lab 3 hidráulica

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UNIFEI - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ 
 
 
 
 
 
 GUSTAVO TAYT SON ROLAS DOS SANTOS 
NÚMERO: 2019000395 
JÉSSICA RIBEIRO JOAQUIM 
NÚMERO: 2018016040 
RAFAEL MARTINS FURTADO 
2016017700 
 
 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO 3 DE HIDRÁULICA -ANÁLISE DA CURVA DE DESCARGA DE 
UM VERTEDOR RETANGULAR DE SOLEIRA DELGADA. 
 
 
 
 
 
 
 
Data da realização do ensaio: 21/10/2020 
Data de entrega do relatório: 04/11/2020 
 
 
 
 
Itajubá, novembro de 2020 
 
 
1. Objetivo 
 
Determinar a curva de descarga de um vertedor retangular, sem contração lateral, e 
comparar os resultados com as equações teóricas. 
 
2. Descrição do procedimento de ensaio 
 
O método vertedouro é constituído de uma parede com abertura que pode variar 
geometricamente e ser colocada transversalmente no canal interposta ao fluxo do líquido, 
fazendo com que o mesmo sobreleve o seu nível a montante, até atingir uma altura que 
produza uma lâmina d'água sobre a sua abertura. Neste método consegue-se medir e controlar 
a vazão de um escoamento em canal. Este são empregados como reguladores de nível de 
reservatórios, repartidores de vazão e como extravasores de vazões excedentes em barragens 
e canais. Um vertedor consiste de um orifício de grandes dimensões no qual a aresta do topo 
foi suprimida. Assim sendo, ao passar pela estrutura, a o jato d’água (veia líquida) se dá em 
contato com a pressão atmosférica. O princípio de vertedor, que nada mais é do que uma 
parede com abertura de determinada forma geométrica, colocada perpendicularmente a 
corrente, é elevar o nível d’água a seu montante, até que se produza uma lâmina sobre a 
parede, compatível com a vazão passante. Um vertedor é composto pela soleira, que 
compreende as parte superior da parede onde há o contato com a lâmina vertente. De 
maneira análoga aos orifícios, quando o contato da lâmina se restringir a uma aresta 
biselada, como na figura abaixo, o vertedor é dito de parede delgada. Quando esse contato 
ocorre em uma superfície considerável da parede, o vertedor é de parede espessa. A carga 
sobre soleira (h) corresponde à diferença de cota de nível entre o nível d’água a montante e o 
nível da soleira. A medição do nível a montante deve ser feita em uma região fora da 
curvatura da lâmina, região onde a distribuição de pressão é hidrostática. Normalmente, tal 
medição é feita a uma distância a montante do vertedor igual a 6 vezes a carga 
hidráulica. A altura do vertedor (P) é a diferença de cotas entre a soleira e o fundo 
do canal, enquanto a sua largura (L) é a dimensão da soleira por onde há o escoamento. 
 
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Figura 1- Esquema de um escoamento típico sobre um vertedor. 
 
As figuras abaixo apresentam a demonstração da bancada do experimento realizado no 
ensaio. 
 
Figura 2 ​: Ensaio 
 
 
Figura 3:​ Ensaio 
 
Figura 4 :​ Ensaio 
 
 
 
 
 
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Figura 5 ​: Ensaio 
 
Figura 6 ​: Ensaio 
 
 
Figura 7: ​Ensaio 
 
 
Figura 8 : ​Ensaio 
 
 
Figura 9 : ​Ensaio 
 
 
 
 
 
 
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Figura 10 : ​Ensaio 
 
 
Figura 11 : ​Ensaio 
 
3. Método de ensaio 
​O procedimento do ensaio teve início no canal de vidro do LHDC, para o vertedor 
retangular existente ao final do canal, onde se registrou o nível da soleira do fundo do canal e 
checou a sua largura. Logo após, a bomba foi ligada e deixou-se a água correr até verter, e em 
seguida foi desligada a bomba, e executado as leituras da soleira vertedor (h) para diversas 
condições de vazão, reguladas pela válvula de controle. Então, inicialmente anotou-se os 
valores encontrados para a lâmina do vertedor h (cm) e Venturi Δh (cm) ao longo de cinco 
condições de vazão. A partir de tais valores e de acordo com as fórmulas apresentadas na 
folha de dados do laboratório foi possível encontrar a vazão Venturi, e seu respectivo 
coeficiente, bem como o coeficiente de descarga dos três autores analisados e comparar os 
resultados obtidos. 
 
