VERTEDORES INSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CURSOS D’ÁGUA NATURAIS E EM CANAIS CONSTRUÍDOS

VERTEDORES ou VERTEDOUROS São instrumentos hidráulicos utilizados para medir vazão em cursos d’água naturais e em canais construídos.

VERTEDORES - NOMENCLATURA Régua para medição da carga hidráulica Face: Presente nos vertedores com contrações laterais Crista ou Soleira: superfície por onde a água extravasa

VERTEDORES - DEFINIÇÃO Os vertedores podem ser definidos como paredes, diques ou aberturas sobre as quais um líquido escoa. O termo aplica-se também aos extravasores de represas. Os VERTEDORES devem ser construídos com forma geométrica definida e seu estudo é feito considerando-os como orifícios sem a parte superior.

VERTEDORES - EXEMPLO Exemplo de vertedor em chapa metálica, usado em instalações para tratamento de água. Fonte: www.jinox.com.br/vertedouros9.asp

VERTEDORES - CLASSIFICAÇÃO Muitos fatores podem servir de base para a classificação dos vertedores. Exemplos: Quanto à forma: Simples (retangulares, trapezoidais, triangulares); Compostos (seções combinadas – duas ou mais formas geométricas).

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: FORMA À esquerda na figura, vê-se um vertedor de forma simples (retangular) utilizado para medir grandes vazões. À direita há um vertedor de seção composta (retangular na parte superior e triangular em baixo). A forma triangular é apropriada para medir vazões pequenas com precisão.

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: TIPO DA SOLEIRA Quanto ao tipo da soleira ou crista: Soleira delgada (chapa metálica ou madeira chanfrada); Soleira espessa (alvenaria de pedras ou tijolos e concreto)

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA DELGADA Lâmina vertente (também denominada veia líquida) Fundo do canal Soleira chanfrada para que a lâmina vertente a toque num só ponto.

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA DELGADA Vertedor triangular de soleira delgada

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: SOLEIRA ESPESSA H Soleira Condição: e > 0,66 H

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: LARGURA RELATIVA Quanto à largura relativa da soleira: Vertedores sem contrações laterais; Vertedores com uma contração lateral; vertedores com duas contrações laterais.

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: LARGURA RELATIVA Vertedor retangular com duas contrações laterais Vertedor sem contrações laterais

CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES: ALTURA RELATIVA DA SOLEIRA Vertedores Livres (p > p’); Vertedores afogados (p < p’). p p’ h D ≥ 5.H H VERTEDOR LIVRE

CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DE VERTEDORES Para orifícios de grandes dimensões, foi deduzida a seguinte equação: Fazendo-se h1=0 e h2=H, a equação fica:

CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DE VERTEDORES Q = K.L.H3/2 , onde Para o valor médio de Cd = 0,62, temos: K = 2/3 x 0,62 x 4,43 = 1,838 Q = 1,838.L.H3/2 (Fórmula de Francis para vertedores sem contrações laterais) Sendo Q dada em m3/s e L e H em metros.

INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕES LATERAIS As contrações ocorrem nos vertedores cuja largura é menor que a largura do canal onde estão instalados.

INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕES LATERAIS Quando for necessário construir um vertedor com contrações laterais, deve-se fazer uma correção no valor de L da fórmula de Francis, que passa a ser denominado L’.

INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕES LATERAIS A presença das contrações faz com que a largura real L atue como se estivesse reduzida a um comprimento menor L’. Para uma contração apenas, L’ = L – 0,1.H Para duas contrações, L’ = L – 0,2.H Para o caso mais comum de duas contrações laterais, a fórmula fica:

VERTEDOR CIPOLLETTI Para compensar a redução de vazão produzida pelas contrações laterais, Cipolletti propôs um modelo de vertedor de forma trapezoidal com a seguinte forma: L Q2 Q1 A soleira L continua com a mesma dimensão, mas as vazões Q1 de ambos os lados compensam a redução de vazão. Q = Q2 + 2 Q1

VERTEDOR CIPOLLETTI

VERTEDOR CIPOLLETTI A inclinação das faces deve ser 1:4 (1 na horizontal para 4 na vertical), pois deste modo a vazão através das partes triangulares acrescentadas compensa o decréscimo de vazão provocado pelas contrações laterais. Para o vertedor Cipolletti pode ser aplicada a fórmula de Francis sem a correção para o comprimento da soleira. 4 1 Q = 1,838.L.H3/2

VERTEDOR TRIANGULAR Os vertedores triangulares são recomendados para medir pequenas vazões, pois permitem maior precisão na leitura da altura H do que os de soleira plana. São usualmente construídos a partir de chapas metálicas, com ângulo de 90°. 90°

VERTEDOR TRIANGULAR

Vertedor triangular de 900, de paredes delgadas

VERTEDOR TRIANGULAR

VERTEDOR TRIANGULAR

VERTEDORES DE SOLEIRA ESPESSA H Soleira

Paredes Espessas - Extravasores

RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃO DE UM VERTEDOR RETANGULAR (Preferencialmente sem contração lateral) A soleira deve ser delgada, reta, em nível com o plano horizontal e normal à direção do fluxo (convém utilizar uma placa de metal); A distância da crista ao fundo e aos lados do canal deve ser igual a 3H (no mínimo 20 cm); Deve haver livre admissão de ar debaixo da lâmina de água (veia livre); A carga hidráulica H deve ser maior que 5 cm e menor que 60 cm;

RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃO DE UM VERTEDOR RETANGULAR O comprimento da soleira deve ser no mínimo igual a 3H (no mínimo 20 a 30 cm); A montante do vertedor deve haver um trecho retilíneo para regularizar o movimento da água, de preferência com o fundo em nível.    Observações: - A régua pode ser colocada num poço lateral ao canal para fugir da influência de ondas; - O nível da água a jusante não deve estar próximo da soleira do vertedor (p’ < p).

VERTEDOR ATUANDO COMO CAIXA DE NÍVEL EM REPRESA http://www.lagos-plantas-hidro.com/curias_fotos.html