Medição de Vazão. João Karlos Locastro contato:

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2 Medição de Vazão João Karlos Locastro contato: 2

3 Vazão 3

4 Definição Vazão: Refere-se a quantidade volumétrica de um fluido que escoa por um duto ou canal em unidade de tempo considerada. Medição de vazão: Compreende-se como um conjunto de operações com o intuito de estabelecer o valor de uma grandeza, no caso, o volume de água por um determinado período de tempo. 4

5 Tipos de Medição utilizados para saneamento Medição direta; Medição em um canal; Medição em um corpo hídrico Medição com auxílio de um vertedouro; Medição por Calha Parshal. 5

6 Medição direta Consiste na medição da vazão em recipiente de volume conhecido. Registra-se o tempo gasto para encher um volume conhecido obtendo-se: Vazão ( Q) Volume ( V ) Tempo ( T) 6

7 Medição direta Método aplicável para pequenas descargas como: fontes, bicas e canalizações de pequenos diâmetros. Exemplo: Após abrir uma torneira foram coletados em um período de 0,3 minuto um volume total de 87,5L de água. Estabeleça para esta situação a vazão de descarga no ponto de coleta. 7

8 Medição de vazão em um canal Método muito utilizado para estimar a vazão em ETAs e cursos d água: Q A* V Q = Vazão (m³/s); A = Área da seção de escoamento (m²); V = Velocidade (m/s); Canal Retangular A = largura do canal (L) x altura de água (h) 8

9 Medição de vazão com o uso de Vertedouros Vertedouros são simples aberturas ou entalhes sob as quais um líquido escoa. Apresenta diferentes formas, porém as mais comuns são retangulares ou triangulares 9

10 Medição de vazão com Vertedouro Retangular 10

11 Medição de vazão com Vertedouro Retangular 11

12 Medição de vazão com Vertedouro Retangular A carga do vertedor (H) é a altura atingida pela água, a contar da soleira. Devido à depressão da lâmina vertente (abaixamento) junto ao vertedor, a carga H deve ser medida a montante (antes). 12

13 Dimensionamento de Vertedouro Retangular Para o cálculo das vazões é considerada a fórmula de Francis: Q 1,838 * L * H 3/ 2 Q = Vazão (m³/s); H = Altura da água (m); L = Largura do vertedouro ou comprimento da soleira (m) 13

14 Dimensionamento de Vertedouro Retangular Determinação da vazão por metro linear de soleira para vertedor retangular, sem contração, segundo Francis. 14

15 Dimensionamento de Vertedouro Retangular Reajuste da largura que ocorre em vertedores de represamentos: Q 0,2 * 3/ 2 1,838 * L H H Q = Vazão (m³/s); H = Altura da água (m); L = Largura do vertedouro ou comprimento da soleira (m) 15

16 Medição de vazão com Vertedouro Triangular Recomendado para pequenas vazões, inferiores a 30L/s; Apresenta maior precisão; O vertedouro mais utilizado para medições é aquele que possui ângulo de 90º; 16

17 Medição de vazão com Vertedouro Triangular 17

18 Dimensionamento de Vertedouro Triangular Aplicação da fórmula de Thompson: Q 1,4* H 5/ 2 Q = Vazão (m³/s); H = Carga ou Altura da água (m); 18

19 Dimensionamento de Vertedouro Triangular Recomendações: 0,05 < h < 0,38 m; P > 3h; b > 6h. 19

20 Exercício 1 O município de Porecatu, localizado no norte do estado do Paraná, possui em seu sistema de captação vazão aproximada de 72 L/s. Com o intuito de medir a vazão constante que passará pelo canal da ETA foi instalado para o município um sistema de vertedouro retangular. Sabendo que se pretende trabalhar com carga de 200 mm determine a largura a ser utilizada no vertedouro. 20

21 Exercício 2 O povoado de Maíra PR necessita de um volume diário de captação de água de 576 m³, captados durante as 8 horas de funcionamento da bomba. Com a finalidade de medir a vazão que passa pelo canal foi recomendado a instalação de um vertedouro triangular. Estabeleça a altura da lâmina d água que passará pelo vertedouro, bem como as dimensões a serem consideradas para execução deste método construtivo. 21

