HIDROMETRIA Medição de Vazão

Apresentação em tema: "HIDROMETRIA Medição de Vazão"— Transcrição da apresentação:

1 HIDROMETRIA Medição de Vazão
Capítulo 06b Hidrologia HIDROMETRIA Medição de Vazão Benedito C. Silva IRN - UNIFEI

2 Medição de vazão por velocidade e área
Capítulo 06b Medição de vazão por velocidade e área Medições expeditas (não recomendadas) Medições com equipamentos mecânicos Medições com equipamentos acústicos

3 Perfis de velocidade em rios
Perfis de velocidade de escoamento

4 Medição indireta Medir vazão = medir velocidade x área

5 Medição de Vazão - Expedita
Utilizando um flutuador: Escolher um trecho retilíneo do rio que tenha seção constante; Marcar uma distância de no mínimo 10m; Medir a área da seção do rio; Lançar o flutuador e contar o tempo para percorrer a distância demarcada. Calcular a vazão com a fórmula.

6 Medição indireta: Q = v.A
Vazão = velocidade x área Velocidades diferentes em diferentes pontos da seção

7 Medição de Velocidade da água - Molinete
Características: Velocidade pontual Calibração para obter relação: (n° de revoluções/min) e (velocidade m/s) Pode ser utilizado abordo de barcos ou de teleféricos sobre a seção do rio A velocidade é conhecida contando o numero de revoluções realizadas em um intervalo de tempo (> 30s em geral) Canal de Velocidade - IPHUFRS

8 Molinete

9 Molinetes

10 Molinete preso à haste ( medição a vau)

11 Medição com Molinete Medição à Vau
- Para pequenas profundidades ( ~ 1.20 m) - Para pequenas vazões - molinete preso à uma haste

12 Pequenos rios Vazão x velocidade

13 Pequenos rios Vazão x velocidade

14 Medição usando barco

15 Rios maiores Medição embarcada Medição a partir de cabos
Medição a partir de pontes

16 Medindo o escoamento Medindo velocidade

17 Guincho e Molinetes

18 Onde medir velocidade Quantos pontos são necessários?
Normalmente se divide a seção num certo número de verticais e cada vertical em um certo número de pontos.

19 Medindo o escoamento Quantas verticais?
Quantos pontos de medição por vertical?

20 Perfil de velocidade 1 - medindo na superfície (submergir a hélice)
Fundo do rio 1 - medindo na superfície (submergir a hélice)

21 Perfil de velocidade P 2 - medindo a 20 % da profundidade total (0,2 x P)

22 Perfil de velocidade P 3 - medindo a 40 % da profundidade total (0,4 x P)

23 Perfil de velocidade P 4 - medindo a 60 % da profundidade total (0,6 x P)

24 Perfil de velocidade P 5 - medindo a 80 % da profundidade total (0,8 x P)

25 Perfil de velocidade média Usar apenas 1 ponto pode significar superestimativa ou Subestimativa.

26 Quantos Pontos por Vertical?
Método detalhado Muitos pontos em cada vertical Método simplificado Apenas dois pontos em cada vertical

27 Recomendações método detalhado
Pontos Posição na vertical Velocidade média Profundidade do rio 1 0,6 P Vm=V(0,6) 0,15 a 0,6 m 2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 0,6 a 1,2 m 3 0,2; 0,6 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+2.V(0,6)+V(0,8)]/4 1,2 a 2,0 m 4 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+2.V(0,4)+2.V(0,6)+V(0,8)]/6 2,0 a 4,0 m 6 Sup; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 e Fundo Vm=[Vs+2(V(0,2)+V(0,4)+V(0,6)+V(0,8))+Vf]/10 > 4,0 m

28 Método Simplificado Pontos Posição na vertical Velocidade média
Profundidade do rio 1 0,6 P Vm=V(0,6) < 0,6 m 2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 > 0,6 m

29 Números Verticais Largura do rio (m) Distância entre verticais (m)
Número de verticais  3 0,3 10 3 a 6 0,5 6 a 12 6 a 15 1 15 a 30 2 7 a 15 30 a 50 3 10 a 16 50 a 80 4 12 a 20 80 a 150 6 13 a 25 150 a 250 8 18 a 30  250 12 > 20

30 E a área?

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33 Cálculo da Vazão A vazão será dada pelo somatório do produto entre velocidade média e área de cada vertical.

