SEMINÁRIOSEMINÁRIO

Aluno: Mário Carlos AyresMário Carlos AyresOrientador: Dr. Nelson Miguel TeixeiraDr. Nelson Miguel Teixeira

Disciplina: Pequenas Centrais HidrelétricasPequenas Centrais Hidrelétricas

Novembro/ 2001

HIDROMETRIA HIDROMETRIA MEDIÇÃO DE VAZÃOMEDIÇÃO DE VAZÃO

Métodos próprios para grandes vazões: Mancha salgada (Allen); Pressão-tempo

(Gibson); Molinetes e Diluição

Métodos próprios para pequenas vazões:Podem ser usados os métodos descritos acima (se

as dimensões permitirem); Método do Vertedor; Métodos Gravimétrico e Volumétrico; Tela Móvel e Medidor de Pressão Diferencial.

Dependendo de acordo entre as partes interessadas, podem ser usados outros métodos ainda não normalizados como: Termodinâmico, Flutuadores e Calhas Venturimétricas

Vertedor – É toda a abertura sobre a qual um liquido escoa.

Podem ser: a. Vertedor Retangularb. Vertedor Triangularc. Vertedor Trapezoidal

Obs: O método do vertedor só permite leitura em obras já concluidas, o que torna difícil o estudo da vazão de um curso de água.

a. Vertedor Retangular: São empregados para São empregados para vazões próximas 1 m³/s. Quando torna-se difícil o vazões próximas 1 m³/s. Quando torna-se difícil o

uso do vertedor triangular dada a grande carga H.uso do vertedor triangular dada a grande carga H.

Esquema de um vertedor:Esquema de um vertedor:Onde Onde hvhv=altura da lâmina vertente, =altura da lâmina vertente, xx=altura =altura da válvula em relação ao fundo do canal, da válvula em relação ao fundo do canal, LL=largura do canal,=largura do canal, b b= =

largura do vertedor e largura do vertedor e bcbc=largura da veia contraída.=largura da veia contraída.

PLANTAPLANTA CORTE TRANSV.CORTE TRANSV. CORTE LONGIT.CORTE LONGIT.

b. Vertedor Triangular:b. Vertedor Triangular: são empregados para são empregados para medir pequenos caudais até 300 L/s. Face a medir pequenos caudais até 300 L/s. Face a

pequena variação dos coeficientes de descarga pequena variação dos coeficientes de descarga em relação a variação de carga H.em relação a variação de carga H.

Onde:Q = VazãoH = Carga

c. Vertedor Trapezoidal:c. Vertedor Trapezoidal: usado também para usado também para vazões intermediárias, compensa o decréscimo de vazões intermediárias, compensa o decréscimo de

vazão devido as contrações.vazão devido as contrações.

Onde:Q = VazãoH = CargaL = Largura do canal

Consiste em desviar Consiste em desviar o curso para um reservatório o curso para um reservatório

conhecido e, depois de um conhecido e, depois de um tempo medido, obtendo-se tempo medido, obtendo-se

a vazão média. Utilizado sempre a vazão média. Utilizado sempre em instalações de ensaio.em instalações de ensaio.

Onde: Onde: QQ = Vazão medida; = Vazão medida; pp = massa especifica do fluido; = massa especifica do fluido;

m2m2 = massa final; = massa final; m1m1 = massa inicial; = massa inicial; t2t2 = tempo final; = tempo final; t1t1 = tempo inicial. = tempo inicial.

Esquema utilizado em laboratório para Esquema utilizado em laboratório para medição de vazãomedição de vazão

Consiste em lançar no curso de água em estudo uma vazão Consiste em lançar no curso de água em estudo uma vazão constante de uma solução encontrada em grande quantidade constante de uma solução encontrada em grande quantidade nessas águas e, ajustante, medir a concentração dessa solução nessas águas e, ajustante, medir a concentração dessa solução

comparando-a com a concentração natural do curso.comparando-a com a concentração natural do curso.

