Aula_5_-_MECFLU_-_Vertedores_-_IFPB_-_Rev 01

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO 
CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO 
MECÂNICA DOS FLUIDOS 
Profª Daniela Passos S. de A. Tavares, DSc. 
 
 
IFPB – Campus Cajazeiras 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO 
CENTRO UNIVERSITÁRIO NORTE DO ESPÍRITO SANTO 
AULA 5 – MEDIDAS EM CANAIS ABERTOS 
VERTEDORES 
MECÂNICA DOS FLUIDOS 
Medidas em Canais Abertos 
Nos canais abertos podem ser utilizados 
vertedores, que são obstruções no canal que 
obrigam o fluido a passar sobre elas. 
 
 
A medida da vazão é função da altura H do fluido 
em relação ao vertedor. 
Medidas de Vazão Através de Vertedores 
Vertedores são estruturas hidráulicas utilizadas para medir 
indiretamente a vazão em condutos livres por meio de uma abertura 
por onde a água escoa livremente. 
Finalidade: medição de vazão de pequenos cursos d’água, canais 
ou nascentes (geralmente ≤ 300 L/s), assim como controle do 
escoamento em galerias, canais e barragens. 
Medidas de Vazão Através de Vertedores 
• Localizam-se na parte superior de 
reservatórios, canais, etc. 
 
• São orifícios incompletos, pois têm 
perímetro aberto. 
Partes Constituintes 
Partes Constituintes 
H = carga hidráulica 
P = altura do vertedor 
B = largura da seção transversal 
do curso d’água 
L = largura da crista da 
soleira/crista do vertedor 
B 
Partes Constituintes 
B 
Utilização: pequenos cursos 
d’água, canais de vazão média 
(10 ≤ Q ≤ 300 L/s) 
Algumas observações: 
 
• A soleira deve estar nivelada e as faces deve ser lisas; 
• Paredes delgadas ou cantos em bisel; 
• Não deve ser afogado; 
• P > 20 cm e 5 cm ≤ H ≤ 60 cm; 
• Escolher um trecho retilíneo de pelo menos 3 m para a 
instalação do vertedor; 
• Fazer a medição da carga hidráulica 1,5 m antes do vertedor. 
 
Classificação quanto à forma 
• Seção transversal retangular 
 
• Seção transversal triangular 
 
• Seção transversal trapezoidal 
 
• Seção transversal circular 
Classificação quanto à forma 
• Medições de vazão em torno de 1 m³/s ou 1000 L/s 
 
Vertedor retangular 
Classificação quanto à forma 
Vertedor retangular 
Classificação quanto à forma 
Vertedor retangular 
utilizado como 
misturador rápido 
em ETAs 
Classificação quanto à forma 
• Medições de vazão em 
torno de 0,3 m³/s ou 300 L/s 
Vertedor triangular 
Vertedor triangular 
Vertedor triangular 
Classificação quanto à forma 
Vertedor trapezoidal 
(tipo Cipolletti) 
• Usado para vazões intermediárias, 
compensa o decréscimo de vazão 
devido às contrações laterais. 
 
Classificação quanto à forma 
Vertedor circular 
• Usado para pequenas vazões 
• Fácil construção e instalação 
• Não requer nivelamento da soleira 
• Mais eficiente para pequenos 
valores de H 
• Pouco empregado 
 
Vertedor circular 
Vertedor circular – nivelador de represa 
Classificação quanto à espessura da 
parede 
• Parede delgada ( e < 2/3 H) 
• Parede espessa (e > 2/3 H) 
 
PAREDE DELGADA 
PAREDE ESPESSA 
Vertedor com 
perfil tipo Creager 
(extravasor de barragem) 
Classificação quanto ao comprimento da 
soleira 
• Parede sem contração lateral (L = B) – o escoamento não 
apresenta contração ao passar pela soleira do vertedor, se mantendo 
constantes antes e depois de passar pela estrutura hidráulica. 
• Parede com contração lateral (L < B) – nesse caso a linha de 
corrente se deprime ao passar pela soleira do vertedor, podendo-se 
ter uma ou duas contrações laterais. 
 
Classificação quanto ao comprimento da 
soleira 
SEM CONTRAÇÃO LATERAL COM DUAS CONTRAÇÕES 
LATERAIS 
 
Classificação quanto à inclinação da face de 
montante 
Face de montante na vertical Face inclinada a montante Face inclinada a jusante 
Classificação quanto à relação entre o nível 
da água a jusante e a altura do vertedor 
Descarga livre 
(lâmina aderente) 
 
o escoamento 
acontece livremente a 
jusante da parede do 
vertedor, onde atua a 
pressão atmosférica. 
Classificação quanto à relação entre o nível 
da água a jusante e a altura do vertedor 
Vertedor afogado 
deve ser evitada na 
prática pois existem 
poucos estudos sobre 
esta situação e é difícil 
medir a carga hidráulica 
H para o cálculo de 
vazão. Além disso, o 
escoamento não cai 
livremente a jusante do 
vertedor. 
Medidas de Vazão Através de Vertedores 
RETANGULAR 
EXPRESSÃO GERAL 
CQ = coeficiente de descarga 
estudado por vários pesquisadores 
𝑄 =
2
3
2𝑔. 𝐶𝑄 . 𝐿. 𝐻
3
2 
Medidas de Vazão Através de Vertedores 
RETANGULAR 
Equação 
de Francis 
𝑄 = 1,838. 𝐿 − 0,2. 𝐻 . 𝐻
3
2 )(838,1 2
3
HLQ COM DUAS CONTRAÇÕES LATERAIS COM UMA CONTRAÇÃO LATERAL 
SEM CONTRAÇÃO LATERAL 
𝑄 = 1,838. 𝐿 − 0,1. 𝐻 . 𝐻
3
2 
Medidas de Vazão Através de Vertedores 
RETANGULAR 
Equação 
de Poncelet 
𝑄 = 1,77. 𝐿. 𝐻
3
2 
PAREDE DELGADA COM 
DUAS CONTRAÇÕES 
LATERAIS 
Medidas de Vazão Através de Vertedores 
RETANGULAR 
𝑄 = 1,55. 𝐿. 𝐻
3
2 
PAREDE ESPESSA (e ≥ 2/3H) 
Medidas de Vazão Através de Vertedores 
º90
4,1 2
5



HQ
TRIANGULAR 
EXPRESSÃO GERAL 
Válida para o cálculo da vazão 
em vertedores triangulares 
isósceles 
𝑄 =
8
15
2𝑔. 𝐶𝑄. 𝑡𝑔
𝜃
2
. 𝐻
3
2 
Na falta de 
informações, pode-se 
adotar CQ = 0,6 
Medidas de Vazão Através de Vertedores 
TRAPEZOIDAL (CIPOLLETTI) 
𝑄 = 1,86. 𝐿. 𝐻
3
2 
INCLINAÇÃO 1:4 
Medidas de Vazão Através de Vertedores 
CIRCULAR 
𝑄 = 1,518 . 𝐷0,693. 𝐻1,817 
Vertedores de Usinas Hidrelétricas e 
Barragens 
Vertedores de Usinas Hidrelétricas e 
Barragens 
Fluxo controlado