ROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS COM VERTEDOR RETANGULAR COM CONTRAÇÃO LATERAL E VERTEDOR TRIANGULAR
Michele Silva Costa¹ Mariane Barbosa de Sousa² Diego Rodrigues Bonifácio³ Bianca Ramos da Rocha Pires4
Introdução
Sendo uma altura d’água (y) numa seção qualquer de um escoamento variado e uma segunda altura d’água(y0) no escoamento uniforme, a diferença y-y0 é chamada de remanso(NEGRI, 2012).
Figura 1 - Esquema de Remanso e Ressalto hidráulico. Fonte: Negri, 2012
O Remanso é o movimento uniforme em um curso de água caracterizado por uma seção de escoamento e declividade constantes. Um exemplo é uma barragem em um rio que causa a sobre elevação das águas, influenciando o nível da água a uma grande distância a montante. É isso que se denomina remanso, remonte ou remous (em inglês: hardwater). (PIZA, 2013)
Foto 1- Foto de remanso com barragem com canto arredondado e parede espessa. Fonte autores. ¹Acadêmica de Bacharelado de Engenharia Civil. Unesc - Cacoal-RO. E-mail: mariane-sousa@hotmail.com ²Acadêmica de Bacharelado de Engenharia Civil. Unesc - Cacoal-RO. E-mail: micheleecostaa@gmail.com; ³Acadêmico de Bacharelado de Engenharia Civil. Unesc - Cacoal-RO. E-mail:
diegobonifacio2009@hotmail.com;
4Acadêmica de Bacharelado de Engenharia Civil. Unesc - Cacoal-RO. E-mail: bianca.ramos95@hotmail.com;
O salto ou ressalto hidráulico é uma sobre elevação brusca da superfície líquida que corresponde à mudança de regime de uma profundidade menor que a crítica para outra maior em consequência do retardamento do escoamento em regime inferior. É frequentemente observado no sopé das barragens, a jusante de comportas e nas vizinhanças de obstáculos submersos(PIZA, 2013).
Figura 2 - Esquema de movimento variado em canais. Fonte PIZA, 2013.
Foto 2 - Foto em bancada Labtrix de remanso e ressalto. Fonte autores.
Objetivo deste trabalho é descrever dois experimentos com vertedouro em laboratório. Materiais e Métodos
Encher o reservatório principal até aproximadamente 80% da nível total. O enchimento pode se dar com uma mangueira colocando água diretamente no canal com a válvula de esfera da saída aberta ou levantando a tampa do reservatório. Uma vez cheio abrir completamente a válvula de esfera da saída do canal. Casa válvula de saída esteja fechada, poderá ocorrer o transbordamento do canal. Não instalar qualquer acessório do canal. Abrir a comporta de jusante localizada no final do canal através da Rosca. Energizar o painel elétrico para chave on /off localizada à esquerda do painel elétrico. Na boteira habilitar o ajuste de declividade, atuar nos botões desce e sobe de forma colocar o canal com inclinação zero(leito horizontal), desabilitar o ajuste de declividade, girar o ajuste de vazão todo à esquerda ,zerando o ajuste de vazão, liberar o botão de emergência, habilitar o inversor. Neste momento o Sinaleiro Verde deverá acender. Aumentar gradativamente o ajuste de
vazão verificando o funcionamento da bomba e a vazão indicada no rotâmetro. Em um ensaio Inicial aumentar a velocidade da bomba até 70%. Aguardar o reservatório da entrada encher a ser estabelecida uma vazão no canal, atuar na comporta de jusante observando altura da lâmina d’água, variar a velocidade da bomba e observar a vazão no rotâmetro e consequente elevação do nível no canal, habilite o ajuste de declividade e altere a declividade desde o extremo negativo adversa até o extremo positivo observando o comportamento da lâmina d’água.
Medidas de vazões
Vazões altas: São medidos diretamente no rotametro observando a posição da mesa do flutuador conforme a figura 3.
Figura 3 - Rotâmetro. Fonte LABTRIX
Vazões baixas: Com medidas cronometrando o tempo de enchimento entre dois níveis do reservatório de saída atuando na válvula de esfera de saída.
