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Relatório técnico sobre técnicas de medição de vazão utilizadas em laboratório
Tipologia: Provas
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Compartilhado em 15/02/2013
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Acadêmico: Jullyana Aramaqui
Professor : Dr. Fábio Veríssimo Gonçalves
Campo Grande Janeiro/
As figuras 1, 2 e 3 ilustram exemplos de flutuador, vertedores e molinete, respectivamente.
Figura 1 - Flutuador Hidrométrico
Figura 2 – Vertedores
Figura 3 - Molinete Hidrométrico
Medir a Vazão de escoamento do canal sob situações distintas, através dos métodos do flutuador, vertedor, molinete, volumetria e pela equação de Manning ; Comparar os valores obtidos.
O procedimento foi realizado no Laboratório de Eficiência Energética e Hidráulica em Saneamento (LENHS), onde foram utilizados os seguintes materiais: Canal retangular concreto (18x0,406), com declividade constante; Molinete Fluviométrico; Garrafa pet 600 mL; Cronômetro; Vertedor Retangular; Vertedor Triangular; Caixa Calibrada.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
A vazão de escoamento foi estimada através dos métodos do flutuador, vertedor, molinete, caixa calibrada e também através da equação empírica de Manning. O escoamento se deu em um canal de dimensões e declividade uniformes, com os seguintes valores: Largura do Canal: 40,6 cm (0,406m); Altura do Nível d’água: 23,8 cm (0,238 m); Comprimento do Canal: 18 m; Declividade: 0,00328 m/m [(Altura de Início – Altura de Fim)/18]; Seção Transversal de Escoamento: 0,0966 m².
De posse dos dados, a vazão foi calculada de acordo com os métodos citados acima. Cada um dos métodos contou com técnicas e equações específicas, descritas a seguir.
Multiplicando pela área do canal, encontra-se a vazão através da relação:
3.2. Método do Vertedor
Foram utilizados dois tipos de vertedores: Um triangular e um retangular. As características e equações para cada vertedor estão descritas abaixo:
Figura 5 - Vertedor Triangular
A equação para vertedores triangulares é: /
A altura de elevação do nível na soleira do vertedor foi H = 0,08 m. Logo, aplicando a equação acima, a vazão encontrada foi: / (^) → / (^) →∴ 𝑸 𝟎 𝟎𝟎𝟐𝟓𝟑 𝒎³/ 𝒔
Figura 6 - Vertedor Retangular
Para vertedores retangulares, tem-se: /
Para H = 0,021 m e L – 0,36 m: / (^) → / (^) →∴ 𝑸 𝟎 𝟎𝟎𝟐 𝒎³/ 𝒔
3.3. Método do Molinete
O método molinete é baseado na rotação das hélices. Um pulsor contabiliza o número de rotações em um determinado intervalo de tempo. Cada molinete tem sua equação característica e, para o molinete utilizado a equação é:
O período de ensaio foi 40 segundos. Neste período, o molinete registrou 4 rpm. Isto é: →n = 0,1 rps. Logo: → ∴ /
Para uma área de 0,0966 m², a vazão escoada no canal é: →∴ 𝑸 0,00356 m³/s
3.4. Método da Caixa Calibrada
O método da volumetria consiste em contabilizar o volume escoado dentro de uma caixa de dimensões conhecidas por um determinado período de tempo. A caixa utilizada para o ensaio tem as dimensões:
Figura 7 - Caixa Calibrada
Rh = Am/Pm → Rh = 0, So = 0,00328 m/m
Logo: / / (^) → / / (^) ∴ /
Os valores das vazões estimadas pelos métodos acima estão dispostos na tabela abaixo:
MÉTODO Q (m³/s) Flutuador 0, Vertedor Triangular 0, Vertedor Retangular 0, Molinete 0, Volumetria 0, Equação de Manning 0,
Notou-se, os valores que apresentaram maior discrepância foram obtidos nos métodos de Volumetria e de Manning. A volumetria apresentou um valor fora do padrão observado por conta do mau calibramento da entrada de água.
Como descrito no tópico anterior, cada método de estimativa é baseado em um princípio diferente. Os valores obtidos nos vertedores são os que mais se aproximam um do outro, por utilizar o mesmo princípio. É um método recomendado para canais de vazão média, isto é, pequenos cursos d’água. A batimetria a vau, com o uso do molinete é o mais difundido em cursos naturais de água, por conta da precisão dos resultados obtidos. Geralmente, o uso de molinetes é utilizado em toda a largura do rio, em intervalos pré-definidos, onde a velocidade é calculada pelo método da meia seção. A técnica de flutuadores não deve ser utilizada em resultados concretos. Trata-se de uma técnica de estimativa inicial, por ser impreciso. Notou-se ainda que a equação de Manning não se aplica a essa prática, uma vez que é indicada para escoamento permanente e uniforme, onde os elementos geométricos do escoamento são constantes e a declividade do canal é a mesma da linha de energia. Estas condições são verificadas na maioria das vezes em canais construídos, raramente podendo ser aplicadas em cursos naturais. Por conta disso, é justificado um valor muito diferente em relação aos outros.
