UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
UNESP UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA CÂMPUS DE BOTUCATU - SP SEMINÁRIO HIDROMETRIA MEDIÇÃO DE VAZÃO Aluno: Mário Carlos Ayres Orientador: Dr. Nelson Miguel Teixeira Disciplina: Pequenas Centrais Hidrelétricas Novembro/ 2001

2 MEDIÇÃO DE VAZÃO

3 Métodos de Medição de Vazão
Métodos próprios para grandes vazões: Mancha salgada (Allen); Pressão-tempo (Gibson); Molinetes e Diluição Métodos próprios para pequenas vazões: Podem ser usados os métodos descritos acima (se as dimensões permitirem); Método do Vertedor; Métodos Gravimétrico e Volumétrico; Tela Móvel e Medidor de Pressão Diferencial. Dependendo de acordo entre as partes interessadas, podem ser usados outros métodos ainda não normalizados como: Termodinâmico, Flutuadores e Calhas Venturimétricas

4 Métodos de Medição de Vazão
1. Método do Vertedor Vertedor – É toda a abertura sobre a qual um liquido escoa. Podem ser: a. Vertedor Retangular b. Vertedor Triangular c. Vertedor Trapezoidal Obs: O método do vertedor só permite leitura em obras já concluidas, o que torna difícil o estudo da vazão de um curso de água.

5 Métodos de Medição de Vazão
1. Método do Vertedor a. Vertedor Retangular: São empregados para vazões próximas 1 m³/s. Quando torna-se difícil o uso do vertedor triangular dada a grande carga H. PLANTA CORTE TRANSV. CORTE LONGIT. Esquema de um vertedor:Onde hv=altura da lâmina vertente, x=altura da válvula em relação ao fundo do canal, L=largura do canal, b= largura do vertedor e bc=largura da veia contraída.

6 Métodos de Medição de Vazão
1. Método do Vertedor b. Vertedor Triangular: são empregados para medir pequenos caudais até 300 L/s. Face a pequena variação dos coeficientes de descarga em relação a variação de carga H. Onde: Q = Vazão H = Carga

7 Métodos de Medição de Vazão
1. Método do Vertedor c. Vertedor Trapezoidal: usado também para vazões intermediárias, compensa o decréscimo de vazão devido as contrações. Onde: Q = Vazão H = Carga L = Largura do canal

8 Métodos de Medição de Vazão
2. Método Gravimétrico e Volumétrico Consiste em desviar o curso para um reservatório conhecido e, depois de um tempo medido, obtendo-se a vazão média. Utilizado sempre em instalações de ensaio. Onde: Q = Vazão medida; p = massa especifica do fluido; m2 = massa final; m1 = massa inicial; t2 = tempo final; t1 = tempo inicial. Esquema utilizado em laboratório para medição de vazão

9 Métodos de Medição de Vazão
3. Método da Diluição Consiste em lançar no curso de água em estudo uma vazão constante de uma solução encontrada em grande quantidade nessas águas e, ajustante, medir a concentração dessa solução comparando-a com a concentração natural do curso.

10 Métodos de Medição de Vazão
4. Método das Calhas Venturimétricas Usados para médias e pequenas vazões . É necessário a leitura do nível de água em um ponto, enquanto que nos medidores de tubulações é necessário que seja medida a pressão em dois pontos: na entrada e no estrangulamento. Não apresenta regiões propícias ao acumulo de resíduos. Podem ser: a. Ressalto Hidráulico b. Tipo Parshall

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4. Método das Calhas Venturimétricas a. Ressalto hidráulico Onde: b =largura do canal de entrada, H1= nível da água na entrada, g= aceleração da gravidade, k=coeficiente admensional de vazão (de 0,55 a 0,65), a=coeficiente de atrito na parede do canal (  0,95) Esquema de uma Calha Venturimétrica tipo de Ressalto Hidráulico.

