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1 Medição de Vazão 2 - Saneamento I Vazão 3 - Saneamento I Definição • Vazão: Refere-se a quantidade volumétrica de um fluido que escoa por um duto ou canal em unidade de tempo considerada. • Medição de vazão: Compreende-se como um conjunto de operações com o intuito de estabelecer o valor de uma grandeza, no caso, o volume de água por um determinado período de tempo. 4 - Saneamento I Tipos de Medição utilizados para saneamento • Medição direta; • Medição em um canal; • Medição em um corpo hídrico • Medição com auxílio de um vertedouro; • Medição por Calha Parshal. 5 - Saneamento I Medição direta • Consiste na medição da vazão em recipiente de volume conhecido. Registra-se o tempo gasto para encher um volume conhecido obtendo-se: 6 )( )( )( TTempo VVolume QVazão - Saneamento I Medição direta • Método aplicável para pequenas descargas como: fontes, bicas e canalizações de pequenos diâmetros. • Exemplo: Após abrir uma torneira foram coletados em um período de 0,3 minuto um volume total de 87,5L de água. Estabeleça para esta situação a vazão de descarga no ponto de coleta. 7 - Saneamento I Medição de vazão em um canal • Método muito utilizado para estimar a vazão em ETAs e cursos d’ água: 8 VAQ * Q = Vazão (m³/s); A = Área da seção de escoamento (m²); V = Velocidade (m/s); Canal Retangular A = largura do canal (L) x altura de água (h) - Saneamento I Medição de vazão com o uso de Vertedouros • Vertedouros são simples aberturas ou entalhes sob as quais um líquido escoa. • Apresenta diferentes formas, porém as mais comuns são retangulares ou triangulares 9 - Saneamento I Medição de vazão com Vertedouro Retangular 10 - Saneamento I Medição de vazão com Vertedouro Retangular 11 - Saneamento I Medição de vazão com Vertedouro Retangular • A carga do vertedor (H) é a altura atingida pela água, a contar da soleira. Devido à depressão da lâmina vertente (abaixamento) junto ao vertedor, a carga H deve ser medida a montante (antes). 12 - Saneamento I Dimensionamento de Vertedouro Retangular • Para o cálculo das vazões é considerada a fórmula de Francis: 13 2/3**838,1 HLQ Q = Vazão (m³/s); H = Altura da água (m); L = Largura do vertedouro ou comprimento da soleira (m) - Saneamento I Dimensionamento de Vertedouro Retangular • Determinação da vazão por metro linear de soleira para vertedor retangular, sem contração, segundo Francis. 14 - Saneamento I Dimensionamento de Vertedouro Retangular • Reajuste da largura que ocorre em vertedores de represamentos: 15 2/3*2,0*838,1 HHLQ Q = Vazão (m³/s); H = Altura da água (m); L = Largura do vertedouro ou comprimento da soleira (m) - Saneamento I Medição de vazão com Vertedouro Triangular • Recomendado para pequenas vazões, inferiores a 30L/s; • Apresenta maior precisão; • O vertedouro mais utilizado para medições é aquele que possui ângulo de 90º; 16 - Saneamento I Medição de vazão com Vertedouro Triangular 17 - Saneamento I Dimensionamento de Vertedouro Triangular • Aplicação da fórmula de Thompson: 18 2/5*4,1 HQ Q = Vazão (m³/s); H = Carga ou Altura da água (m); - Saneamento I Dimensionamento de Vertedouro Triangular • Recomendações: 0,05 < h < 0,38 m; P > 3h; b > 6h. 19 - Saneamento I Exercício 1 • O município de Porecatu, localizado no norte do estado do Paraná, possui em seu sistema de captação vazão aproximada de 72 L/s. Com o intuito de medir a vazão constante que passará pelo canal da ETA foi instalado para o município um sistema de vertedouro retangular. Sabendo que se pretende trabalhar com carga de 150 mm determine a largura a ser utilizada no vertedouro. 20 - Saneamento I Exercício 2 • O povoado de Mairá – PR necessita de um volume diário de captação de água de 576 m³, captados durante as 8 horas de funcionamento da bomba. Com a finalidade de medir a vazão que passa pelo canal foi recomendado a instalação de um vertedouro triangular. Estabeleça a altura da lâmina d’água que passará pelo vertedouro, bem como as dimensões a serem consideradas para execução deste método construtivo. 21 - Saneamento I Medição de vazão com uso de Calha Parshall • Definição: Medidor de vazão utilizado para determinar o volume de água que escoa com auxílio da gravidade por um conduto livre • A medição de vazão é feita medindo a altura do nível da água (H) pela régua instalada na própria calha. 