3. VERTEDORES - NOMENCLATURA
Régua para
medição da
carga hidráulica
Crista ou Soleira: superfície
por onde a água extravasa
Face: Presente nos vertedores
com contrações laterais
4. VERTEDORES - DEFINIÇÃO
Os vertedores podem ser definidos
como paredes, diques ou aberturas
sobre as quais um líquido escoa. O
termo
aplica-se
também
aos
extravasores de represas.
Os VERTEDORES devem ser
construídos com forma geométrica
definida
e
seu
estudo
é
feito
considerando-os como orifícios sem a
parte superior.
5. VERTEDORES - EXEMPLO
Exemplo de vertedor em chapa metálica, usado em
instalações para tratamento de água.
Fonte: www.jinox.com.br/vertedouros9.asp
6. VERTEDORES - CLASSIFICAÇÃO
Muitos fatores podem servir de
base
para
a
classificação
dos
vertedores. Exemplos:
Quanto à forma:
Simples (retangulares, trapezoidais,
triangulares);
Compostos (seções combinadas –
duas ou mais formas geométricas).
7. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:
FORMA
À esquerda na figura, vêse um vertedor de forma
simples
(retangular)
utilizado
para
medir
grandes vazões.
À direita há um vertedor
de
seção
composta
(retangular
na
parte
superior e triangular em
baixo).
A
forma
triangular é apropriada
para
medir
vazões
pequenas com precisão.
8. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:
TIPO DA SOLEIRA
Quanto ao tipo da soleira ou crista:
Soleira delgada (chapa metálica ou
madeira chanfrada);
Soleira espessa (alvenaria de pedras
ou tijolos e concreto)
9. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:
SOLEIRA DELGADA
Lâmina vertente
(também denominada veia líquida)
Fundo do canal
Soleira chanfrada para que a
lâmina vertente a toque num só
ponto.
12. CLASSIFICAÇÃO DOS VERTEDORES:
LARGURA RELATIVA
Quanto à largura relativa da
soleira:
Vertedores sem contrações laterais;
Vertedores com uma contração
lateral;
vertedores com duas contrações
laterais.
14. CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DE
VERTEDORES
Para orifícios de grandes dimensões, foi
deduzida a seguinte equação:
2
Q = .Cd .L. 2. g .(h 23 / 2 − h13 / 2 )
3
Fazendo-se h1=0 e h2=H, a equação fica:
2
Q = .Cd .L. 2. g. H 3 / 2
3
15. CÁLCULO DA VAZÃO ATRAVÉS DE
VERTEDORES
Q=
K.L.H3/2
2
, onde K = .Cd . 2. g
3
Para o valor médio de Cd = 0,62, temos:
K = 2/3 x 0,62 x 4,43 = 1,83
Q = 1,83.L.H3/2
(Fórmula de Francis para vertedores sem
contrações laterais)
Sendo Q dada em m3/s e L e H em metros.
17. INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕES
LATERAIS
Quando for necessário construir um
vertedor com contrações laterais, deve-se
fazer uma correção no valor de L da
fórmula de Francis, que passa a ser
denominado L’.
18. INFLUÊNCIA DAS CONTRAÇÕES
LATERAIS
A presença das contrações faz com
que a largura real L atue como se estivesse
reduzida a um comprimento menor L’.
Para uma contração apenas, L’ = L –
0,1.H
Para duas contrações, L’ = L – 0,2.H
Para o caso mais comum de duas
contrações laterais, a fórmula fica:
Q = 1,838.(L − 0,2.H ).H
3/ 2
19. VERTEDOR CIPOLLETTI
Para compensar a redução de vazão
produzida
pelas
contrações
laterais,
Cipolletti propôs um modelo de vertedor de
forma trapezoidal com a seguinte forma:
Q1
Q1
Q2
L
A soleira L continua com a
mesma dimensão, mas as
vazões Q1 de ambos os
lados compensam a
redução de vazão.
Q = Q2 + 2 Q1
21. VERTEDOR CIPOLLETTI
A inclinação das faces
deve ser 1:4 (1 na horizontal
para 4 na vertical), pois deste
modo a vazão através das
partes
triangulares
acrescentadas compensa o
decréscimo
de
vazão
provocado pelas contrações
laterais.
Para
o
vertedor
Cipolletti pode ser aplicada a
fórmula de Francis sem a
correção para o comprimento
da soleira.
1
4
Q = 1,83.L.H3/2
22. VERTEDOR CIPOLLETTI
Fórmula empírica para vertedor trapezoidal.
Q1
h
Q1
Q2
L
Baseado-se em experiências feitas em 1915
para vertedores trapezoidais, Gourley Crimp
estabeleceram a seguinte fórmula empírica:
Q = 1,32h
2 , 47
tg α + 1,69b
1, 02
1, 47
h
(1)
23. VERTEDOR CIPOLLETTI
Cálculo do decréscimo de vazão
retangular com duas contrações;
2
ΔQ = Cd
15
2g h
52
em
vertedor
(2)
A fim de compensar esse decréscimo de vazão,
Cipolletti imaginou adicionar ao retângulo uma área
triangular, de mesma carga h, cuja vazão é dada por,
8 2g
⎛α ⎞
52
Q=
Cd h tg ⎜ ⎟
15
⎝2⎠
(3)
24. VERTEDOR CIPOLLETTI
O vertedor de Cipolletti, no qual a soleira está em
parede delgada pode ser representado por,
⎛ h5 2
2 2g
32⎞
Q=
Cd ⎜
⎜ 5 +b h ⎟
⎟
3
⎝
⎠
30. RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃO
DE UM VERTEDOR RETANGULAR
(Preferencialmente sem contração lateral)
A soleira deve ser delgada, reta, em nível
com o plano horizontal e normal à direção do
fluxo (convém utilizar uma placa de metal);
A distância da crista ao fundo e aos lados
do canal deve ser igual a 3H (no mínimo 20
cm);
Deve haver livre admissão de ar debaixo
da lâmina de água (veia livre);
A carga hidráulica H deve ser maior que
5 cm e menor que 60 cm;
31. RECOMENDAÇÕES PARA CONSTRUÇÃO
DE UM VERTEDOR RETANGULAR
O comprimento da soleira deve ser
no mínimo igual a 3H (no mínimo 20 a 30 cm);
A montante do vertedor deve haver
um trecho retilíneo para regularizar o
movimento da água, de preferência com o
fundo em nível.
Observações:
- A régua pode ser colocada num poço lateral
ao canal para fugir da influência de ondas;
- O nível da água a jusante não deve estar
próximo da soleira do vertedor (p’ < p).
32. VERTEDOR ATUANDO COMO CAIXA DE
NÍVEL EM REPRESA
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