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4. Método das Calhas Venturimétricas b. Tipo Parshall Onde: Q =vazão em metros cúbicos K e n =coeficientes experimentais Han = carga em metros W = abertura do canal Obs: construção: Madeira, Chapa metálica ou alvenaria. Esquema de uma Calha Venturimétrica do tipo Parshall

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5. Método dos Flutuadores As formas e os tipos de flutuadores são os mais variados. Normalmente, porém, são esféricos, ocos e de metal. Tem por finalidade medir a velocidade de um filete da superfície. Onde: Q =vazão , cp =velocidade de um filete abaixo da superfície, cs =velocidade do filete da superfície na mesma seção de cp, cm = velocidade do conjunto corpo flutuante - corpo submerso, L = distância conhecida.

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5. Método dos Flutuadores Método dos flutuadores integrantes A técnica, utilizada neste caso, é de cronometrar o tempo entre o instante em que se puxa o cordão (para soltar a bola) e o do aparecimento da bola na superficie. Medimos a distância L entre o ponto de aparecimento e a vara.

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6. Método dos Molinetes O método de medição de velocidade de água através do molinete, consiste na imersão deste no curso d’água por meio de hastes ou cabos e o registro dado pela hélice durante o intervalo de tempo (t) nunca inferior a 40 segundos. É o mais difundido para medição de vazão (velocidade), devido a sua versatilidade e precisão. Consiste numa hélice cuja rotação é proporcional a velocidade do liquido. Ligado a um sistema de engrenagens que a cada 5, 10, 20 ou 30 voltas atua num contato elétrico.

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6. Método dos Molinetes a – molinete stoppani: utilizado em seções irregulares; b —molinete Ott: recomendada sua utilização em águas limpas; c —molinete Ott de pãs enviezadas: também para águas limpas; d —molinete Dumas-Heyrpic; e — micromolinete Ott; f — molinete Amsler de pás com arestas enviezadas; g — molinete Ott tipo F, para escoamento oblíquo em torno de 20º; h — molinete Ott tipo A, para escoamento oblíquo em torno de 45º. Os tipos de a a f são para escoamentos predominantemente axiais.

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6. Método dos Molinetes Os molinetes podem ser reunidos em suas classes, segundo a posição de seu eixo de rotação. A) Molinetes de eixo vertical ou diferenciais; B) Molinetes de eixo horizontal ou de ação direta (mais empregados) Curva característica de calibração V = a.n + b, onde: V = velocidade de fluxo em m/s; n = número de rotações da hélice por segundo, a= coeficiente indicando o passo real da hélice em metros, b = coeficiente que corresponde à velocidade de atrito em m/s. Existem dois processo básicos para calcular a velocidade média de cada vertical: a) Método das Velocidades Pontuais b) Método da Integração Contínua

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6. Método dos Molinetes a) Método das Velocidades Pontuais com Um Ponto Determinação da velocidade no ponto a 60% da profundidade total. b) Método Velocidades Pontuais com Dois Pontos. As observações são feitas em cada vertical nas posições de 20 a 80% da profundidade total.

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6. Método dos Molinetes c) Método das Velocidades Pontuais com Três Pontos São distribuídas anormalmente ou ainda a velocidade a 0,8p. A vazão do curso d’água será: Pontos medidos em uma seção molhada em um curso d’água

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6. Método dos Molinetes d) Método das Velocidades Pontuais com Cinco Pontos Determinação de vazão de grandes caudais, para os quais recomenda-se a observação dos seguintes números de verticais em função da largura do curso d’água. Polígono das Velocidades

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6. Método dos Molinetes Método das Velocidades Pontuais com Cinco Pontos Este processo de integração pode ser obtido graficamente ou numericamente através de um computador digital. Superfície espacial obtida em função dos polígonos de velocidade de cada vertical

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CONCLUSÃO Os molinetes são os mais aperfeiçoados equipamentos utilizados na determinação da velocidade de escoamento de um curso d’água. O método de avaliação da vazão pelo molinete é amplamente utilizado pelos setores responsáveis por serviços hidrométricos, ou ainda em laboratórios de pesquisa ligados à área, dada a sua grande precisão. Em condições favoráveis, o erro na determinação da vazão é da ordem de 2 a 3%.