ESVAZIAMENTO DE RESERVATÓRIO

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1 UNIVERIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO UL INTITUTO DE PEQUIA HIDRÁULICA DEPARTAMENTO DE HIDROMECÂNICA E HIDROLOGIA LABORATÓRIO DE ENINO EVAZIAMENTO DE REERVATÓRIO - INTRODUÇÃO - REUMO DA TEORIA 3 - TRABALHO PRÁTICO 3.. Objetivo do trabalho 3.. Descrição da instalação 3.3. Operações 4. RELATÓRIO abril / 96

2 - INTRODUÇÃO A descarga de um orifício, boacl ou vertedor, depende da carga h acima do mesmo (fig. A ). Quando esta carga é constante, ou seja, quando a vazão de entrada (Q e ) no reservatório é igual à vazão de saída (Q s ), o regime de escoamento é permanente. No entanto, o esvaziamento de um reservatório sem contribuição (Q e = 0) é feito sob carga variável, o que conduz à vazões também variáveis em função do tempo e, portanto, ao regime não permanente. Nesse trabalho, o aluno terá oportunidade de verificar a ocorrência de um escoamento em regime não permanente e calcular variáveis relacionadas ao mesmo. - REUMO DA TEORIA uponhamos que um reservatório de seção constante (fig.b) escoando sem contribuição. A cada valor da carga z corresponde uma vazão Q cuja expressão é: Q C a g z z = () onde : Q z = Q z (t), já que z = z(t) C = Coeficiente de vazão a = área do bocal ou orifício Evidentemente o volume escoado através do bocal ou orifício é igual à variação de volume dentro do reservatório. e o reservatório tem seção constante, temos: Q dt = dz z () O tempo necessário para baixar o nível do reservatório desde a cota z, até a cota z ( fig. B), pode ser calculado. ubstituindo () em () e isolando dt obtem-se: dz dt= C a g z (3) Integrando entre z e z obtém-se t : t z t z t = dt = C a g dz z [ z z ] = (4) C a g Transformando-sea equação (4), chega-se a: t = ( z ) z ( C a g z + C a g z ) (5) o que mostra que o tempo para a passagem do nível z a z é igual ao volume a escoar [ V= (z -z )] dividido pela média das vazões que se obteria, em regime permanente, com aquelas cargas.

3 O esvaziamento total se obtém da equação (5), fazendo-se z =0: z t = C a g z (6) Verifica-se que o mesmo se dá no dobro do tempo necessário para o escoamento do mesmo volume caso a carga se mantivesse constantemente igual a z. A lei de variação do plano de água com o tempo é obtida integrando-se (3) entre 0 e t e z e z : C a g C a z = t g z t + z (7) ubstituindo (7) em (), obtém-se a lei de variação da vazão com o tempo: Q t = C a C a g t C a g g z t + g z (8) 3 - TRABALHO PRÁTICO 3.. Objetivo do trabalho O trabalho tem por objetivo determinação e comparação com valores teóricos do tempo de esvaziamento do reservatório entre duas cotas dadas e a representação da função z= f(t). 3.. Descrição das instalações A instalação utilizada é a Estação de Bocais ou Orifícios ( fig. c), usando-se como reservatório as cubas 4 e 6 (ou apenas a cuba 6), esvaziando-se através de orifício ou bocal colocado em 7. Os níveis são determinados com o piezômetro Operações I - Os intregantes do grupo deverão colocar-se: a) junto ao bocal ou orifício (7) para a retirada da tampa de borracha que impede a saída de água das cubas; b) junto ao piezômetro (4) para a leitura dos níveis d água (cargas sobre o bocal ou orifício ) e para operação do cronômetro;

4 c) entre as posições anteriores para as anotações de dados. II - Manipulações: a) verificar o nível inicial de água no reservatório(z 0 ), indicado no piezômetro (8); anotá-lo. b) de posse do cronômetro de ponteiros, abrir o bocal ou orifício, retirando a tampa de borracha, acionando simultâneamente o cronômetro ( botão ); c) controlar o nível de água no piezômetro (8), anotando os tempos de passagem do menisco nas sucessivas cotas z i solicitadas. Nos tempos parciais, usar o botão do cronômetro; d) quando o menisco atingir a cota indicada para final do ensaio, travar o cronômetro usando o botão ; anotar. 4 - RELATÓRIO O relatório constará do seguinte: a) Cálculo do tempo total de esvaziamento, segundo a equação (6); b) Para o conjunto z i de cotas do ensaio: b.) cálculo, por meio da equação (5), do tempo necessário para a passagem da cota z i para z i+ b.) cálculo do erro relativo de tempo ( teórico e experimental ), tomando-se como exato o tempo teórico calculado em (b.); c) Representação cartesiana da função z = f(t); - curva teórica usando a equação (7), adotando-se os tempos experimentais e calculando os novos z ; - curva experimental usando valores medidos anotados no trabalho prático; d) Croquis da instalação (não serão aceitas cópias dos desenhos da apostila) e) Comentários sobre os resultados f) Cópia da folha de medições

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