Medição de Vazões em Hidrologia: Técnicas e Aplicações

FUMEP FUNDAÇÃO MUNICIPAL DE ENSINO DE PIRACICABA EEP ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA Disciplina Hidrologia Básica Engª Civil Noturno Maio2023 Prof Dr Oswaldo Buzolin Júnior Fluviometria Medida de Vazões Parte 1 FLUVIOMETRIA No planejamento e gerenciamento do uso dos recursos hídricos o conhecimento das vazões é necessário para se fazer um balanço de disponibilidades e demandas ao longo do tempo Vazões Mínimas Importantes para avaliar por exemplo o calado de embarcações para navegação capacidade de recebimentos de efluentes urbanos e industriais e estimativas de necessidades de irrigação de culturas Vazões Mínimas Eclusa de Barra Bonita Eclusagem Eclusagem Eclusagem Vazões Médias São aplicáveis a dimensionamentos de sistemas de abastecimento de águas e de usinas hidrelétricas Vazões Médias Vazões Médias Vazões Médias Vazões Máximas Dimensionamento de sistemas de Drenagem Urbana dispositivos de segurança de Barragens e previsão de riscos de inundação Vazões Máximas Vazões Máximas Vazões Máximas Vertedor Tulipa Medição de Vazão VOLUMÉTRICO Vazão medida a partir de um determinado volume que passa por uma seção de controle por unidade de tempo VERTEDORES Seções conhecidas no curso dágua que possibilita determinar a vazão a partir da leitura da altura da lâmina dágua Os vertedores pode ser triangulares retangulares e até de outras formas CALHAS PARSHALL São como os vertedores estruturas construídas no curso dágua com geometria conhecida e devidamente dimensionada de forma que a partir da altura da lâmina dágua se possa determinar a vazão CALHA PARSHALL CALHA PARSHALL CALHA PARSHALL VERTEDORES VERTEDORES VERTEDORES VERTEDORES VERTEDORES Medição de Vazão ULTRASSÔNICO Através de aparelhos emissorreceptor de ultrasom medese o tempo de respostas no fluxo e contrafluxo dágua Como os pulsos são simultâneos aparece uma defasagem no tempo de recepção Determinase então a Velocidade e Vazão Medidor de Vazão Ultrassônico baseado no efeito Doppler Medição de Vazão ELETROMAGNÉTICO É gerado um campo magnético na água Os íons presentes na água movemse com a velocidade da mesma e alteram o campo magnético que foi produzido Tal perturbação é medida fornecendo indiretamente a velocidade das partículas água Medição de Vazão COLORIMÉTRICO ou RADIOATIVO Aplicase um produto na água a montante e medese a sua diluição a jusante determinandose a velocidade e vazão Recomendado para escoamentos com altas velocidades e turbulentos Medição de Vazão MOLINETE Aparelhos dotados de uma hélice e um contagiros que mede a velocidade da água que passa por ele O molinete deve ser mergulhado no rio a profundidades conhecidas com o auxílio de uma haste velocidade menores ou lastro para que o aparelho possa efetuar a medida O equipamento possui uma curva calibrada do tipo Vanb onde a e b são características do aparelho que fornece a velocidade V a partir da frequência n da hélice Medição de Vazão Números de pontos por vertical Procura pela representatividade do perfil de velocidades Profundidades 100m 1 ponto a 60 da prof Profundidades 100m 2 pontos a 20 e a 80 da prof Velocidade média por vertical aproximação V06h ou V02h V08h2 MOLINETES Molinete preso à haste medição a vau MOLINETES LASTROS Medidas com Molinetes A VAU Pequeños Rios Medidas com Molinetes Medidas com Molinetes Medidas com Molinetes A Vau com Barco Fixo com Barco