22 - Saneamento I Medição de vazão com uso de Calha Parshall 23 - Saneamento I Medição de vazão com uso de Calha Parshall 24 - Saneamento I Medição de vazão com uso de Calha Parshall • Função: - Medir de forma contínua as vazões de entrada e saída de água. - Atuar como misturador rápido, facilitando a dispersão dos coagulantes na água. 25 - Saneamento I Medição de vazão com uso de Calha Parshall • Constituintes: - Paredes verticais com: trecho convergente (0-1), um trecho contraído em declive (1-2), e trecho divergente em aclive (2-3). 26 - Saneamento I Medição de vazão com uso de Calha Parshall • A seleção do tamanho mais conveniente da Parshall envolve considerações como: - Largura do canal existente; - Profundidade da água neste canal; - Vazões máximas e mínimas; - Possibilidade de vazões futuras. 27 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall • Para se determinar a vazão, no caso de escoamento livre, é suficiente medir a carga H. • Se tivermos um medidor Parshall a medição da carga H é realizada na seção convergente, em um ponto situado à 2/3 da dimensão A. 28 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall 29 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75) • Relação largura e vazão: 30 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75) • Dimensões da Calha Parshall segundo norma ASTM 1941/75 31 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75) • Função matemática utilizada pela norma ASTM 1941/75 para expressar a vazão em termos de altura: 32 nHKQ * Q = Vazão (m³/h); K = Constante que depende das dimensões da calha e ajuste da unidade de engenharia; n = Valor numérico que difere ligeiramente de 3/2. - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75) • Determinação dos valores das constantes K e H seguindo a largura da garganta do canal: 33 - Saneamento I Exercício 3 • Com base na tabela abaixo estabeleça a Calha Parshall mais adequada para atender o município de Marechal. Encontre a fórmula para o cálculo da vazão (Q) e determine para uma altura de 43 cm a vazão de escoamento registrada na calha Parshall. Considere a normaASTM 1941/75 para base de cálculos. 34 Ano Pop. Qmín (L/s) Qméd(L/s) Qmáx(L/s) 2010 48.501 44,63 85,32 155,25 2020 57.240 55,39 112,34 201,33 2030 71.375 68,40 135,17 254,40 - Saneamento I Exercício 4 • O município de Teodoro Sampaio com população atual de 38.842 moradores, consumo per capita de 152L/hab.dia e taxa de crescimento de 1,27% ao ano apresenta, de acordo com a norma ASTM 1941/75, Calha Parshall com garganta medindo 152,4 mm de largura. Tendo como base a presente informação verifique: A) O projeto estimado atenderá o consumo após 20 anos? Considere captação de 16 horas. B) Qual será minha altura de lâmina d´água no presente momento? Considere captação de 16 horas e largura da garganta de 152,4 mm. 35 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) • Relação largura e vazão 36 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) • Relação largura e vazão 37 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) • Razão de submergência: Relação (Hb/Ha)entre os valores de altura obtidos. - Quando os valores desta relação são inferiores aos recomendados denomina-se escoamento livre; - Quando os valores desta relação são superiores aos recomendados denomina-se regime de escoamento afogado Redução na vazão que escoa pela Calha Parshall 38 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) 39 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) 40 - Saneamento I Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) • Dimensões segundo NBR 9826/08 (valores em m): 41 - Saneamento I Exercício 5 • Em Paraguaçu Paulista, interior do estado de São Paulo foi verificado durante o ano de 2014 consumo médio per capita de água de 135,14 L/hab.dia. Sabendo que a cidade com aproximadamente 25300 habitantes e apresenta taxa de crescimento de 3,23% ao ano, determine a Calha Parshall indicada para o projeto de dimensionamento da ETA no município. Estabeleça ainda a altura de lâmina d’água e o regime de escoamento com Hb=0,2m 42 Medição de vazão Métodos - Saneamento I Considerações 43 Direta Calha Parshall Vertedouros 44
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