Métodos de hidrometria

HIDROMETRIA

A higrometria se encarrega de medir a vazão de líquidos. As medições de vazões e volumes utilizados ajudam no planejamento e manejo dos recursos hídricos.

MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS

Método direto

Neste método mede-se o tempo necessário (recomenda-se que seja tarde 20 segundos ou mais) para encher um recipiente com volume conhecido. A equação utilizada é: vazão = volume/tempo. Recomenda-se este método para medir pequenas vazões.

Método da velocidade

Neste método é necessário determinar a área da seção transversal do canal e a velocidade da água. A equação empregada é: Q = A . V, onde Q é a vazão (m3/s), A = a área da seção (m2) e V é a velocidade da água no canal (m/s).

- Determinação da seção de escoamento

Os canais naturais apresentam a seção irregular. A área da seção é obtida dividindo a seção em segmentos. A área de cada segmento é obtida multiplicando-se a sua largura pela sua profundidade média. A soma das áreas fornece a área total da seção de escoamento.

A determinação da velocidade de escoamento é difícil uma vez que ocorrem variações de velocidade dentro da seção de escoamento.

b.1) Determinação da velocidade pelo método do flutuador

É indicado quando não é preciso ter uma medida com grande precisão. Para fazer as medições neste método buscam-se trechos retilíneos do canal e com seção transversal uniforme. As medições são feitas em dias com pouco vento (minimizar os erros). Para facilitar a operação aconselha-se esticar fios no inicio, no meio e no final do trecho onde se pretende medir a velocidade. O flutuador deve ser solto a uma distância suficiente para adquirir a velocidade da corrente antes da linha de inicio da medição do tempo. A velocidade é calculada pela seguinte equação: V = espaço/tempo.

Como existe uma variação vertical da velocidade da água no canal, utiliza-se a tabela a seguir para determinar a velocidade média da água em todo o perfil (Vmédia = Vflutuador x K).

Exemplo 1: Pretende-se medir a vazão de um rio através do método do flutuador. Para tanto, foi delimitado um trecho de 15 m, que foi percorrido pelo flutuador em 30, 28 e 32 s. A seção transversal representativa do trecho está na figura. Determine: a) a seção de escoamento; b) a velocidade média do flutuador; c) a velocidade média do rio; d) a vazão do rio.

b.2) Método do Molinete

Para medir a velocidade em canais de grande porte, ou um rio, visando a obtenção de informações mais precisas e rápidas, utilizam-se os molinetes. Quando o molinete é imerso no canal, as suas hélices adquirem uma velocidade que é proporcional à velocidade da água. Esta última é determinada medindo-se o tempo gasto para certo número de revoluções e utilizando-se a curva de calibração do molinete, que relaciona a velocidade de rotação do molinete à velocidade da água no canal.

Figura – Molinete para medir a velocidade da água

Os molinetes são utilizados para medir a velocidade da água a diversas profundidades e posições em uma seção transversal do canal, ou rio. As medições de velocidade podem ser feitas em múltiplas profundidades, duas profundidades ou em uma única profundidade.

Método das múltiplas profundidades: Consiste na medição da velocidade em diversos pontos, desde o fundo do canal até a superfície da água. Se a velocidade for medida em posições uniformemente espaçadas, a velocidade média aproxima–se da média das velocidades medidas.

Método das duas profundidades: A velocidade é medida a 20 e 80% da profundidade de cada segmento, começando a partir da superfície da água. A velocidade média de escoamento é dada pela média das duas velocidades.

Método da profundidade única: A velocidade é determinada a 60% da profundidade do canal. Este método é utilizado para canais com profundidades inferiores a 30 cm.

c) Vertedores

Vertedores são instrumentos hidráulicos utilizados para medir vazão em cursos d’água naturais e canais construídos. Os vertedores devem ser construídos com forma geométrica definida. Os vertedores podem ser simples (retangular, triangular, trapezoidal) ou mistos.

Figura. Vertedor misto (retangular e triangular)

c.1) Vertedor retangular

Os vertedores retangulares são empregados para medir grandes vazões. Os mais utilizados no controle da irrigação são os de parede delgada (espessura da parede é inferior a metade da sua carga hidráulica – chapa metálica ou madeira chanfrada), com formato retangular, triangular e trapezoidal.

Esses tipos de vertedores não são recomendados para canais transportando material em suspensão, uma vez que a precisão das medidas é reduzida pelo acúmulo deste material no fundo do canal.

Cuidados na instalação do vertedor:

- A soleira deve ser delgada, reta, em nível com o plano horizontal e normal à direção do fluxo. O comprimento da soleira deve ser no mínimo igual a 3H (carga hidráulica), ou seja, de 20 a 30 cm.

- A carga hidráulica (H) não deve ser inferior 5 cm e nem superior a 60 cm.

- A carga hidráulica (H) deve ser medida a uma distância do vertedor equivalente a 4H. Na prática adota-se uma distância de 1,5 m.

- A distância do fundo do canal à soleira do vertedor deve ser no mínimo, 2H.

- Para regularizar o movimento da água, deve haver um trecho retilíneo a montante do vertedor, de preferência com o fundo em nível.

- O nível de água à jusante deve ficar, no mínimo, 10 cm abaixo da soleira do vertedor. É preciso que haja ainda a livre admissão de ar debaixo da lâmina de água.

- Vertedor Retangular (parede delgada)

Os vertedores retangulares