Medição do fluxo em cursos de água

Introdução

Vamos explicar como é feita a medição de vazão pelo método do vertedor sem contração lateral. Importante lembrar que vamos quantificar a vazão disponível para projetos de irrigação, controlar a vazão de água de irrigação a ser aplicado em projetos, quantificar a vazão disponível para acionar uma roda d’água ou carneiro hidráulico. Temor que escolher o método dependendo do volume do fluxo de água, das condições locais, do custo e da precisão desejada.

A medição de vazão em cursos d’água é realizada, normalmente, de forma indireta, a partir da medição de velocidade ou de nível. Os instrumentos mais comuns para medição de velocidade de água em rios são os molinetes, que são pequenos hélices que giram impulsionados pela passagem da água. Em situações de medição expeditas, ou de grande carência de recursos, as medições de velocidade podem ser feitas utilizando flutuadores, com resultados muito menos precisos.

Os molinetes são instrumentos projetados para girar em velocidades diferentes de acordo com a velocidade da água. A relação entre velocidade da água e velocidade da rotação do molinete é a equação do molinete. Esta equação é fornecida pelo fabricante do molinete, porém deve ser verificada periodicamente, porque pode ser alterada pelo desgaste das peças.

A velocidade da água é, normalmente, maior no centro de um rio do que junto às margens. Da mesma forma, a velocidade é mais baixa junto ao fundo do rio do que junto à superfície. Em função desta variação da velocidade nos diferentes pontos da secção transversal, utilizar apenas uma medição de velocidade pode resultar em uma estimativa errada da velocidade media. Por exemplo, a velocidade medida junto à margem é inferior à velocidade media e a velocidade medida junto à superfície, no centro da secção, é superior a velocidade media. Para obter uma boa estimativa de velocidade media, é necessário medir varias vezes em vários pontos ao longo do canal, obtendo assim uma media e uma melhor estimativa de velocidade.

Portanto, a medição de vazão esta baseada na medição da velocidade em um grande número de pontos. Os pontos estas dispostos segundo linhas verticais com distancias conhecidas da margem, a integração do produto da velocidade pela área é a vazão do rio, considera-se que a velocidade media calculada numa vertical é valida nu ma área próxima a esta vertical.

Objetivo

Vamos determinar a vazão do canal pelo método do vertedor sem contração lateral.

A vazão em um canal pode ser calculada pela fórmula abaixo, que é obtida através de substituições envolvendo a equação da continuidade e a equação de Chèzy;

Q=〖Rh〗_3^2 . A .√i . 1/n

Onde:

Q é a vazão (m³/s)

Rh é o raio hidráulico (m)

A é a área molhada (m²)

i é a declividade (m/m)

n é o coeficiente de Manning

Temos que:

Rh= A/p

Onde;

Rh é o raio hidráulico (m)

A é a área molhada (m²)

p é o perímetro molhado (m)

A medição de vazão em vertedores de parede delgada em vertedores retangulares sem contração lateral ;

Q=1,84 .L .H_2^3

Onde;

Q é a vazão (m³/s)

L é a largura da soleira (m)

H é a carga d’água (m)

Revisão Bibliográfica

Figuras de Vertedores

Existem vários tipos de vertedores, como triangulares, trapezoidais, retangulares, tubos entre outros. Abaixo listaremos alguns, onde o nosso foco esta voltado ao vertedor sem contração lateral (2).

Vertedor retangular com contração lateral.

Vertedor retangular sem contração lateral.

Vertedor triangular.

Vertedor trapezoidal.

Equações

Temos dois modos de se calcular a vazão do vertedor sem contração lateral;

Q1= 2/3.Cd.√2g.L.h_2^3

Onde;

g é a gravidade (m/s²)

L é a largura do canal (m)

h é a altura laminar da água sobre acima do vertedor (m)

p é a altura do vertedor (m)

Cd é o coeficiente de vazão, calculado pela fórmula ;

Cd=0,615[1+0,26(h/(h+p))^2]

Onde;

h é a altura laminar da água sobre acima do vertedor (m)

p é a altura do vertedor (m)

P/h>3,5 .: Q2=1,838.L.h_2^3

Onde;

L é a largura do canal (m)

h é a altura laminar da água sobre acima do vertedor (m)

p