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VERTEDORES 1 Graduandos: Gabriel Apolinário Ribeiro Araújo Guilherme Tristão Rézio Jordana Portilho Neves Matheus Cavalcante Borges Samuel Belém Ribeiro Orientação: Raquel Hellu Macedo 09/11/2019 Goiânia-GO INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS CAMPUS GOIÂNIA - DEPARTAMENTO DE ÁREAS ACADÊMICAS III CURSO SUPERIOR DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL Roteiro da Apresentação Introdução /Características/Definição Classificação Dimensionamento hidráulico Exemplo de dimensionamento 2 Introdução Definição 3 Figura 1 – Modelo de um vertedor • Vertedor = obstrução. • Vertedor = orifícios incompletos -perímetro aberto. • Os vertedores podem ser definidos como paredes, diques ou aberturas sobre as quais um líquido escoa (Batista, 2010). • Localizam-se na parte superior de reservatórios, canais, etc. Introdução Definição 4 Fonte: Adaptado de Chadwick e Morfett, 1991. Figura 2 – Esquema básico de um vertedor • Função - efetuar descarga das águas excedentes dos reservatórios. • Função - utilizados como Instrumentos hidráulicos para medir vazão em cursos d’água naturais e em canais construídos. • Varia tipo e a localização significativamente, conforme as condições geotécnicas e topográficas locais e o arranjo geral da obra. • Os vertedores devem ser construídos com forma geométrica definida Nomenclatura 5 Crista ou Soleira: superfície por onde a água extravasa Face: Presente nos vertedores com contrações laterais Régua para medição da carga hidráulica Constituem-se de: Uma tomada d’água associada a uma soleira/água coletada dirige-se a uma estrutura de descarga/ à jusante desta implanta-se um dissipador de energia. Figura 3 – Nomenclatura para vertedores Classificação dos Vertedores • Quanto aos materiais constituintes, os vertedores são usualmente executados em concreto. 6 ETA Mauro Borges Classificação dos Vertedores • Há também os vertedores em gabião. 7 Classificação dos Vertedores • Há também os vertedores em madeira. 8 Classificação dos Vertedores • Há também os vertedores em aço. 9 Classificação dos Vertedores • Quanto às condições de operação, os vertedores podem ser classificados em vertedores de serviço (destinado a descarregar as vazões mais frequentes). 10 Classificação dos Vertedores • Ou em vertedores de emergência (destinado a descarregar apenas as grandes cheias). 11 CONDIÇÕES DE FUNCIONAMENTO HIDRÁULICO • Dispositivos de Controle de Vazão 12 • Vertedor com Comporta CONDIÇÕES DE FUNCIONAMENTO HIDRÁULICO • Dispositivos de Controle de Vazão 13 • Vertedor Simples Dimensionamento hidráulico de vertedores simples • A expressão básica geral para dimensionamento hidráulico dos vertedores simples corresponde à equação: 𝑸 = 𝑪 ∙ 𝑳𝒆 ∙ 𝟐 ∙ 𝒈 ∙ 𝑯 𝟑/𝟐 ou 𝑸 = 𝑪𝒅 ∙ 𝑳𝒆 ∙ 𝑯 𝟑/𝟐 • Largura efetiva (largura útil total do vertedor subtraída da eventual contração lateral do jato d’água em função da presença de pilares: 𝑳𝒆 = 𝑳 ∙ 𝟐𝒏𝑲𝑯 14 Onde, 𝑄: vazão, em m³/s; 𝐿𝑒: largura efetiva, em m; 𝐶𝑑: coeficiente de descarga; 𝐻: altura de carga, em m. Onde, 𝐿: largura útil, em m; 𝑛: número de pilares; 𝐾: coeficiente de contração; Dimensionamento hidráulico de vertedores simples • Coeficiente de contração (função das características hidrodinâmicas dos pilares): 15 Figura 4 – Coeficientes de contração. Fonte: Adaptado de Sinniger e Hager, 1989. Dimensionamento hidráulico de vertedores simples • O coeficiente de descarga varia significativamente segundo o tipo da obra, ou seja, com a forma da soleira, altura de fundo, a inclinação do paramento a montante, do nível d’água e da velocidade d’água a jusante etc. Os diagramas apresentados a seguir permitem a sua determinação. Figura 5 – Diagramas para determinação dos coeficientes de descarga. Fonte: Schereiber, 1978. • A velocidade de escoamento na saída do vertedor pode ser estimada pela seguinte expressão, desprezando-se a perda de carga na estrutura: 𝑼𝑷 ≅ 𝟐𝒈(𝑷𝒋 +𝑯/𝟐) 16 Onde 𝑃𝑗 corresponde ao desnível entre a crista e o pé do vertedor. Dimensionamento hidráulico de vertedores simples 11 Exemplo 14.1 18 • Determinação do Cd: Diagrama 1 2,19 10/1,5 = 6,67 Dimensionamento hidráulico de vertedores simples 19 • Determinação do Cd: Diagrama 2 1,00 He/ H = 1,0 Cd= 2,19*1,0= 2,19 Dimensionamento hidráulico de vertedores simples 20 • Determinação do Cd: Diagrama 3 0,99 Parâmetro de montante 1:1 Cd= 2,19*0,99= 2,17 Dimensionamento hidráulico de vertedores simples 21 • Determinação dos vãos: Vão máximo de 6m => Mínimo de 4 vãos, ou seja 3 pilares Dimensionamento hidráulico de vertedores simples 22 • Determinação da largura total: Largura mínima total => 20,20m + 3*0,3m= 21,10m K= 0,015 Pilares arredondados e hidrodinâmicos - 4 vãos 5,05m - 3 pilares 0,3m - Largura total 21,10m Dimensionamento hidráulico de vertedores simples 23 • Altura do NA no pé do vertedor: Profundidade no pé do vertedor = 0,26 Dimensionamento hidráulico de vertedores simples 24 • Condição hidráulica ideal de funcionamento: K= 0,5 e m= 1,872 Ideal: Parede delgada Dificuldade de execução -> construído com crista arredondada Dimensionamento hidráulico de vertedores simples OBRIGADO! 25