A HIDROMETRIA

1 INTRODUÇÃO

A vazão é a principal característica de um escoamento, uma vez que seu valor é utilizado no dimensionamento de obras de Engenharia, além de permitir entender melhor o comportamento de um canal e também é de grande relevância no estudo da degradação de rios por assoreamento (a vazão de escoamento influencia na quantidade de sedimentos transportados ao longo de um rio, que posteriormente serão depositados nos leitos, assoreando o mesmo). O estudo da vazão de um rio ou canal é de grande importância na elaboração de projetos de Engenharia para sistemas de água e esgotos, geração de energia elétrica, irrigação e drenagem.

Hidrometria é a parte da Hidráulica que trata de assuntos tais como:

• Medição das vazões;
• Velocidade dos líquidos em tubos ou canais;
• Profundidade e variação do nível da água;
• Medida das seções de escoamento e das pressões;
• Ensaio de bombas e turbinas.

Existem vários métodos de medição de vazão: flutuadores, volumétrico, vertedores, molinetes, batimetria, equações empíricas entre outros. A escolha do método depende de fatores como: o volume do fluxo de água, as condições locais, o custo (existem equipamentos caros e outros simples e baratos) e a precisão desejada.

Como a hidrometria é responsável pela coleta e fornecimento de dados, ela pode ser considerada a base experimental da hidrologia, que é uma ciência natural e empírica. Enquanto os modelos são uma representação da realidade, podemos considerar os dados medidos como o mundo real. O hidrometrista deve então entender e optar por métodos apropriados para a medição do fenômeno em questão, saber os custos e detalhamento adequados para cada trabalho, cuidar da qualidade da medição e verificação dos dados.

2 OBJETIVOS

A prática realizada teve como objetivo determinar a velocidade média de escoamento e a vazão no canal aberto utilizando o método do flutuador, método direto volumétrico e pelos vertedores, retangular e triangular.

Este relatório visa apresentar os resultados obtidos com cada método, expondo vantagens e desvantagens de cada um. Além de comparar os valores calculados com os fornecidos pelo equipamento utilizado, indicando e buscando explicar os possíveis erros encontrados.

3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Materiais

• Módulo didático: calha de escoamento aberto
• Flutuador
• Cronômetro
• Régua
• Vertedor retangular
• Vertedor triangular

3.2 Métodos

3.2.1 Método do Flutuador

        O método dos flutuadores consiste em determinar a velocidade de deslocamentos de um objeto flutuante, medindo o tempo utilizado para o seu deslocamento num determinado trecho de rio de comprimentos conhecido (SANTOS et al., 2001, p.196).

        Para a medição dessa velocidade, a vazão de água na calha de escoamento é aberta e se espera até que ela se estabilize a vazão de água. Após isso, o flutuante foi adicionado e o cronômetro acionado. Assim que o flutuante atinge a outra parte da calha o cronometro é parado e o tempo é registrado. Logo, a velocidade superficial é calculada fazendo sua distância percorrida sobre o tempo que o flutuante levou para percorrer toda a calha.

        Esta velocidade superficial é, na maioria das vezes, superior à velocidade média do escoamento. A velocidade média corresponde à 85% da velocidade superficial. Multiplicando-se a velocidade média pela área molhada (área da seção transversal por onde está ocorrendo o escoamento), obtemos a vazão.

        Ele é indicado para a medição de grandes vazões, sua vantagem é a determinação rápida dos resultados. Sua desvantagem é a imprecisão causada por ventos, correntes secundárias e ondas.

3.2.2 Método direto volumétrico

        O método consiste em medir o tempo decorrido para se encher um determinado recipiente de volume já conhecido. Daí, obtém-se a vazão média.        

        Usado em pequenas vazões e indicado para pequenos riachos e canais, medição de vazão em sulcos, em aspersores e gotejadores

3.2.3 Vertedores

No método de vertedores é feita uma abertura, que pode ter qualquer formato, no alto de uma parede onde a água escoa livremente.

Há muito que os vertedores têm sido utilizados, intensiva e satisfatoriamente, na medição de vazão de pequenos cursos de água e condutos libres, assim como no controle do escoamento em galerias e canais, razão porque o seu estudo é de grande importância (AZEVEDO et al., 1998, p.88).

Com o auxílio de uma régua são feitas medições da altura do NA (nível d’água), em 5 pontos distintos dá calha, até o fundo(H+P). Após feito isso, calcula-se uma média aritmética dos valores. O valor de H procurado para o cálculo da vazão, será igual a essa média menos o valor de P medido para cada vertedor (retangular e triangular).

[pic 1]

Figura 1 – Parte da HD24 Calha de escoamento aberto

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados obtidos e calculados para o Método do Flutuador e o Método Direto Volumétrico estão indicados nas Tabelas 1 e 2, respectivamente. Para o cálculo das velocidades e da vazão, utilizou-se as seguintes equações:

[pic 2]

[pic 3]

[pic 4]

Tabela 1 - Método do flutuador

Método 1
	Distância (m)	Tempo (s)	Velocidade superficial (m/s)	Velocidade média (m/s)	Vazão (m³/s)	Vazão média (m³/s)
Rep. 1	2,910	7,78	0,374	0,318	0,0104	0,0112
Rep. 2	2,910	6,91	0,421	0,358	0,0118
Rep. 3	2,910	7,12	0,409	0,348	0,0114

Área transversal = 0,104m (Largura) x 0,314m (Altura) = 0,0327m²

Tabela 2 - Método direto volumétrico

Método 2
	Altura (m)	Tempo (s)	Volume (m³)	Vazão (m³/s)	Vazão média (m³/s)
Rep. 1	0,28	22,07	0,0198	8,97x10-4	9,03x10-4
Rep. 2	0,28	21,78	0,0198	9,09x10-4
Rep. 3 (Inclinado)	0,28	22,96	0,0198	8,62x10-4	8,70x10-4
Rep. 4 (Inclinado	0,28	22,56	0,0198	8,78x10-4

Área transversal = 0,318m (Comprimento) x 0,222m (Largura) = 0,0706m²