (cheia de projeto) 
• A capacidade de escoamento dependerá da carga sobre a soleira, 
podendo ser estabelecida uma curva de descarga 
– As curvas de descarga de vertedouros de soleira livre dependem 
fundamentalmente da carga sobre a soleira 
– Em vertedouros controlados por comportas, a capacidade de vazão 
dependerá também da abertura das comportas 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
Vertedouros de barragens de soleira livre 
Os vertedouros de barragens são desenhados buscando uma 
“forma hidrodinâmica” – soleira normal 
• A soleira normal segue aproximadamente a forma da face inferior 
de uma lâmina vertente que atravessa um vertedouro retangular de 
parede delgada, sem contrações e perfeitamente arejada 
• Para a vazão de projeto, esta soleira estará teoricamente sujeita a 
uma pressão igual à pressão atmosférica 
• A carga é medida sobre o ponto mais alto da soleira 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
H 
Face inferior 
do escoamento 
HD 
Face inferior 
do escoamento 
Perfil da 
soleira normal 
Vertedouros de barragens de soleira livre 
Foram desenvolvidos inúmeros estudos buscando definir a 
geometria da soleira normal, sendo os mais comuns 
• Perfil Creager (essa é a nomenclatura usual) 
• Perfil Scimemi 
• Perfil WES (Waterways Experiment Station) 
• Perfil USBR 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
Perfil USBR 
Vertedouros de barragens de soleira livre 
Capacidade de descarga 
 
 
 onde C0 é o coeficiente de vazão, LE é a largura efetiva do 
vertedouro e HD é a carga sobre a soleira do vertedouro 
 
A largura efetiva varia em função da forma dos pilares 
 
 
 onde L é a largura 
útil do vertedouro, 
n é o número de 
pilares e K é o 
coeficiente de 
contração dos 
pilares 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
2
3
DE0 HLCQ 
DE HKn2LL 
Vertedouros de barragens de soleira livre 
O coeficiente de vazão depende de vários fatores 
• Altura do paramento de montante 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
Vertedouros de barragens de soleira livre 
O coeficiente de vazão depende de vários fatores 
• Inclinação do paramento de montante 
EXTRAVASORES DE BARRAGENS 
UNIFESP 2009 – Engenheiro Ambiental (Instituto 
Cidades) 
Questão 15 
A velocidade v com que um efluente atravessa um vertedor triangular, 
é função da aceleração da gravidade (g) e da altura (h) da lâmina 
d’água em relação ao vértice do triângulo. Aplicando o princípio da 
homogeneidade dimensional, podemos determinar que na equação 
Q = C.ga.hb, que fornece a vazão nesse tipo de dispositivo, os 
expoentes a e b são, respectivamente: 
a) 1/2 e 5/2 
b) 3/2 e 1/2 
c) 5/2 e 3/2 
d) 1/2 e 3/2 
QUESTÃO DE PROVA 
X 
DNOCS 2010 – Engenheiro Área 1 (FCC) 
Questão 54 
Pretendendo-se medir pequenas vazões em volume de água sem 
sedimentos num canal retilíneo regular onde o escoamento é livre, 
pode-se, com melhor precisão, facilidade operativa e menor custo, 
escolher o medidor vertedor 
(A) retangular com paramento afogado. 
(B) trapezoidal de Cipolletti. 
(C) de parede espessa. 
(D) triangular. 
(E) com perfil longitudinal Greager 
QUESTÃO DE PROVA 
X 
DNOCS 2010 – Engenheiro Área 1 (FCC) 
Questão 42 
O projeto de uma Estação de Tratamento de Água (ETA) de uma 
pequena cidade necessita mensurar o volume de água afluente não 
tratada, água bruta, em função do tempo, num canal aberto artificial 
quadrado em concreto liso, com lado de 1,0 metro. A vazão em 
volume é variável, sendo esperado considerável transporte de 
sedimentos. Prevendo-se o tratamento inicial químico com mistura 
rápida nesse canal, precisão e a facilidade operativa e de 
manutenção, o instrumento de medição de vazão em volume de 
água apropriado é 
(A) o Orifício ou Bocal. 
(B) o Vertedor com comporta. 
(C) a Calha Parshall ou Canal Venturi. 
(D) o Tubo Dall. 
(E) o Molinete e cronômetro. 
QUESTÃO DE PROVA 
X 
EXERCÍCIOS 
EXERCÍCIOS