ROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS COM VERTEDOR RETANGULAR COM CONTRAÇÃO LATERAL E VERTEDOR TRIANGULAR

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1 ROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS COM VERTEDOR RETANGULAR COM CONTRAÇÃO LATERAL E VERTEDOR TRIANGULAR Michele Silva Costa¹ Mariane Barbosa de Sousa² Diego Rodrigues Bonifácio³ Bianca Ramos da Rocha Pires4 Introdução Sendo uma altura d água (y) numa seção qualquer de um escoamento variado e uma segunda altura d água(y0) no escoamento uniforme, a diferença y-y0 é chamada de remanso(negri, 2012). Figura 1 - Esquema de Remanso e Ressalto hidráulico. Fonte: Negri, 2012 O Remanso é o movimento uniforme em um curso de água caracterizado por uma seção de escoamento e declividade constantes. Um exemplo é uma barragem em um rio que causa a sobre elevação das águas, influenciando o nível da água a uma grande distância a montante. É isso que se denomina remanso, remonte ou remous (em inglês: hardwater). (PIZA, 2013) Foto 1- Foto de remanso com barragem com canto arredondado e parede espessa. Fonte autores. ¹Acadêmica de Bacharelado de Engenharia Civil. Unesc - Cacoal-RO. mariane-sousa@hotmail.com ²Acadêmica de Bacharelado de Engenharia Civil. Unesc - Cacoal-RO. micheleecostaa@gmail.com; ³Acadêmico de Bacharelado de Engenharia Civil. Unesc - Cacoal-RO. diegobonifacio2009@hotmail.com; 4Acadêmica de Bacharelado de Engenharia Civil. Unesc - Cacoal-RO. bianca.ramos95@hotmail.com; Ressalto XIV Jornada Científica das Faculdades Integradas de Cacoal - UNESC 1

2 O salto ou ressalto hidráulico é uma sobre elevação brusca da superfície líquida que corresponde à mudança de regime de uma profundidade menor que a crítica para outra maior em consequência do retardamento do escoamento em regime inferior. É frequentemente observado no sopé das barragens, a jusante de comportas e nas vizinhanças de obstáculos submersos(piza, 2013). Figura 2 - Esquema de movimento variado em canais. Fonte PIZA, Foto 2 - Foto em bancada Labtrix de remanso e ressalto. Fonte autores. Objetivo deste trabalho é descrever dois experimentos com vertedouro em laboratório. Materiais e Métodos Encher o reservatório principal até aproximadamente 80% da nível total. O enchimento pode se dar com uma mangueira colocando água diretamente no canal com a válvula de esfera da saída aberta ou levantando a tampa do reservatório. Uma vez cheio abrir completamente a válvula de esfera da saída do canal. Casa válvula de saída esteja fechada, poderá ocorrer o transbordamento do canal. Não instalar qualquer acessório do canal. Abrir a comporta de jusante localizada no final do canal através da Rosca. Energizar o painel elétrico para chave on /off localizada à esquerda do painel elétrico. Na boteira habilitar o ajuste de declividade, atuar nos botões desce e sobe de forma colocar o canal com inclinação zero(leito horizontal), desabilitar o ajuste de declividade, girar o ajuste de vazão todo à esquerda,zerando o ajuste de vazão, liberar o botão de emergência, habilitar o inversor. Neste momento o Sinaleiro Verde deverá acender. Aumentar gradativamente o ajuste de X Jornada Científica das Faculdades Integradas de Cacoal - UNESC

3 vazão verificando o funcionamento da bomba e a vazão indicada no rotâmetro. Em um ensaio Inicial aumentar a velocidade da bomba até 70%. Aguardar o reservatório da entrada encher a ser estabelecida uma vazão no canal, atuar na comporta de jusante observando altura da lâmina d água, variar a velocidade da bomba e observar a vazão no rotâmetro e consequente elevação do nível no canal, habilite o ajuste de declividade e altere a declividade desde o extremo negativo adversa até o extremo positivo observando o comportamento da lâmina d água. Medidas de vazões Vazões altas: São medidos diretamente no rotametro observando a posição da mesa do flutuador conforme a figura 3. Figura 3 - Rotâmetro. Fonte LABTRIX Vazões baixas: Com medidas cronometrando o tempo de enchimento entre dois níveis do reservatório de saída atuando na válvula de esfera de saída. Vertedor Triangular O vertedor triangular é utilizado para baixas vazões e seguem a mesma fundamentação dos demais vertedores de parede delgada. Materiais e Métodos Instalar o vertedor triangular na base. Instalar o conjunto no terço médio do canal. Posicionar a comporta de saída com janela plenamente aberta. Através da botoeira, acionar a bomba e estabelecer uma vazão tal que o vertedor não seja completamente inundado. Na botoeira, atuar no controle da bomba, completando a Tabela relacionado à vazão com a altura H da lâmina d água. Baixas vazões deverão ser medidas pelo tempo de enchimento entre dois níveis previamente estabelecidos do reservatório de saida. XIV Jornada Científica das Faculdades Integradas de Cacoal - UNESC 3

