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Projeto de Vertedor circular aplicado à turma de engenharia ambiental e sanitária para a disciplina de Hidráulica 2. O projeto foi proposto na intenção de dimensionar uma chapa de madeira que simulasse um equipamento de medição de vazão para pequenos reservatórios
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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Relatório técnico de projeção de vertedor circular apresentado ao curso de Engenharia Ambiental e Sanitária, como parte dos requisitos necessários à obtenção de nota para a segunda avaliação da disciplina de hidráulica ll, ministrada pelo professor Marcelo Raiol. Orientador: Prof. Marcelo José Raiol Souza
Esta pesquisa busca a conceituação de teorias e desenvolvimento metodológico para atingir o objetivo que é contribuir ao conhecimento experimental sobre capacidade de vazão para vertedores circulares de paredes fina, assim como o dimensionamento do projeto. É intensamente usado para medição e/ou controle de vazão de escoamento em um canal. Para levantar esses dados, foi necessário realizar estudos baseados em referências bibliográficas sobre o assunto, onde são apresentados os cálculos para esse tipo de vertedor e seus mecanismos, direcionando o estudo adequado para o desenvolvimento do projeto. Palavras-chave: Vertedor circular. Vazão. Dimensionamento. Canais hidráulicos.
Vertedores são estruturas hidráulicas de controle de vazão e escoamento em condutos livre (Barragán M, 1993), tem grande importância em laboratórios e indústrias devido sua precisão e simplicidade de uso. São importantes em obras como barragens e estações de tratamento de água, pois permite que haja um controle do nível de água no reservatório à montante. Para determinar a vazão é realizada a relação da quantidade de massa que circula em um determinado tempo através de um sistema de controle (Garcia Gutierrez, et al., 1999). Entre as estruturas de controle mais utilizadas para regular e medir vazões estão os orifícios e vertedouros (Barragán M, 1993), (Silva, 2011). Do ponto de vista hidráulico, os orifícios são considerados como perfurações em superfície, apresentando formato regular e perímetro fechado, podendo ser feitos em reservatórios, canais, tanques, tubulações, captações (Silva, 2011), (Rodríguez Díaz, 2000), (Azevedo Netto, 1998), (Sotelo Ávila, 2002). Ainda segundo (Azevedo Netto, 1998), os vertedores de seção circular não possuem muitas vantagens hidráulicas, apenas construtivas, por esse motivo não é muito empregado. Nesse trabalho só será considerado e analisado o vertedor vertical, de parede delgada, com seção transversal (forma) circular.
Neste tópico serão abordados os conceitos fundamentais sobre vertedores, mais especificamente, vertedor circular, para o entendimento e desenvolvimento do projeto. 2.1. Vertedores De acordo com Martins (2016) os vertedores são definidos como órgãos de controle de vazão, podendo ser utilizado em operações normais de descarga e também para controle de cheias. Paralelo à essa definição, Netto (1998) define os vertedores como simples paredes ou diques por onde o líquido escoa, podendo ser aplicados a um obstáculo para passagem de fluidos e extravasadores de barragem.
O vertedouro geralmente é colocado perpendicularmente ao curso d'água e o nível da água é elevado a jusante até que o nível atingir uma cota suficiente para tornar a profundeza da água acima da barreira compatível com o fluxo de descarga. Esta lâmina ganha velocidade e inicializa o processo de convergência vertical do filete para assentar abaixo da superfície livre o montante da região não perturbada (PORTO, 2006). A terminologia padrão de um vertedor está representada na Figura 1. Figura 1 - terminologia Fonte: Porto (2006) As principais partes que compõe um vertedor, de maneira geral, são: a) Crista ou soleira é a aresta ou ponto da abertura da parede de menor cota, por onde há o escoamento da lâmina vertente; b) Carga do vertedor “H” é a diferença de cotas entre o nível d´água a montante, fora da curvatura da lâmina vertente, e o nível da soleira. c) Altura da soleira “P” é a diferença de cotas entre o nível da soleira e o fundo do canal; d) Largura da soleira “L” é a dimensão da crista por onde há escoamento; e) Altura do escoamento a jusante “P´” é a diferença de cotas entre o nível do escoamento e o fundo do canal, ambas a jusante do vertedor. 2.3 Vertedor circular Um vertedor é classificado como circular quando a seção transversal por onde há o fluxo de água é de geometria circular. Recomenda-se que seja locado ortogonalmente aos lados e ao fundo do canal e que seja centralizado ao mesmo. A sua geometria permite que sua crista seja biselada num torno e que o nivelamento da soleira seja desnecessário (Bos, 1989). A figura 2 indica um vertedor circular em parede vertical.
