Determinação da vazão em canais

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Ainda existe, o método teórico de Manning, que consiste na utilização de dados da seção de escoamento e na aplicação destes dados na equação de Manning para determinação da vazão.

OBJETIVOS

- Estimar valores de vazão para cada método apresentado;

- Comparar os valores obtidos.

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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Segundo Porto (2010), vertedor é o dispositivo utilizado para medir e/ou controlar a vazão em escoamento por um canal. Os vertedores são estruturas relativamente simples, mas de grande importância prática devido à sua utilização em numerosas construções hidráulicas, como sistemas de irrigação, estações de tratamento de água e esgoto, barragens, medição de vazões, etc.

Segundo Francis, a equação dos vertedores os quais apresentam influência da contração lateral é definido quando a largura for maior que a largura da soleira e equacionado pela fórmula abaixo.

[pic 3]

Onde,

Q: vazão do vertedor

L: largura do vertedor

h: altura sobre a soleira

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MATERIAIS E MÉTODOS

MATERIAIS

Os equipamentos utilizados em laboratório, foram:

- Canal retangular inclinado de escoamento de água;

- Bomba hidráulica;

- Garrafa PET preenchida com água;

- Molinete normatizado;

- Caixa calibrada, contendo régua para medição de altura do nível de água;

- Trena;

- Cronômetro;

- Vertedor retangular;

MÉTODOS

- Método do Flutuador

- Inicialmente deve-se introduzir a garrafa PET contendo água sobre a superfície do líquido com o intuito que ela siga o escoamento

- Em seguida deve-se determinar um ponto inicial de partida, para que quando o objeto ultrapassar deve-se disparar o cronômetro até que a garrafa atinja o ponto final para que trave o cronômetro

- Determinar com a trena a distância entre os pontos iniciais e finais estipulados

- Registrar o tempo decorrido no experimento.

- Determinar a vazão com a equação: Q = v*A, onde v é a razão do espaço calculado e do tempo medido e A é área do canal medida.

- Método Molinete

- Submergir o equipamento a aproximadamente 40% da altura do canal;

- Calibrar o tempo a ser medido no equipamento

- Ligar o equipamento e registrar a quantidade de rotações indicadas no visor;

- Utilizar a equação do equipamento e determinar a velocidade do escoamento e em seguida a vazão.

- Método do Vertedor

- Determinar as dimensões do vertedor;

- Determinar a altura da lâmina d’água

- Pesquisar na literatura o coeficiente de descarga do vertedor.

- Utilizar a equação para determinação da vazão.

- Método do Reservatório

- Determinar uma altura inicial para disparar cronômetro;

- Disparar cronômetro

- Determinar uma altura final para travar cronômetro;

- Travar cronômetro

- Utilizar valores tabelados e faixa de tempo medida para determinação de vazão.

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

DETERMINAÇÃO DA VAZÃO PELO MÉTODO FLUTUADOR

A seguir, são mostrados os cálculos das vazões, através da relação:

[pic 4]

Onde:

v: Velocidade de Escoamento Superficial;

A: Área da seção do canal:

A velocidade do escoamento superficial é determinada pela equação abaixo:

[pic 5]

Onde,

dx – Variação espacial da garrafa, dado em metros (m)

dt – Variação temporal medida, medido em segundos (s)

Dados iniciais:

dx

6,00 m

dt

21,93 s

Então a velocidade de escoamento superficial é calculada:

(3) [pic 6]

Então determinar a velocidade média do escoamento, estimado em 80% da velocidade superficial.

[pic 7]

Em posse da velocidade média, determinar a vazão média do canal:

[pic 8]

CÁLCULO DA VAZÃO PELO MÉTODO DO MOLINETE

A velocidade do molinete é determinada pela relação de rotações pela equação do fabricante:

[pic 9]

Sendo n é a relação de rotações por segundo. Registrou-se uma rotatividade de 38 voltas. Então:

[pic 10]

Logo a velocidade do canal é de:

[pic