4 H Vazão (m 3 /h) Vazão (m 3 /s) = 73 mm = 0,073m 5,2 1, Tabela 1 - Ensaio de Vertedor Triangular Resultados e análise Espera-se um comportamento similar ao das fotos a seguir. Foto 3 - Vertedor triangular instalado no canal Foto 4 - Vazão em vertedor triangular Foi elaborado um gráfico linear com a vazão no eixo vertical e altura H no eixo horizontal. Um modelo utilizado para o vertedor triangular é: Onde: ângulo inferior do vertedor triangular H altura da lâmina d água acima da soleira em m Q vazão em m 3 /s Inicialmente é necessário converter a vazão que está em m 3 /h para m 3 /s: formula abaixo. Posteriormente, calcula-se Q. Considerando que o ângulo é 45 graus utiliza-se a X Jornada Científica das Faculdades Integradas de Cacoal - UNESC

5 Gráfico 1- Comparação Vazão real e Vazão teórica As dimensões do vertedor triangular estão disponíveis na figura mm 70 mm 200 mm 98 mm Figura 4 - Vertedor Triangular Vertedor retangular com contração lateral XIV Jornada Científica das Faculdades Integradas de Cacoal - UNESC 5

6 Os vertedores são utilizados para medir a vazão de escoamentos livres e são aberturas transversais para queda e apresentam o mesmo fundamento teórico dos orifícios de grandes dimensões. Figura 5 - Representação do Vertedor retangular mm 98 Figura 6 -Vertedor retangular Materiais e Métodos Instalar o vertedor retangular na base, logo após instalar o conjunto no terço médio do canal e posicionar a comporta de saída com a janela plenamente aberta. Com a botoeira, acionar a bomba e estabelecer uma vazão que não inunde completamente o vertedor, sendo que, baixas vazões deverão ser medidas pelo tempo de enchimento entre dois níveis previamente estabelecidos do reservatório de saída. Resultados X Jornada Científica das Faculdades Integradas de Cacoal - UNESC

7 seguinte formula: De acordo com Francis em 1905, estabelecemos que a vazão é encontrada com a * quando não há contrações laterais. * quando há contrações laterais. Onde: L = Largura da soleira (m); H = Altura da lâmina d água acima da soleira (m); Q = Vazão (m³/s). foi: Para o vertedor retangular de parede espessa, a vazão teórica obtida pelos cálculos =. Vertedor retangular Vazão real Vazão Teórica 0,61 L/s 0,509 L/s Tabela 2 - Comparação Vazão real e Vazão teórica Conclusão Comparando-se os resultados obtidos, podemos concluir que uma análise teórica não é suficiente para definir a vazão de um vertedouro, sendo que a vazão teórica teve uma diferença considerável quando comparada a vazão real. As condições de medidas da vazão real devem ser cuidadosamente analisadas, assim como as da vazão teórica, sendo necessário realizar vários ensaios e adquirir dados de mais de uma medida. Somente assim poderão obter-se resultados precisos e satisfatórios, ocorrendo sempre uma ligeira aproximação entre as duas vazões. Referências XIV Jornada Científica das Faculdades Integradas de Cacoal - UNESC 7

8 NEGRI, ROBISON. Escoamento permanente gradualmente variado Disponível em:< EPGV.pdf>. Acesso em: 15/11/2015 PIZA, FRANCISCO. Condutos Livres - Hidráulica Disponível em:< Acesso em 15/11/2015. LABTRIX. Labtrix bancadas didáticas e industriais. Manual de Experimentos Disponibilizado pelo professor. X Jornada Científica das Faculdades Integradas de Cacoal - UNESC