Figura 3 – geometria do vertedor circular Fonte: Autores (2023) Figura 4 – detalhes do vertedor circular Fonte: Autores (2023) 3.2 Montagem do modelo Após os cortes laterais e o do furo circular a peça recebeu polimento com lixa, logo após foi aplicado massa acrílica para inibir imperfeições mais profundas na peça.
Figura 5 – Peça após corte e polimento com lixa. Fonte: Autores (2023) Figura 6 – Peça após pintura com massa acrílica. Fonte: Autores (2023) E dado início o processo de impermeabilização da peça com tinta Acrílica Semi Brilho Standart da cor branca com duas demãos, logo após foi aplicado duas demãos de Verniz Premium Marítimo. O verniz possui coloração amarela assim deixando o resultado final da peça com o mesmo aspecto amarelado.
O projeto possui as seguintes medidas transformadas para a unidade correspondente na equação: D = 600 mm 0,06 m Y = 300 mm 0,03 m A partir do cálculo com as medidas utilizadas no projeto, obtivemos o seguinte resultado: Q =1,518 × 0, 0, × 0, 1, Q =0,0003825504 m 3 / s Assim, como resultado, obtivemos que com a abertura da soleira, bem como a posição do vertedor, influenciam diretamente na altura da lâmina d’água e consequentemente na vazão. Cabe salientar que também foi comprovada a teoria descrita por (Azevedo Netto, 1998), pois no experimento a vazão mostrou-se bastante baixa.
5. Conclusão O vertedor circular, é uma alternativa pouco usada nos arranjos, mesmo sendo de fácil construção e instalação, é uma estrutura pouco convencional para os padrões usuais das obras hidráulicas, são estruturas mais eficientes para pequenos valores de H e pequenas vazões. Assim, o vertedor não requer nivelamento da soleira e a lâmina vertente sempre é aerada. A vazão encontrada no trabalho satisfaz a expectativa sobre o emprenho do vertedor circular, pois para trabalhos futuros a sua aplicação pratica será facilitada em dimensões reduzidas.
Referências Barragán M, C. (1993). Calibración de Estructuras de Control. Bogota, Colombia: IDEAM.; BOS, M. G. Estruturas de medição de descarga. 3rd ed. Holanda: Instituto Internacional de TerrasReclamação e euprovençalt/ILRI, 1989, 402 p.; Garcia Gutierrez, L., Barón Periz, A., Corominas Masip, J., Diáz Mora, J., Bayó Dalmau, A., & Loaso Vierbucher, C. (1999). Teoria de la medición de caudales y volúmenes de agua e instrumental necesario disponible en el mercado. Medida y Evaluación de las Extracciones de Agua Subterranea, 21-42.; MARTINS, José Rodolfo Sacarati. Barragens e estruturas hidráulicas, 2016. Disponível em: www.pha.poli.usp.br/LeArq.aspx?id_arq=11766>. Acesso em: 26 janeiro 2023; NETTO, A. Manual de Hidráulica. São Paulo: Edgard Blucher LTDA, 1998; PORTO, R. de M. Hidráulica Básica. São Carlos: EESC-USP, 2006.; Rodríguez Díaz, A. (2000). Hidráulica Experimental. Bogota, Colombia: Escuela Colombiana de Ingeniería.; Silva, F. (2011). Mecánica de Fluidos. España: UTN.; Sotelo Ávila, G. (2002). Hidráulica General (Vol. I). México: Limusa.