22 Medição de vazão com uso de Calha Parshall Definição: Medidor de vazão utilizado para determinar o volume de água que escoa com auxílio da gravidade por um conduto livre A medição de vazão é feita medindo a altura do nível da água (H) pela régua instalada na própria calha. 22

23 Medição de vazão com uso de Calha Parshall 23

24 Medição de vazão com uso de Calha Parshall 24

25 Medição de vazão com uso de Calha Parshall Função: - Medir de forma contínua as vazões de entrada e saída de água. - Atuar como misturador rápido, facilitando a dispersão dos coagulantes na água 25

26 Medição de vazão com uso de Calha Parshall Constituintes: - Paredes verticais com: trecho convergente (0-1), um trecho contraído em declive (1-2), e trecho divergente em aclive (2-3). 26

27 Medição de vazão com uso de Calha Parshall A seleção do tamanho mais conveniente do Parshall envolve considerações como: - Largura do canal existente; - Profundidade da água neste canal; - Vazões máximas e mínimas; - Possibilidade de vazões futuras. 27

28 Dimensionamento de Calha Parshall Para se determinar a vazão, no caso de escoamento livre, é suficiente medir a carga H. Se tivermos um medidor Parshall a medição da carga H é realizada na seção convergente, em um ponto situado à 2/3 da dimensão A. 28

29 Dimensionamento de Calha Parshall 29

30 Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75) Relação largura e vazão: 30

31 Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75) Dimensões da Calha Parshall segundo norma ASTM 1941/75 31

32 Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75) Função matemática utilizada pela norma ASTM 1941/75 para expressar a vazão em termos de altura: Q K * H n Q = Vazão (m³/h); K = Constante que depende das dimensões da calha e ajuste da unidade de engenharia; n = Valor numérico que difere ligeiramente de 3/2. 32

33 Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75) Determinação dos valores das constantes K e H seguindo a largura da garganta do canal: 33

34 Exercício 3 Com base na tabela abaixo estabeleça a Calha Parshall mais adequada para atender o município de Rolândia. Encontre a fórmula para o cálculo da vazão (Q) e determine para uma altura de 43 cm a vazão de escoamento registrada na calha Parshall. Considere a norma ASTM 1941/75 para base de cálculos. Ano Pop. Qmín (L/s) Qméd(L/s) Qmáx(L/s) ,63 85,32 155, ,39 112,34 201, ,40 135,17 254,40 34

35 Exercício 4 O município de Teodoro Sampaio com população atual de moradores, consumo per capita de 152L/hab.dia e taxa de crescimento de 1,27% ao ano apresenta, de acordo com a norma ASTM 1941/75, Calha Parshall com garganta medindo 152,4 mm de largura. Tendo como base a presente informação verifique: A) O projeto estimado atenderá o consumo após 20 anos? Considere captação de 16 horas. B) Qual será minha altura de lâmina d água no presente momento? Considere captação de 16 horas e largura da garganta de 152,4 mm. 35

36 Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) Relação largura e vazão 36

37 Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) Relação largura e vazão 37

38 Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) Razão de submergência: Relação (Hb/Ha)entre os valores de altura obtidos. - Quando os valores desta relação são inferiores aos recomendados denomina-se escoamento livre; - Quando os valores desta relação são superiores aos recomendados denomina-se regime de escoamento afogado Redução na vazão que escoa pela Calha Parshall 38

39 Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) 39

40 Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) 40

41 Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) Dimensões segundo NBR 9826/08 (valores em m): 41

42 Exercício 5 Em Paraguaçu Paulista, interior do estado de São Paulo foi verificado durante o ano de 2014 consumo médio per capita de água de 135,14 L/hab.dia. Sabendo que a cidade com aproximadamente habitantes apresenta taxa de crescimento de 3,23% ao ano, determine a Calha Parshall indicada para o projeto de dimensionamento da ETA no município. Estabeleça ainda a altura de lâmina d água e o regime de escoamento com Hb=0,2m 42

43 Considerações Medição de vazão Métodos Direta Vertedouros Calha Parshall 43

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