4. equações 
A vazão pelo vertedor pode ser calculada pela equação abaixo. 
 
(Fórmula 1)dQ = 3
2 · C · √2g · L · h 2
3
 
Sendo que: 
Q é a vazão (m3 /s); 
 Cd é o coeficiente de descarga do vertedor; 
L largura do vertedor (m); 
 h é carga sobre o vertedor (m) 
 
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Essa equação pode ser reescrita como: 
 
 ​(Fórmula 2)Q = C · L · h 2
3
 
 
Onde: 
 
 ​(Fórmula 3)d C = 3
2 · C · √2g 
 
 5. Valores lidos e calculados 
A tabela abaixo, apresenta os valores lidos durante a realização do ensaio.
 
 
 
Tabela 1:​ Valores lidos 
 
 
Por meio dos dados fornecidos, pode-se então calcular a vazão de venturi e determinar 
os valores de C por meio da fórmula 2. 
 
 
5 
Largura vertedor (L) 50 cm 
Altura vertedor (P) 52 cm 
Lâmina do vertedor - 
h(cm) 
Venturi Δh - 
(cm) 
Vazão Venturi 
- Q ( /s)m3 
Coeficiente 
C- venturi 
24,3 195,5 0,12 1,94 
22,8 160,0 0,11 1,93 
20,6 125,9 0,09 2,00 
17,6 73,3 0,07 1,93 
13,0 29,5 0,05 1,93 
 
Tabela 2:​ Valores calculados 
 
Após a realização dos cálculos acimas, deve-se obter o Cd e o C por meio de equações 
teóricas de Bazin, Rebohck (1929) e Francis. As equações utilizadas se encontram na página 
387 do livro de Hidráulica Básica de Rodrigo Melo Porto. A seguir serão apresentados os 
valores calculados de Cd e C de acordo com as fórmulas teóricas. 
 
Tabela 3:​ Valores calculados por meio de equações teóricas. 
 
Com os dados das tabelas acima, foi possível plotar um gráfico para se obter uma 
melhor visualização da variação da constante C pelo método de Venturi e pelas equações 
teóricas contidas no livro do porto. 
 
 
 
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Ensaio Coeficiente de descarga - Cd Coeficiente C 
 Bazin Rebohck Francis Bazin Rebohck Francis 
1 0,6609 0,6415 0,6312 1,95 1,89 1,86 
2 0,6592 0,6393 06298 1,95 1,89 1,86 
3 0,6572 0,6385 0,6278 1,94 1,88 1,85 
4 0,6553 0,6312 0,6252 1,94 1,86 1,85 
5 0,6562 0,6240 0,6213 1,94 1,84 1,83 
 
 
Gráfico 1: Coeficiente C x Vazão. 
6. Análise e conclusões 
Ao analisarmos os dados obtidos nas tabelas acima, podemos analisar que em relação 
a vazão, podemos concluir que os resultados são compatíveis com os valores que eram 
esperados, considerando as incertezas do experimento e que podemos trabalhar com uma 
pequena margem de erro. 
Continuando a análise do gráfico construído a partir dos valores da tabela, vemos que 
com nossos dados, os valores que mais se aproximaram dos valores ideais do Coeficiente de 
Venturi, foram os resultados obtidos pelos valores do Coeficiente de Bazin, com valores que 
oscilam próximos a 1,94. 
Chegamos a conclusão sobre o sucesso do experimento, dados que os valores obtidos 
são próximos aos esperados e também, da importância de termos conhecimento dessas 
ferramentas para conseguirmos dimensionar de forma prática, um sistema de escoamento 
hidráulico por um vertedor, utilizando os conceitos vistos em aula remota e aplicados aos 
cálculos no relatório. 
 
Referências Bibliográficas 
PORTO R. M.; HIDRÁULICA BÁSICA; 4°ed. São Carlos : EESC-USP, 2006. 
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