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

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

Perfis de velocidade em rios Perfis de velocidade de escoamento

Medição indireta Medir vazão = medir velocidade x área

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.

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

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

Molinete

Molinetes

Molinete preso à haste ( medição a vau)

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

Pequenos rios Vazão x velocidade

Pequenos rios Vazão x velocidade

Medição usando barco

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

Medindo o escoamento Medindo velocidade

Guincho e Molinetes

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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

E a área?

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

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

Réguas niveladas

A curva-chave

Medindo o escoamento Muitas medições de vazão

Medindo o escoamento A curva chave

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

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.

Lance de réguas no Rio Inhandava

Posto 74320000 - Rio Sargento -

Posto Porto Sucuri - Rio Paraguai -

Posto Porto da Manga - Rio Paraguai -

Posto Fluviométrico

Escalas Limnimétricas

Limnígrafos de Bóia

Limnígrafos de Bóia

Limnígrafos de Bóia

Limnígrafo com Tubulão Instalado na Margem do Curso D’Água

Limnígrafo com Tubulão Instalado no Curso D’Água

Limnígrafo com Tubulão Instalado no Curso D’Água

Limnígrafos com Data Logger

Sensor de Nível

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

Seção Transversal

Seção Transversal

Medição de velocidade por efeito Doppler Medição local Perfiladores

Medidores ultrasom Doppler

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.

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

Princípio ADCP

Princípio ADCP

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

Perfilador Doppler em um flutuador não tripulado acionado por cabos

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

Rio Amazonas

ADCP fixo na margem de um canal

rio Amazonas em Manacapuru

Problemas da curva chave

Problemas da curva chave

Poucos Dados Poucos dados Leito móvel

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.

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

Extrapolação de curva-chave

Extrapolação de curva-chave

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.