34 Medindo o escoamento - A curva chave -
Vazão x nível da água

35 Réguas niveladas

36 A curva-chave

37 Medindo o escoamento Muitas medições de vazão

38 Medindo o escoamento A curva chave

39 Medindo o escoamento Duas vezes por dia (7:00 e 17:00 horas) verifica o nível na régua. No escritório converte em vazão usando a curva chave. Observação contínua

40 Curva chave A experiência tem mostrado que o nível d´água (h) e a vazão (Q) ajustam-se bem à curva do tipo potencial, que é dada por: onde: Q – vazão na seção do posto; h - nível d’água (leitura na régua); h0 – valor de h para Q = 0; a e b - parâmetros de ajuste.

41 Lance de réguas no Rio Inhandava

42 Posto - Rio Sargento -

43 Posto Porto Sucuri - Rio Paraguai -

44 Posto Porto da Manga - Rio Paraguai -

45 Posto Fluviométrico

46 Escalas Limnimétricas

47 Limnígrafos de Bóia

48 Limnígrafos de Bóia

49 Limnígrafos de Bóia

50 Limnígrafo com Tubulão Instalado na Margem do Curso D’Água

51 Limnígrafo com Tubulão Instalado no Curso D’Água

52 Limnígrafo com Tubulão Instalado no Curso D’Água

53 Limnígrafos com Data Logger

54 Sensor de Nível

55 Posto de Medição de Vazão
Requisitos para uma Boa Seção Lugar de fácil acesso Forma regular da seção Trecho retilíneo Margem e leito não erodíveis Velocidade entre 0.2 e 2 m/s Controle por regime uniforme ou crítico

56 Seção Transversal

57 Seção Transversal

58 Medição de velocidade por efeito Doppler
Medição local Perfiladores

59 Medidores ultrasom Doppler

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61 Medição de Vazão - ADCP O aparelho ADCP utiliza este efeito para estimar a velocidade de escoamento de um fluído. A sonda emite uma onda sonora com freqüência padrão e analisa a freqüência que é refletida nas partículas em suspensão na água.

62 ADCP MMedições de vazão usando um aparelho de medição de velocidade por efeito Doppler em ondas acústicas.

63 Princípio ADCP

64 Princípio ADCP

65 perfiladores não mede muito próximo do aparelho não mede
muito próximo ao fundo

66 Perfilador Doppler em um flutuador não tripulado acionado por cabos

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68 Medição de Vazão - ADCP ADCP - Acoustic Doppler Current Profiler
Segue o mesmo princípio da medição com molinete, ou seja medir velocidades pontuais na seção do rio. Sua vantagem é de ter maior precisão e mais rapidez Interface para conexão com computador Permite medições em tempo atual

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70 Rio Amazonas

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74 ADCP fixo na margem de um canal

75 rio Amazonas em Manacapuru

76 Problemas da curva chave

77 Problemas da curva chave

78 Poucos Dados Poucos dados Leito móvel

79 Curva-chave x Leito móvel
Em rios com leito muito móvel a curva-chave em um mesmo local pode se alterar com o tempo. Isto ocorre porque o leito do rio se altera por erosão ou assoreamento. Este tipo de local não é adequado para medições de vazão. Se não existe outro local alternativo, com seção mais estável, a curva-chave deve ser verificada e atualizada periodicamente.

80 Exemplo curva-chave em local com leito móvel
Possível efeito de dragagem de areia...

81 Extrapolação de curva-chave

82 Extrapolação de curva-chave

83 Extrapolação superior x inferior
Quando a extrapolação é para cotas observadas superiores às utilizadas na elaboração da curva-chave, denomina-se extrapolação superior. Quando é para cotas inferiores às cotas utilizadas na elaboração da curva-chave, a extrapolação é chamada inferior. A extrapolação superior de curvas-chave é muito importante porque dificilmente existirão medições de vazão coincidentes com as maiores cheias observadas.