ORIFÍCIOS, BOCAIS E
VERTEDORES
Profa Nadia Bernardi Bonumá
Florianópolis, SC.
Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC!
Centro Tecnológico - CTC!
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - ENS
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Capítulo 6 - Orifícios. Introdução a conceitos e exercícios resolvidos.
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ORIFÍCIOS, BOCAIS E
VERTEDORES
Prof a Nadia Bernardi Bonumá Florianópolis, SC. Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC Centro Tecnológico - CTC Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental - ENS
TÓPICOS :
- Orifícios
- Bocais
- Comportas
- Vertedores
INTRODUÇÃO
Eclusa de Saint Michel, França Comportas – Santos, SP
Orifícios pequenos – Teorema de Torricelli
- Z = p g
V
- γ 2 v = 2. g. h
Coeficiente de descarga (C d
Onde: Ao = área do orifício (m 2 ); h = altura de carga sobre o centro do orifício (m);
- O coeficiente de descarga é o produto do coeficiente de velocidade e do coeficiente de contração:
- Valor médio prático de^ Cd = 0,61.
- A vazão descarregada através de um orifício de pequenas dimensões é dada por: d c v
C = C. C
Lei dos orifícios:
Q C A g h
d o
Determinação experimental dos coeficientes de um orifício: O coeficiente de velocidade Cv pode ser determinado pelo método das coordenadas: ➢ Jato saindo de um orifício em parede vertical. ➢ X e Y = coordenadas de um ponto qualquer da trajetória.
Perda de carga em um orifício: A perda de carga em um orifício é dada por:
h ( C ) H
v
2
V C gH
v
Velocidade real em um orifício:
Orifícios afogados:
- O orifício é dito afogado ou submerso quando a cota do nível d’água à jusante é superior à cota do topo do orifício.
- A vazão descarregada através de um orifício afogado é dada por:
1 2
Q C A g h h
d o
Onde: Ao = área do orifício (m 2 ); h 1 -h 2 = diferença entre as cargas de montante e jusante (m);
Correção do coeficiente C d para contração incompleta: Para orifícios retangulares - C d assume o valor de C d *, como mostrado abaixo:
C
d
* = C
d
. (1 + 0,15.K)
perímetrototaldo orifício perímetrodaparteemquehásupressãoda contração K = Perímetro total = 2.(a+b) Contração incompleta do jato:
( a b ) b K
=
( a b ) a b K
=
( a b ) a b K
=
Para orifícios retangulares Contração incompleta do jato:
EXERCÍCIO 6.
Em uma fábrica encontra-se a instalação indicada no esquema, compreendendo dois tanques de chapas metálicas, em comunicação por um orifício circular de diâmetro d. Determine o valor de d, para que não haja transbordamento no segundo tanque. Dados: C d
Teoria dos grandes orifícios: d h Quando d > h/3, sendo d a altura do orifício. A velocidade da água no centro de um orifício grande é diferente da velocidade média do fluxo neste orifício
Como calcular a vazão de um orifício grande? É possível calcular a vazão que escoa através de uma seção de área infinitesimal dA do orifício grande: dA = b.dh Esta seção reduzida é um orifício pequeno. Então vale a equação:
Q C A g h
d o
Teoria dos grandes orifícios:
A vazão elementar através da faixa dh será: Admitindo o valor de Cd constante e integrando a equação entre os limites h 1 e h 2 , teremos a vazão total do orifício: dQ C b dh g h
d
=... 2.. ∫ ∫ = = 2 1 2 1
. 2... 2.. h h d h h d Q C gh bdh C g h b dh Teoria dos grandes orifícios: