Determinação da vazão em canais

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO DO SUL – UFMS[pic 1] FACULDADE DE ENGENHARIAS, ARQUITETURA E URBANISMO E GEOGRAFIA – FAENG CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

DENISE ESTIGARRIBIA DE FREITAS MURILO MAÇANÉ ARIMA

RELATÓRIO: Medição de Vazão em Canais

CAMPO GRANDE, MS 2015

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DENISE ESTIGARRIBIA DE FREITAS MURILO MAÇANÉ ARIMA

RELATÓRIO: Medição de Vazão em Canais

Relatório apresentado à disciplina Hidráulica II sobre experimento realizado em laboratório. Prof.: Ganem Jean Tebcharani.

CAMPO GRANDE, MS 2015

SUMÁRIO

1        INTRODUÇÃO        

1.1        OBJETIVOS        4

2        REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        

3        MATERIAIS E MÉTODOS        

3.1        MATERIAIS        

3.2        MÉTODOS        

4        RESULTADOS E DISCUSSÃO        

4.1        CÁLCULO DE VAZÕES ATRAVÉS DO MÉTODO FLUTUADOR        

4.2        CÁLCULO DE VAZÕES ATRAVÉS DO MÉTODO MOLINETE        

4.3  CÁLCULO DE VAZÕES ATRAVÉS DO MÉTODO VERTEDOR .................................7

4.4  CÁLCULO DE VAZÕES ATRAVÉS DO MÉTODO DO RESERVATÓRIO..................8

5        CONSIDERAÇÕES FINAIS        9

        REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        0

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1. INTRODUÇÃO

Em virtude da crescente utilização dos recursos hídricos faz-se necessário a determinação das propriedades do escoamento vista sua essencialidade para o dimensionamento de obras de Engenharia.

No presente relatório, irá se determinar as vazões por meio de estudos de Hidrometria, utilizando-se métodos práticos consagrados como o uso de flutuador, molinete, vertedores, reservatórios e métodos empíricos como a fórmula de Manning.

O método do flutuador consiste no uso de um objeto que flutue sobre uma superfície líquida, com a finalidade de determinar a velocidade superficial de escoamento. A literatura, no entanto, ressalta que a esta velocidade é superior a velocidade média de escoamento, então faz-se a recomendação de utilizar de 80 a 90% do valor calculado.

O método do molinete é o mais comum para vazão em águas fluviais, trata-se de um equipamento calibrado o qual contém hélices que giram quando mergulhadas em um fluxo, o dispositivo conta o número de rotações da hélice para uma determinada faixa de tempo e então com a utilização da equação do equipamento determina-se a velocidade, é necessário lembrar que cada equipamento contém sua própria equação.

O método do vertedor é caracterizado pelo uso de aberturas na parte superior de uma das paredes onde o líquido escoa. Seu uso é comum para determinação de vazões em rios de porte pequeno. Então, baseado em estudos hidráulicos e as dimensões da abertura, utiliza-se a equação adequada para determinar a vazão.

A vazão por intermédio de caixa calibrada tem seu uso baseado na medição de alturas de coluna d’água obtidas durante um período de escoamento. Em posse dessas alturas, do período de escoamento e dos parâmetros normatizados é possível determinar a vazão do canal.

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

1. Estimar valores de vazão para cada método apresentado;
2. Comparar os valores obtidos.

1. 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

1. MATERIAIS E MÉTODOS

MATERIAIS

Os equipamentos utilizados em laboratório, foram:

1. Canal retangular inclinado de escoamento de água;

1. Bomba hidráulica;
2. Garrafa PET preenchida com água;
3. Molinete normatizado;
4. Caixa calibrada, contendo régua para medição de altura do nível de água;
5. Trena;
6. Cronômetro;
7. Vertedor retangular;

 

MÉTODOS

1. Método do Flutuador

1. Inicialmente deve-se introduzir a garrafa PET contendo água sobre a superfície do líquido com o intuito que ela siga o escoamento
2. 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
3. Determinar com a trena a distância entre os pontos iniciais e finais estipulados
4. Registrar o tempo decorrido no experimento.
5. 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.

1. Método Molinete

1. Submergir o equipamento a aproximadamente 40% da altura do canal;
2. Calibrar o tempo a ser medido no equipamento
3. Ligar o equipamento e registrar a quantidade de rotações indicadas no visor;
4. Utilizar a equação do equipamento e determinar a velocidade do escoamento e em seguida a vazão.

1. Método do Vertedor

1. Determinar as dimensões do vertedor;
2. Determinar a altura da lâmina d’água
3. Pesquisar na literatura o coeficiente de descarga do vertedor.
4. Utilizar a equação para determinação da vazão.

1. Método do Reservatório

1. Determinar uma altura inicial para disparar cronômetro;
2. Disparar cronômetro
3. Determinar uma altura final para travar cronômetro;
4. Travar cronômetro
5. Utilizar valores tabelados e faixa de tempo medida para determinação de vazão.

1. 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: