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Medição de Vazão
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- Saneamento I
Vazão
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- Saneamento I
Definição • Vazão: Refere-se a quantidade volumétrica de
um fluido que escoa por um duto ou canal em unidade de tempo considerada.
• Medição de vazão: Compreende-se como um conjunto de operações com o intuito de estabelecer o valor de uma grandeza, no caso, o volume de água por um determinado período de tempo.
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- Saneamento I
Tipos de Medição utilizados para saneamento
• Medição direta;
• Medição em um canal;
• Medição em um corpo hídrico
• Medição com auxílio de um vertedouro;
• Medição por Calha Parshal.
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- Saneamento I
Medição direta
• Consiste na medição da vazão em recipiente de volume conhecido. Registra-se o tempo gasto para encher um volume conhecido obtendo-se:
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)(
)()(
TTempo
VVolumeQVazão
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Medição direta • Método aplicável para pequenas descargas
como: fontes, bicas e canalizações de pequenos diâmetros.
• Exemplo: Após abrir uma torneira foram coletados em um período de 0,3 minuto um volume total de 87,5L de água. Estabeleça para esta situação a vazão de descarga no ponto de coleta.
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- Saneamento I
Medição de vazão em um canal • Método muito utilizado para estimar a vazão em
ETAs e cursos d’ água:
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VAQ *
Q = Vazão (m³/s);
A = Área da seção de escoamento (m²);
V = Velocidade (m/s);
Canal Retangular
A = largura do canal (L) x altura de água (h)
- Saneamento I
Medição de vazão com o uso de Vertedouros • Vertedouros são simples aberturas ou
entalhes sob as quais um líquido escoa.
• Apresenta diferentes formas, porém as mais comuns são retangulares ou triangulares
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- Saneamento I
Medição de vazão com Vertedouro Retangular
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Medição de vazão com Vertedouro Retangular
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- Saneamento I
Medição de vazão com Vertedouro Retangular • A carga do vertedor (H) é a altura atingida pela
água, a contar da soleira. Devido à depressão da lâmina vertente (abaixamento) junto ao vertedor, a carga H deve ser medida a montante (antes).
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- Saneamento I
Dimensionamento de Vertedouro Retangular • Para o cálculo das vazões é considerada a
fórmula de Francis:
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2/3**838,1 HLQ
Q = Vazão (m³/s);
H = Altura da água (m); L = Largura do vertedouro ou comprimento da soleira (m)
- Saneamento I
Dimensionamento de Vertedouro Retangular • Determinação da vazão por metro linear de soleira para
vertedor retangular, sem contração, segundo Francis.
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Dimensionamento de Vertedouro Retangular • Reajuste da largura que ocorre em vertedores de
represamentos:
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2/3*2,0*838,1 HHLQ
Q = Vazão (m³/s);
H = Altura da água (m); L = Largura do vertedouro ou comprimento da soleira (m)
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Medição de vazão com Vertedouro Triangular • Recomendado para pequenas vazões,
inferiores a 30L/s;
• Apresenta maior precisão;
• O vertedouro mais utilizado para medições é aquele que possui ângulo de 90º;
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Medição de vazão com Vertedouro Triangular
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- Saneamento I
Dimensionamento de Vertedouro Triangular • Aplicação da fórmula de Thompson:
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2/5*4,1 HQ
Q = Vazão (m³/s);
H = Carga ou Altura da água (m);
- Saneamento I
Dimensionamento de Vertedouro Triangular • Recomendações:
0,05 < h < 0,38 m; P > 3h; b > 6h.
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Exercício 1 • O município de Porecatu, localizado no norte do
estado do Paraná, possui em seu sistema de captação vazão aproximada de 72 L/s. Com o intuito de medir a vazão constante que passará pelo canal da ETA foi instalado para o município um sistema de vertedouro retangular. Sabendo que se pretende trabalhar com carga de 150 mm determine a largura a ser utilizada no vertedouro.
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Exercício 2 • O povoado de Mairá – PR necessita de um
volume diário de captação de água de 576 m³, captados durante as 8 horas de funcionamento da bomba. Com a finalidade de medir a vazão que passa pelo canal foi recomendado a instalação de um vertedouro triangular. Estabeleça a altura da lâmina d’água que passará pelo vertedouro, bem como as dimensões a serem consideradas para execução deste método construtivo.
