Relatório de HidRAUL 25 09

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<p>UFRB – Universidade Federal do Recôncavo da Bahia</p><p>CETEC- Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas</p><p>Bacharelado em Engenharia Civil</p><p>Engenharia Sanitária e Ambiental</p><p>EXPERIMENTO 01: DETERMINAÇÃO DOS COEFICIENTES DE DESCARGA DOS VERTEDORES</p><p>DANIELE APARECIDA PEREIRA DOS ANJOS,</p><p>ITAN ROCHA MIRANDA</p><p>JOAO GABRIEL DE ALMEIDA CARNEIRO</p><p>MICHELE CRUZ DOS SANTOS</p><p>CRUZ DAS ALMAS</p><p>OUTUBRO DE 2019</p><p>DANIELE APARECIDA PEREIRA DOS ANJOS,</p><p>ITAN ROCHA MIRANDA</p><p>JOAO GABRIEL DE ALMEIDA CARNEIRO</p><p>MICHELE CRUZ DOS SANTOS</p><p>EXPERIMENTO 01: DETERMINAÇÃO DOS COEFICIENTES DE DESCARGA DOS VERTEDORES</p><p>Trabalho solicitado como método de avaliação da disciplina CET 039 – Hidráulica II, no semestre 2019.2 pelo Professor Jorge Rabelo na determinação dos coeficientes de escoamento de orifício.</p><p>CRUZ DAS ALMAS</p><p>OUTUBRO DE 2019</p><p>SUMÁRIO</p><p>1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>1.1 Fundamentação Teórica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>1.2 Objetivos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>2 Materiais utilizados e Procedimento Experimental. . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>3. Resultados e Discussões. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>3.1 Vertedor Retangular com uma contração. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>3.2 Vertedor retangular com duas contrações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>3.3 Vertedor Triangular. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>4. Conclusão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>5. Referências. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEORICA</p><p>O gerenciamento dos recursos hídricos na região de uma bacia hidrográfica tem como principal objetivo garantir o uso e a destinação correta da água em quantidade e qualidade. Para que isso ocorra de forma efetiva é necessário o conhecimento das condições de fluxo e escoamento, como por exemplo, a determinação da vazão por consequência deve-se conhecer o coeficiente de descarga. Dessa forma, métodos mais simples, rápidos e menos onerosos que forneçam dados aplicáveis e confiáveis são uma excelente alternativa para estudos de hidrometria aplicados em uma bacia hidrográfica. Hidrometria são os métodos utilizados para medir a velocidade e vazão da água em estudos de hidráulica e hidrologia. Um dos métodos utilizados e aplicados em estudo de bacias hidrográficas são os vertedores (NETTO, 2008).</p><p>Vertedores são dispositivos utilizados para medir e/ou controlar a vazão em escoamento por um canal. Segundo Azevedo Netto (2008) diques ou aberturas sobre as quais um líquido escoa podem ser definidos como simples paredes, são amplamente utilizados na medição de vazão em pequenos cursos d´água, assim como no controle e escoamento de galerias e canais, sendo úteis em sistemas de irrigação, estação de tratamento de água e esgoto barragens etc.</p><p>Os vertedores apresentam as seguintes terminologias: Crista ou soleira (L): Borda horizontal por onde escoa a lâmina d´água; Face: São as bordas verticais; Carga hidráulica (H): Altura da lâmina de água que passa sobre a soleira, e são classificados quanto à forma, a altura da soleira, espessura da parede e quanto a largura. Quanto à forma: simples (Retangulares, trapezoidais, triangulares etc.;) ou compostos (seções combinadas). Quanto à altura das soleiras: livres ou completos – nível de água a jusante inferior a crista P >P” e incompletos ou afogados- nível de água a jusante acima da crista P 0,66H). Quanto a largura: com contração lateral- compr. Soleira largura do canal (AZEVEDO NETTO, 2008). A figura 1 mostra a visão frontal e a visão longitudinal de um vertedor.