IMT - CEUN Escola de Engenharia Mauá
VERTEDOR DE SOLEIRA ESPESSA DO TIPO ELAN!ER
CURSO" EN!EN#ARIA CIVIL TURNO" NOTURNO DISCIPLINA" #IDR$ULICA E #IDROLO!IA PRO%&" MILTON SPENCER
'(&)*+,-. MARIANA DANTAS LOPES
'&INTRODU2/O
S/O CAETANO DO SUL '*0+)0,+'1
Na hidrá hidrául ulica ica exis existem tem diver diversa sass ma mane neira irass de se serr dete determ rmin inad ada a a vazã vazão: o: vertedores, placas de orifícios, etc. No presente experimento, comparou-se vericar a equalização entre a vazão encontrada pelo vertedor de soleira delada retanular e o vertedor de soleira espessa e spessa !elaner. !elaner.
,&O3ETIVOS
"eterminar a vazão do canal atrav#s do vertedor de soleira espessa do tipo $elaner
%amiliarização com a realização do escoamento so!re o vertedor e a captura do escoamento crítico que ele promove
&evantamento experimental da relação ' x ( do vertedor para comparação com a curva te)rica, matematicamente denida
%amiliarização com o escoamento crítico e a exploração prática dos fen*menos fen*me nos a ele liados
(&INTRO (& INTRODU2/O DU2/O TE4RICA TE4RICA "a mesma forma que a redução na larura de um canal retanular pode ser usada como um medidor de vazão, uma elevação do fundo em um trecho curto tam!#m pode ser usado com a mesma nalidade. + ura mostra um medidor de vazão denominado vertedor retanular de parede espessa, que consiste !asicamente em elevar o fundo do canal, sucientemente rande para que as condiçes do escoamento a montante seam alteradas com a elevação do nível dáua. /ssa elevação produz em cima do derau o escoamento crítico, permitindo assim, pela equação da eneria se determinar a vazão. 0ma exi1ncia para que esse vertedor funcione # que a soleira horizontal deve ser lona o suciente para esta!elecer em alum ponto o paralelismo dos letes e a ocorr1ncia ocorr1ncia da altura crítica, crítica, mas não lona exaeradamente exaeradamente o suciente suciente a ponto de que a perda de cara por atrito possa ser desprezada no equacionamento. 2 escoamento a usante deve ser livre 3não afoado4, o !ordo de ataque do vertedor, arredondado, para que não haa tur!ul1ncia e descolamento da l5mina. +l#m disso, a altura ' ser suciente para que se esta!eleça a altura crítica so!re a soleira, onde ocorre a mudança do reime 6uvial para o torrencial
7.8 9&90&2 "+ ;+<=2: 2
P V H = + + Z γ 2 . g
9omo a >ressão # +tmosf#rica, esta
parcela vale zero 2
V H = + y 2.g
?a!endo que ( @ v . +
2
Q H = . y 2. g A ² 1
v @ ( A +
Bsolando (, tem-se:
Q=√ 2∗g∗l∗ y∗√ H H − y
384
7.C D 9EFGB92 3>2NG2 "/ ;+<=2 HIBH+4: 9omo o esco 9omo escoam amen ento to vai vai !usc !uscar ar natu natura ralme lment nte e a sua sua co cond ndiçã ição o de vazão vazão máxima: dQ =0 dt
l √ 2
√ H − y
(
. H −
H =
2
=0
3 y 2 2
y crítico= H 3
7.7 9 0 E;+ $/&+NJ/E
)
3 y
3C4
9 + E+ 9 G / E F ? G B 9 +
?u!stituindo-se 3C4 em 384, tem-se: Q =0,385. l . √ 2. 2. g . l . H
3 /2
"2
; / EG / " 2 E
7.K ;+<=2 ;/EG/"2E E/G+NJ0&+E 3
+ f)rmula Jeral do vertedor retanular com soleira delada #: 2
coeciente
39q4
(
C Q =1,838 ∗[ 1 + 0,26∗
para
)
2
H ] H + P
encontrar
utilizando
a
Q =C Q∗ l∗ H 2
f)rmula
de
%rancis
#:
.&METODOLO!IA
No ca cana nall apre aprese sent ntad ado o a!ai a!aixo xo foi foi incl incluí uído do no ce cent ntro ro dele dele um vert verted edor or de $elaner e um vertedor retanular ao nal dele com o intuito de se calcular a vazão no canal.
Figura 1 - Vista Geral do Canal a ser realizado o experimento
&iou-se a !om!a e esta!ilizou-se o escoamento numa situação permanente e de vazão constante. 2!serva-se nas fotos uma diferença no nível dáua.
Figura 2 - Esquema d o Vertedor Belanger
Figura 3 - Visualização dos níeis d!"gua ap#s passar pelo ertedor Belanger
0tilizando a ponta limnim#trica mediu-se a altura ', cota considerada do nível dáua at# a cota da crista do vertedor, de $elaner e do vertedorL
Hediu-se a larura do canal e do vertedor de soleira espessaL
Hediu-se a espessura da l5mina dMáua so!re a soleira no pequeno trecho onde o escoamento # críticoL
Eepetiu-se este procedimento para outras vazes diferentesL
>ara cada ', calcular a vazão utilizando as f)rmulas do ;ertedor Eetanular e as f)rmulas do ;ertedor $elaner.
>lanilhar os valores e es!oçamos o ráco ( x '
9alcular o C'A7 em cada caso para comparar com o O
*&RESULTADOS E DISCUSS/O .8 "+"2? "2 /I>/EBH/NG2
.C4 9&90&2 "/ ( >+E+ 2? ;/EG/"2E/? P >&+9+ "/ 2EB%F9B2
.7 JE%B92
Q.QSQQQ Q.QRQQQ Q.QQQQ Q.QKQQQ Q.Q7QQQ Q.QCQQQ Q.Q8QQQ Q.QQQQQ Q.QQQQ
Q .Q Q C Q
Q .Q Q K Q
a& 5 Cr67i Cr67ico co 2 Dc medido foi encontrado em la!orat)rio, e representa a altura do nível d áua, áua, descon desconsid sidera erando ndo o paramen paramento to do verted vertedor or de !elan !elaner er.. 2 Dc Ge)rico e)rico foi encontrado utilizando a f)rmula: D @ C.' A 7
1&CONCLUS/O /m primeiro luar, considerou-se o fato de que a vazão encontrada pela placa de orifício e o vertedor retanular como vazes teoricamente corretas, e previamente á estudadas. No entanto, como a vazão da placa de orifício cou !em diferente da vazão encontrada no vertedor retanular e no !elaner, aca!ou-se desconsiderando essa vazão na comparação por alum pro!lema neste aparalho. /m seundo luar, comparando-se o D crítico calculado e o D crítico medido, as difere diferença nçass encont encontrada radass podem podem ser usti usticad cadas as erros erros durant durante e o experim experiment ento. o. No entanto, apesar desta pequena diferença no valor de D crítico 3valor este onde a
vazão # máxima4, podemos considerar a equação para o vertedor de soleira /spessa 3$elaner4 como aceitável usticado tam!#m no ráco mostrado anteriormente.
&ILIO!RA%IA 'idráulica $ásica T Eodrio de Helo >orto T KUedição 9urso de 'idráulica Jeral T 9.%. 9.%. >imenta T ;olume 8 T KU edição Notas de +ula T >rofessor Hilton ?pencer 3>rofessor do Bnstituto Hauá de Gecnoloia4