Usados para médias e pequenas vazões .É necessário a leitura do nível de água em um

ponto, enquanto que nos medidores de tubulações é necessário que seja medida a pressão em dois pontos: na entrada e no estrangulamento. Não apresenta regiões

propícias ao acumulo de resíduos. Podem ser:

a. Ressalto hidráulico

Onde: Onde: bb =largura do canal de =largura do canal de

entrada, entrada, HH11= nível da água = nível da água na entrada, na entrada, gg= aceleração da = aceleração da

gravidade, gravidade, kk=coeficiente =coeficiente admensional de vazão admensional de vazão

(de 0,55 a 0,65), (de 0,55 a 0,65), aa=coeficiente de atrito =coeficiente de atrito

na parede do canal ( na parede do canal ( 0,95) 0,95)Esquema de uma Calha Venturimétrica tipo de Ressalto Esquema de uma Calha Venturimétrica tipo de Ressalto Hidráulico.Hidráulico.

b. Tipo Parshall

Onde: Onde: QQ =vazão em metros cúbicos =vazão em metros cúbicos K e n K e n =coeficientes experimentais=coeficientes experimentaisHHaa

nn = carga em metros= carga em metrosWW = abertura do canal = abertura do canal

Esquema de uma Calha Venturimétrica Esquema de uma Calha Venturimétrica do tipo Parshalldo tipo Parshall

Obs: construção:Madeira, Chapa metálica ou alvenaria.

As formas e os tipos de flutuadores são os mais As formas e os tipos de flutuadores são os mais variados. Normalmente, porém, são esféricos, ocos e variados. Normalmente, porém, são esféricos, ocos e de metal. Tem por finalidade medir a velocidade de de metal. Tem por finalidade medir a velocidade de

um filete da superfície. um filete da superfície.

Onde: Onde: QQ =vazão , =vazão , cp cp =velocidade de um filete abaixo da superfície,=velocidade de um filete abaixo da superfície, cs cs =velocidade do filete da superfície na mesma seção de cp, =velocidade do filete da superfície na mesma seção de cp, cmcm = velocidade = velocidade

do conjunto corpo flutuante - corpo submerso, do conjunto corpo flutuante - corpo submerso, LL = distância conhecida. = distância conhecida.

Método dos flutuadores integrantesMétodo dos flutuadores integrantes

A técnica, utilizada neste caso, é de cronometrar o tempo entre o A técnica, utilizada neste caso, é de cronometrar o tempo entre o instante em que se puxa o cordão (para soltar a bola) e o do instante em que se puxa o cordão (para soltar a bola) e o do aparecimento da bola na superficie. Medimos a distância L aparecimento da bola na superficie. Medimos a distância L

entre o ponto de aparecimento e a vara.entre o ponto de aparecimento e a vara.

O método de medição de velocidade de água através do molinete, O método de medição de velocidade de água através do molinete, consiste na imersão deste no curso d’água por meio de hastes ou consiste na imersão deste no curso d’água por meio de hastes ou cabos e o registro dado pela hélice durante o intervalo de tempo (t) cabos e o registro dado pela hélice durante o intervalo de tempo (t) nunca inferior a 40 segundos.nunca inferior a 40 segundos.

É o mais difundido para medição de vazão (velocidade), devido a É o mais difundido para medição de vazão (velocidade), devido a sua versatilidade e precisão. Consiste numa hélice cuja rotação é sua versatilidade e precisão. Consiste numa hélice cuja rotação é proporcional a velocidade do liquido. Ligado a um sistema de proporcional a velocidade do liquido. Ligado a um sistema de engrenagens que a cada 5, 10, 20 ou 30 voltas atua num contato engrenagens que a cada 5, 10, 20 ou 30 voltas atua num contato elétrico.elétrico.

a – molinete stoppani: utilizado em seções irregulares;

b —molinete Ott: recomendada sua utilização em águas limpas;

c —molinete Ott de pãs enviezadas: também para águas limpas;

d —molinete Dumas-Heyrpic; e — micromolinete Ott; f — molinete Amsler de pás com arestas

enviezadas; g — molinete Ott tipo F, para escoamento

oblíquo em torno de 20º; h — molinete Ott tipo A, para escoamento

oblíquo em torno de 45º. Os tipos de a a f são para escoamentos

predominantemente axiais.