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Medição de vazão com uso de Calha Parshall • Definição: Medidor de vazão utilizado para
determinar o volume de água que escoa com auxílio da gravidade por um conduto livre
• A medição de vazão é feita medindo a altura do nível da água (H) pela régua instalada na própria calha.
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Medição de vazão com uso de Calha Parshall
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- Saneamento I
Medição de vazão com uso de Calha Parshall
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Medição de vazão com uso de Calha Parshall • Função:
- Medir de forma contínua as vazões de entrada e saída de água.
- Atuar como misturador rápido, facilitando a dispersão dos coagulantes na água.
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Medição de vazão com uso de Calha Parshall • Constituintes:
- Paredes verticais com: trecho convergente (0-1), um trecho contraído em declive (1-2), e trecho divergente em aclive (2-3).
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Medição de vazão com uso de Calha Parshall • A seleção do tamanho mais conveniente da
Parshall envolve considerações como:
- Largura do canal existente;
- Profundidade da água neste canal;
- Vazões máximas e mínimas;
- Possibilidade de vazões futuras.
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Dimensionamento de Calha Parshall
• Para se determinar a vazão, no caso de escoamento livre, é suficiente medir a carga H.
• Se tivermos um medidor Parshall a medição da carga H é realizada na seção convergente, em um ponto situado à 2/3 da dimensão A.
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Dimensionamento de Calha Parshall
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Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75)
• Relação largura e vazão:
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Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75)
• Dimensões da Calha Parshall segundo norma ASTM 1941/75
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Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75)
• Função matemática utilizada pela norma ASTM 1941/75 para expressar a vazão em termos de altura:
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nHKQ *
Q = Vazão (m³/h);
K = Constante que depende das dimensões da
calha e ajuste da unidade de engenharia;
n = Valor numérico que difere ligeiramente de 3/2.
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Dimensionamento de Calha Parshall (ASTM 1941/75) • Determinação dos valores das constantes K e H seguindo
a largura da garganta do canal:
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- Saneamento I
Exercício 3 • Com base na tabela abaixo estabeleça a Calha
Parshall mais adequada para atender o município de Marechal. Encontre a fórmula para o cálculo da vazão (Q) e determine para uma altura de 43 cm a vazão de escoamento registrada na calha Parshall. Considere a norma ASTM 1941/75 para base de cálculos.
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Ano Pop. Qmín (L/s) Qméd(L/s) Qmáx(L/s)
2010 48.501 44,63 85,32 155,25
2020 57.240 55,39 112,34 201,33
2030 71.375 68,40 135,17 254,40
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Exercício 4 • O município de Teodoro Sampaio com população
atual de 38.842 moradores, consumo per capita de 152L/hab.dia e taxa de crescimento de 1,27% ao ano apresenta, de acordo com a norma ASTM 1941/75, Calha Parshall com garganta medindo 152,4 mm de largura. Tendo como base a presente informação verifique:
A) O projeto estimado atenderá o consumo após 20 anos? Considere captação de 16 horas.
B) Qual será minha altura de lâmina d´água no presente momento? Considere captação de 16 horas e largura da garganta de 152,4 mm.
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- Saneamento I
Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) • Relação largura e vazão
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Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) • Relação largura e vazão
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- Saneamento I
Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08)
• Razão de submergência: Relação (Hb/Ha)entre os valores de altura obtidos.
- Quando os valores desta relação são inferiores aos recomendados denomina-se escoamento livre;
- Quando os valores desta relação são superiores aos recomendados denomina-se regime de escoamento afogado
Redução na vazão que escoa pela Calha Parshall
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Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08)
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Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08)
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Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) • Dimensões segundo NBR 9826/08 (valores em m):
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Exercício 5 • Em Paraguaçu Paulista, interior do estado de São
Paulo foi verificado durante o ano de 2014 consumo médio per capita de água de 135,14 L/hab.dia. Sabendo que a cidade com aproximadamente 25300 habitantes e apresenta taxa de crescimento de 3,23% ao ano, determine a Calha Parshall indicada para o projeto de dimensionamento da ETA no município. Estabeleça ainda a altura de lâmina d’água e o regime de escoamento com Hb=0,2m
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Medição de vazão
Métodos
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Considerações
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Direta Calha Parshall Vertedouros
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