Móvel e Teleférico Velocidade Média no Perfil PONTOS MULTIPLOS Medida de velocidade de vários pontos entre 010m da superfície até 020m do leito DOIS PONTOS Medida de velocidade a 20 e 80 da profundidade do ponto de medição UM PONTO Quando a profundidade é pequena menos de um metro medese apenas um ponto a 60 da profundidade do ponto de medição INTEGRAÇÃO Esse processo consiste em deslocar o aparelho na vertical com velocidade constante No deslocamento anotase as velocidades nas várias profundidades então determinase a velocidade média Perfis de Velocidades Perfis de velocidades de escoamento Ai left fracPi1 Pi Pi2 right cdot left fracdi di12 right left fracPi Pi1 Pi2 right cdot left fracdi1 di2 right Perfis de Velocidades Figura 19 Seção transversal do rio e as áreas de influência das verticais 2 e 16 Com a folha de medição de descargas fornecidas calcular a vazão do rio sabendose que cada contagem de rotações do molinete foi feita em 50 segundos A curva de calibração do aparelho é dada pela seguintes equações Para n 069 V 02465 n 0013 ms Para n 069 V 02595 n 0004 ms Exercício Vertical Dist Profund Horizontal Vertical 02h 08h 1 140 040 0 0 2 440 158 11 11 3 540 191 31 18 4 640 199 35 37 5 700 225 40 41 6 840 253 54 34 7 940 260 55 46 8 1040 257 58 36 9 1140 240 59 39 10 1240 229 63 44 11 1340 215 67 42 12 1440 200 67 50 13 1540 199 65 40 14 1640 194 65 43 15 1740 156 65 57 16 1840 125 35 39 17 2050 010 0 0 n 069 n 069 O molinete tem n voltas num tempo de 50 segundos Rotações do Molinete V02465n0013 V02595n0004 140 440 540 640 840 940 1040 1140 1240 1340 1440 1540 1640 1740 1840 2050 040 158 191 199 225 253 260 257 240 229 215 200 199 194 156 125 010 Perfil da Seção do Rio 700 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Desenvolvimento do Exercício Vertical Dist Profund RPS RPS V1 V2 Vel Med Área Infl Vazão Horizontal Vertical 02h 08h 02h 08h ms ms ms m² m³s 1 140 040 0 0 2 440 158 11 11 3 540 191 31 18 4 640 199 35 37 5 700 225 40 41 6 840 253 54 34 7 940 260 55 46 8 1040 257 58 36 9 1140 240 59 39 10 1240 229 63 44 11 1340 215 67 42 12 1440 200 67 50 13 1540 199 65 40 14 1640 194 65 43 15 1740 156 65 57 16 1840 125 35 39 17 2050 010 0 0 Rotações do Molinete Vazão Total m³s n 069 n RPS n 069 n RPS O molinete tem x voltas num tempo de 50 segundos V02465n0013 V02595n0004 Respostas Vertical Dist Profund RPS RPS V1 V2 Vel Med Área Infl Vazão Horizontal Vertical 02h 08h 02h 08h ms ms ms m² m³s 1 140 040 0 0 000 000 0000 0000 0000 Desc 0 2 440 158 11 11 022 022 0067 0067 0067 2759 0185 3 540 191 31 18 062 036 0166 0102 0134 1879 0251 4 640 199 35 37 070 074 0186 0196 0191 1602 0306 5 700 225 40 41 080 082 0212 0217 0214 2280 0488 6 840 253 54 34 108 068 0284 0181 0232 2996 0696 7 940 260 55 46 110 092 0289 0243 0266 2588 0689 8 1040 257 58 36 116 072 0305 0191 0248 2553 0633 9 1140 240 59 39 118 078 0310 0206 0258 2408 0622 10 1240 229 63 44 126 088 0331 0232 0282 2286 0644 11 1340 215 67 42 134 084 0352 0222 0287 2149 0616 12 1440 200 67 50 134 100 0352 0264 0308 2018 0621 13 1540 199 65 40 130 080 0341 0212 0276 1985 0549 14 1640 194 65 43 130 086 0341 0227 0284 1899 0540 15 1740 156 65 57 130 114 0341 0300 0321 1569 0503 16 1840 125 35 39 070 078 0186 0206 0196 1674 0328 17 2050 010 0 0 000 000 0000 0000 0000 Desc 0 7671 n 069 n RPS n 069 n RPS O molinete tem x voltas num tempo de 50 segundos Rotações do Molinete Vazão Total m³s V02465n0013 V02595n0004