</p><p>Figura 1 :Visão frontal e longitudinal do vertedouro.</p><p>Fonte: (NETTO, 2008).</p><p>Um vertedor é considerado de parede espessa, quando a soleira é suficientemente espessa para que na veia aderente se estabeleça o paralelismo dos filetes. São considerados vertedores de parede delgada aqueles em que sua largura é igual à largura do canal. E os vertedores retangulares do tipo comporta, de acordo a NBR 7259, são dispositivos mecânicos usados para controlar vazões hidráulicas em qualquer conduto livre ou forçado e de cuja estrutura o conduto é independente para sua continuidade física e operacional.</p><p>Para calcular a vazão de forma precisa nos vertedores, é preciso contornar as discrepâncias da vazão teórica para a prática, isso se deve a perdas de carga por atritos durante o escoamento e aos efeitos secundários da viscosidade, tensão superficial e do padrão de escoamento a montante. Para isso, faz-se o uso de determinados coeficientes, como o coeficiente de contração (Cc) e o coeficiente de descarga(Cd). Este último que terá destaque no relatório (PORTO, 2006).</p><p>A descarga em vertedores retangulares sem contrações laterais é dada pela equação abaixo:</p><p>Cd = coeficiente de descarga</p><p>L = largura da soleira</p><p>g = aceleração da gravidade igual a 9,8m/s2</p><p>H = carga hidráulica sobre a soleira</p><p>No experimento realizado foram analisados três importantes tipos de vertedores: o vertedor com uma contração, com duas contrações e o vertedor triangular.</p><p>Figura 2-Vertedor com uma contração.</p><p>Fonte: Autores</p><p>Figura 3-Vertedor com duas contrações</p><p>Fonte: Autores</p><p>Figura 4- Vertedor triangular.</p><p>Fonte: Autores</p><p>É importante constar que as contrações exercem influência sobre o escoamento. Para vertedores retangulares com contrações, existe a necessidade de correções no valor da sua largura com intuito de manter a validade das equações.</p><p>Para uma contração: L’ = L – 0,1H</p><p>Para duas contrações: L’ = L – 0,2H</p><p>onde, L’ será a nova largura e H é a carga hidráulica.</p><p>O vertedor triangular, em especial, não há a presença de soleiras horizontais. São projetados a partir de ângulo, em que o caso mais comum é de 90°. Porto (2006) afirma que tal vertedor é particularmente recomendado para medições de vazões abaixo dos 30l/s, com cargas entre 0,06 e 0,50m. A sua descarga é dada por:</p><p>Para o ângulo igual a 90° a equação é igual a:</p><p>1.2 OBJETIVOS</p><p>Determinar os valores médios dos coeficientes de descarga e o Cd único para vertedores que possuem geometria retangular de uma e de duas contrações e para vertedores triangulares.</p><p>2. MATERIAIS UTILIZADOS E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL</p><p>O experimento foi realizado no laboratório de Hidráulica da Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB)/ Cruz das Almas BA, utilizando um circuito fechado para sua realização. No ensaio foram aferidos alguns dados para a determinação dos Coeficientes de Descargas de três tipos de vertedouro: vertedor com uma contração, vertedor com duas contrações e vertedor triangular.