Vertedor Triangular
O vertedor triangular é utilizado para baixas vazões e seguem a mesma fundamentação dos demais vertedores de parede delgada.
Materiais e Métodos
Instalar o vertedor triangular na base. Instalar o conjunto no terço médio do canal. Posicionar a comporta de saída com janela plenamente aberta. Através da botoeira, acionar a bomba e estabelecer uma vazão tal que o vertedor não seja completamente inundado. Na botoeira, atuar no controle da bomba, completando a Tabela relacionado à vazão com a altura H da lâmina d’água. Baixas vazões deverão ser medidas pelo tempo de enchimento entre dois níveis previamente estabelecidos do reservatório de saida.
H Vazão (m3/h) Vazão (m3/s)
01 213 – 140 = 73 mm = 0,073m 5,2 1,4444.10-3
Tabela 1 - Ensaio de Vertedor Triangular
Resultados e análise
Espera-se um comportamento similar ao das fotos a seguir.
Foto 3 - Vertedor triangular instalado no canal Foto 4 - Vazão em vertedor triangular
Foi elaborado um gráfico linear com a vazão no eixo vertical e altura H no eixo horizontal. Um modelo utilizado para o vertedor triangular é:
Onde:
– ângulo inferior do vertedor triangular
H – altura da lâmina d’água acima da soleira em m
Q – vazão em m3/s
Inicialmente é necessário converter a vazão que está em m3/h para m3/s:
Posteriormente, calcula-se Q. Considerando que o ângulo é 45 graus utiliza-se a formula abaixo.
Gráfico 1- Comparação Vazão real e Vazão teórica
As dimensões do vertedor triangular estão disponíveis na figura 4.
Vertedor retangular com contração lateral
Figura 4 - Vertedor Triangular 200 mm
98 mm 70 mm 14 mm
Os vertedores são utilizados para medir a vazão de escoamentos livres e são aberturas transversais para queda e apresentam o mesmo fundamento teórico dos orifícios de grandes dimensões.
Figura 5 - Representação do Vertedor retangular
Figura 6 -Vertedor retangular
Materiais e Métodos
Instalar o vertedor retangular na base, logo após instalar o conjunto no terço médio do canal e posicionar a comporta de saída com a janela plenamente aberta.
Com a botoeira, acionar a bomba e estabelecer uma vazão que não inunde completamente o vertedor, sendo que, baixas vazões deverão ser medidas pelo tempo de enchimento entre dois níveis previamente estabelecidos do reservatório de saída.
Resultados 200 mm 45 mm 98 mm
De acordo com Francis em 1905, estabelecemos que a vazão é encontrada com a seguinte formula:
* quando não há contrações laterais.
* quando há contrações laterais. Onde:
L = Largura da soleira (m);
H = Altura da lâmina d’água acima da soleira (m); Q = Vazão (m³/s).
Para o vertedor retangular de parede espessa, a vazão teórica obtida pelos cálculos foi:
= .
Vertedor retangular
Vazão real 0,61 L/s
Vazão Teórica 0,509 L/s
Tabela 2 - Comparação Vazão real e Vazão teórica
Conclusão
Comparando-se os resultados obtidos, podemos concluir que uma análise teórica não é suficiente para definir a vazão de um vertedouro, sendo que a vazão teórica teve uma diferença considerável quando comparada a vazão real. As condições de medidas da vazão real devem ser cuidadosamente analisadas, assim como as da vazão teórica, sendo necessário realizar vários ensaios e adquirir dados de mais de uma medida. Somente assim poderão obter-se resultados precisos e satisfatórios, ocorrendo sempre uma ligeira aproximação entre as duas vazões.
NEGRI, ROBISON. Escoamento permanente gradualmente variado. 2012. Disponível em:<www.joinville.udesc.br/portal/professores/robison/materiais/Cap_tulo_6___EPGV.pdf>. Acesso em: 15/11/2015
PIZA, FRANCISCO. Condutos Livres - Hidráulica. 2013. Disponível em:< https://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2013/09/apostila-de-hidraulica.pdf>. Acesso em 15/11/2015.
LABTRIX. Labtrix bancadas didáticas e industriais. Manual de Experimentos. 2012. Disponibilizado pelo professor.
