UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE DOURADOS
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
Ana Caroline Diel
Gabriel Cruz dos Santos
Relatório de Hidráulica
EXPERIMENTO 2
Dourados - MS
Agosto de 2019
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Relatorio orificios, Trabalhos de Hidráulica
Relatorio aula pratica sobre calculo de vazão utilizando orificios
Tipologia: Trabalhos
2019
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE DOURADOS
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL
Ana Caroline Diel Gabriel Cruz dos Santos
Relatório de Hidráulica EXPERIMENTO 2
Dourados - MS Agosto de 2019
Introdução Os orifícios mostram-se como um assunto com demasiada importância na hidráulica, por causa da sua aplicação em diversas estruturas hidráulicas, como é o caso dos projetos de irrigação, eclusas para navegação fluvial, bacias de detenção para controle de cheia urbanas, estações de tratamento de água, medição de vazão de efluentes industriais e de curso d'água, tomadas d'água de um sistema de abastecimento e outras aplicações. Segundo PORTO (2006) o orifício é uma abertura de um perímetro fechado, de forma geométrica definida, podendo ser circular, retangular triangular e outras formas, realizada na parede ou fundo de um reservatório ou na parede de um conduto ou canal em pressão, pela qual o líquido em repouso ou movimento escoa por causa da energia potencial e/ou cinética que possui. O escoamento pelo orifício pode ocorrer para um ambiente sob pressão atmosférica ou para uma região ocupada pelo mesmo líquido. Sendo que no primeiro caso a saída do líquido é chamada de descarga livre, já no segundo caso é dita ser descarga afogada ou orifício submerso. A classificação dos orifícios se dá segundo as suas principais características, de acordo com PORTO(2006), de acordo com a sua forma geométrica de seu perímetro, podendo ser circular, retangular, triangular e outras formas, e segundo a orientação do plano do orifício em relação a superfície do líquido livre, podem ser verticais, horizontais ou inclinados. Podem ser classificados como grandes ou pequenos, quando sua dimensão geométrica vertical, diâmetro ou altura, é menor que um terço da carga H(distância vertical entre o plano da superfície livre do líquido e a linha de centro do orifício). Já, quanto à natureza da parede, podem ser classificados em orifícios em parede delgada(o jato líquido apenas toca a perfuração em uma linha que constitui o perímetro do orifício) e orifícios de parede espessa (verifica-se a aderência do jato). (AZEVEDO 1998). A expressão vazão geral, que é calculada por esses orifícios, é dada pela relação do coeficiente de descarga, área, gravidade e altura:
Q = C d × A √ 2 gH.
Devido às contrações da parede é necessário a correção de Cd (coeficiente de descarga), a correção é obtida através de: C ′ d = Cd × ( 1 + 0 1, 5 × K ), onde
K = per í metroper^ í dametro^ parte total^ em doque orif^ h á í^ ciosupress ã o^ , neste caso K = (^) 2(^2 aa ++ bb ).
As cargas de montante e jusante foram medidas, sendo hmontante = 17, cm e hjusante = 13,89 cm, a diferença entre as cargas é tida carga h usada na formula geral para pequenos orifícios, além disto, subtraiu-se metade de a (tabela 1) e 0,5 cm devido a diferença de altura entre o orifício e o reservatório a montante. Tabela 2. Correção do coeficiente de descarga e h.
K 0, C'd 0, h (m) 0, Fonte: Própria (2019). Estes valores foram aplicados na fórmula geral, usando g = 10 m/s, obtendo a vazão observada, para fins comparativos calculou-se o erro médio percentual. Tabela 3. Vazão obtida pela fórmula geral e erro médio. Qesp (L/h) 3800 Qobs (L/h) 3505 ERRO (%) 8, Fonte: Própria (2019). A aplicação da fórmula apresentou um erro médio com valor significativo, porém menor que 10%, estando dentro de uma faixa aceitável. Orifício descarga livre As medidas do orifício de descarga livre foram realizadas de modo semelhante ao anterior, os valores estão dispostos na seguinte tabela: Tabela 4. Medidas de orifício de descarga livre. a (m) 0, b (m) 0, X (m) 0,
Fonte: Própria (2019). Para este orifício o valor de Cd utilizado foi de 0,51, pois a parede não é biselada, e foi considerado um bocal.
Fonte: Azevedo Netto (1998). Como nesta parte do experimento houve variação de vazão, foi possível obter um gráfico de VazãoxHmedidos e através deste, obteve-se uma equação do tipo Q = ah^b, os valores de h foram substituídos na equação para comparação entre a fórmula geral e o modo gráfico. Gráfico 1. QxH
PORTO, Rodrigo de Melo. Hidráulica Básica. 4. ed. São Carlos - Sp: Eesc - Usp, 2006. 540 p.