</p><p>Inicialmente medimos a largura da soleira dos vertedores, e depois foi inserido no canal com a finalidade de medir a altura inicial (altura da soleira). Posteriormente, a válvula foi aberta e mediu-se a altura da lamina de água. Por meio do qual foram medidas três alturas, iniciando da menor vazão e foi aumentando gradualmente. Em seguida para que se tornasse viável o cálculo posterior da vazões, para cada altura medida foi respectivamente medito o tempo necessário para que a coluna d´agua do dispositivo chegasse ao volume de 10 litros, com o emprego de um cronômetro. Feito tal processo para os três tipos de vertedores citados anteriormente. Para encontrar os valores dos coeficientes de descargas, utilizou-as as seguintes expressões:</p><p>I. Para vertedores retangulares:</p><p>II. Para o vertedor triangular:</p><p>Os valores encontrados estão dispostos nas tabelas a seguir:</p><p>Tabela 1- Dados do experimento.</p><p>VERTEDOR</p><p>Altura da soleira</p><p>(cm)</p><p>1ª medição</p><p>2ª medição</p><p>3ª medição</p><p>h1(mm)</p><p>∆t1(s)</p><p>h2(mm)</p><p>∆t2(s)</p><p>h3(mm)</p><p>∆t3(s)</p><p>Retangular com uma contração</p><p>1,6</p><p>36</p><p>22</p><p>33</p><p>27</p><p>38</p><p>18</p><p>Retangular com duas contrações</p><p>1,7</p><p>29</p><p>43</p><p>42</p><p>14</p><p>44</p><p>12</p><p>Triangular</p><p>1,4</p><p>59</p><p>12</p><p>58</p><p>14</p><p>55</p><p>16</p><p>3. RESULTADOS E DISCUSSÃO</p><p>Primeiramente, foram descobertos os valores dos Coeficientes de Descarga (Cd) para cada vertedor, em cada altura. Do mesmo modo obtiveram-se três valores de Cd para cada vertedor. Para os vertedores retangulares (com 1 contração e com 2 contrações), utilizou-se a equação 1 (vazão para vertedores retangulares). Para o vertedor triangular, a equação utilizada foi a equação 2, específica para vertedor com triângulo isósceles,</p><p>A vazão (Q) é dada por:</p><p>Onde : V = volume e t = tempo</p><p>Após encontrar os valores de coeficientes de descarga relacionados a cada altura, encontrou-se o Coeficiente de Descarga médio, que é dado por:</p><p>Em seguida, utilizou-se o Método da Regressão Linear para encontrar os valores de Coeficiente de Descarga único para cada vertedor.</p><p>Os resultados obtidos encontram-se na tabela abaixo.</p><p>3.1 Vertedor Retangular com uma contração</p><p>Obteve-se os seguintes resultados:</p><p>Tabela 2: Coeficiente de Descarga para Vertedor Retangular com 1 contração</p><p>Altura h (mm)</p><p>Carga hidráulica</p><p>H (m)</p><p>Largura (m)</p><p>L-0,1H</p><p>Vazão - Q (m³/s)</p><p>Coefiente de Descarga – Cd</p><p>Gráfico 1. Vertedor Retangular com uma contração ln Q X ln [(L-0,1H)H3/2]</p><p>ln(Q)</p><p>3.2 Vertedor retangular com duas contrações</p><p>Para o vertedor retangular com 2 contrações, os resultados estão dispostos abaixo.</p><p>Tabela 4: Coeficiente de Descarga para Vertedor Retangular com 2 contrações</p><p>Altura h (mm)</p><p>Carga hidráulica H (m)</p><p>Largura (m)</p><p>L-0,2H</p><p>Vazão - Q (m³/s)</p><p>Coefiente de Descarga – Cd</p><p>Gráfico 2. Vertedor Retangular com duas contrações ln Q x ln [(L-0,2H)H3/2]</p><p>3.3 Vertedor Triangular</p><p>Os resultados encontrados estão dispostos na tabela a seguir.</p><p>Tabela 6: Coeficiente de Descarga para Vertedor Triangular</p><p>Altura h (mm)</p><p>Carga Hidráulica</p><p>H (m)</p><p>Vazão - Q (m³/s)</p><p>Coefiente de Descarga – Cd</p><p>GRAFICO</p><p>4 CONCLUSÃO</p><p>5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS</p><p>PORTO, Rodrigo de Melo. Hidráulica Básica. 4ª edição. EESC USP; Projeto REENGER; São Carlos-SP, 2006.</p><p>NETTO, Azevedo. Manual de Hidráulica. 8ª. ed. São Paulo, SP: Edgard Blücher LTDA, 1998. 664 p.</p><p>NEVES, Eurico Trindade. Curso de hidráulica. 6.ed. Porto Alegre: Globo, 1979.</p><p>ln(H)</p><p>ln(Q)</p><p>-8.4000327654640703	-8.6400446769152541	-8.2595863887770662	-7.696212639346407	-7.9010070519924209	-7.4955419438842563</p><p>ln(H)</p><p>ln(Q)</p><p>-9.1713153479997338	-8.1037837193205515	-7.9935846335812091	-8.3663703016816537	-7.2442275156033498	-7.0900768357760917</p><p>1</p><p>image3.jpeg</p><p>image4.jpeg</p><p>image1.png</p><p>image2.jpeg</p>