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Medição de Vazão

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- Saneamento I

Vazão

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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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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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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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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)

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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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Medição de vazão com Vertedouro Retangular

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Medição de vazão com Vertedouro Retangular

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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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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)

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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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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);

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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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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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- Saneamento I

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.

- Saneamento I

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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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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- Saneamento I

Dimensionamento de Calha Parshall (NBR 9826/08) • Relação largura e vazão

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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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