Os molinetes podem ser reunidos em suas classes, segundo a Os molinetes podem ser reunidos em suas classes, segundo a posição de seu eixo de rotação. posição de seu eixo de rotação.

A)A) Molinetes de eixo vertical ou diferenciais;Molinetes de eixo vertical ou diferenciais;

Curva característica de calibraçãoCurva característica de calibraçãoV = a.n + bV = a.n + b, onde:, onde:V V = velocidade de fluxo em m/s; = velocidade de fluxo em m/s; nn = número de = número derotações da hélice por segundo, rotações da hélice por segundo, aa= coeficiente indicando= coeficiente indicandoo passo real da hélice em metros, o passo real da hélice em metros, bb = coeficiente que corresponde à = coeficiente que corresponde à velocidade de atrito em m/s.velocidade de atrito em m/s.

B)B) Molinetes de eixo horizontal ou de ação direta (mais empregados)Molinetes de eixo horizontal ou de ação direta (mais empregados)

Existem dois processo básicos para calcular a velocidadeExistem dois processo básicos para calcular a velocidademédia de cada vertical: média de cada vertical: a)a) Método das Velocidades Pontuais Método das Velocidades Pontuais b)b) Método da Integração Contínua Método da Integração Contínua

a)a) Método das Velocidades Pontuais com Um Ponto Método das Velocidades Pontuais com Um PontoDeterminação da velocidade no ponto a 60% da profundidade Determinação da velocidade no ponto a 60% da profundidade

total.total.

b)b) Método Velocidades Método Velocidades Pontuais com Dois PontosPontuais com Dois Pontos..As observações são feitas As observações são feitas

em cada vertical nas posiçõesem cada vertical nas posiçõesde 20 a 80% da de 20 a 80% da

profundidade total.profundidade total.

c)c) Método das Velocidades Pontuais com Três Pontos Método das Velocidades Pontuais com Três PontosSão distribuídas anormalmente ou ainda a velocidade a 0,8p. São distribuídas anormalmente ou ainda a velocidade a 0,8p.

Pontos medidos em uma seção molhada em um curso d’águaPontos medidos em uma seção molhada em um curso d’água

A vazão do curso A vazão do curso d’água será:d’água será:

d)d) Método das Velocidades Pontuais com Cinco Pontos Método das Velocidades Pontuais com Cinco Pontos

LARGURA NºVERTICAIS

< 15m 10 a 20

15 a 40m 20

> 40m 20 a 30

Polígono das VelocidadesPolígono das Velocidades

Determinação de vazão de grandes caudais, para os Determinação de vazão de grandes caudais, para os quais recomenda-se a observação dos seguintes númerosquais recomenda-se a observação dos seguintes númerosde verticais em função da largura do curso d’água.de verticais em função da largura do curso d’água.

Método das Velocidades Pontuais com Cinco PontosMétodo das Velocidades Pontuais com Cinco PontosEste processo de integração pode ser obtido graficamente ou Este processo de integração pode ser obtido graficamente ou

numericamente através de um computador digital.numericamente através de um computador digital.

Superfície espacial obtida em função dos polígonos de Superfície espacial obtida em função dos polígonos de velocidade de cada verticalvelocidade de cada vertical

Os molinetes são os mais aperfeiçoados Os molinetes são os mais aperfeiçoados equipamentos utilizados na determinação da equipamentos utilizados na determinação da

velocidade de escoamento de um curso d’água.velocidade de escoamento de um curso d’água.O método de avaliação da vazão pelo molinete é O método de avaliação da vazão pelo molinete é amplamente utilizado pelos setores responsáveis amplamente utilizado pelos setores responsáveis

por serviços hidrométricos, ou ainda em por serviços hidrométricos, ou ainda em laboratórios de pesquisa ligados à área, dada a laboratórios de pesquisa ligados à área, dada a

sua grande precisão.sua grande precisão.Em condições favoráveis, o erro na determinação Em condições favoráveis, o erro na determinação

da vazão é da ordem de 2 a 3%.da vazão é da ordem de 2 a 3%.