Tabelas de Coeficientes de Orifícios Circulares e Descarga - Hidráulica

ORIFÍCIOS Figura A511a Esquema de um orifício Figura 163 Efeito do Reservatório Figura A511c 1 Parede delgada biselada 2 Parede delgada e 15 DN 3 Parede espessa e 15 DN Tabela A512a Coeficientes de CONTRAÇÃO Cc Carga h m Orifícios circulares em paredes delgadas Diâmetro do orifício m 0020 0030 0040 0050 0060 020 0685 0565 0626 0621 0617 040 0681 0646 0625 0619 0616 060 0676 0644 0623 0618 0615 080 0673 0641 0622 0617 0615 100 0670 0639 0621 0621 0615 150 0666 0637 0620 0617 0615 200 0665 0636 0620 0617 0615 300 0663 0634 0620 0616 0615 500 0663 0634 0619 0616 0614 1000 0662 0633 0617 0615 0614 O valor médio de Cc sugerido para cálculos expeditos é 062 Tabela A512b Coeficientes de VELOCIDADE Cv Carga h m Orifícios circulares em paredes delgadas Diâmetro do orifício m 0020 0030 0040 0050 0060 020 0954 0964 0973 0978 0984 040 0956 0967 0976 0981 0986 060 0958 0971 0980 0983 0988 080 0959 0972 0981 0984 0988 100 0958 0974 0982 0984 0988 150 0958 0976 0984 0984 0988 200 0956 0978 0984 0984 0988 300 0957 0979 0985 0986 0988 500 0957 0980 0987 0986 0990 1000 0958 0981 0990 0988 0992 O valor médio de Cv sugerido para cálculos expeditos é 0985 Tabela A512c Coeficientes de DESCARGA Cd Carga h m Orifícios circulares em paredes delgadas Diâmetro do orifício m 0020 0030 0040 0050 0060 020 0653 0632 0609 0607 0607 040 0651 0625 0610 0607 0607 060 0648 0625 0610 0607 0608 080 0645 0623 0610 0607 0608 100 0642 0622 0610 0607 0608 150 0638 0622 0610 0607 0608 200 0636 0622 0610 0607 0608 300 0634 0621 0611 0607 0608 500 0634 0621 0611 0607 0608 1000 0634 0621 0611 0607 0609 O valor médio de Cd sugerido para cálculos expeditos é 061 Designandose por coeficiente de descarga ou de vazão ao produto Cc Cv v Cv 2gh Cd Cc Cv Q Cd A 2 g h fórmula geral para pequenos orifícios sendo h carga sobre o centro do orifício m A área do orifício m² Cd coeficiente de descarga g aceleração da gravidade ms² Q vazão m³s Figura A513a Seções de jatos Figura A513b Seções de jatos detalhes Figura A514a Orifício afogado seção longitudinal Q 23 Cd A 2 g h232 h132 h2 h1 Figura A515a Orifício de grandes dimensões Figura A516a Orifícios junto ao fundo eou paredes A516 Contração incompleta da veia Para posições particulares dos orifícios a contração da veia pode ser afetada modificada ou mesmo suprimida alterandose a vazão pelo aumento da pressão Para que a contração seja completa produzindose em todo o contorno da veia é preciso que o orifício esteja localizado a uma distância do fundo ou das paredes laterais pelo menos igual a duas vezes a sua menor dimensão No caso de orifícios abertos junto ao fundo ou às paredes laterais é indispensável uma correção Nessas condições aplicase um coeficiente de descarga Cd corrigido Para orifícios retangulares Cd Cd 1 015 k onde k perímetro da parte em que há supressão perímetro total do orifício A Figura A516a inclui os seguintes casos k b 2 a b k a b 2 a b k 2 a b 2 a b Para orifícios circulares Cd Cd 1 013 k Para orifícios junto a uma parede lateral k 025 ao fundo k 025 ao fundo e a uma parede lateral k 050 ao fundo e a duas paredes laterais k 075 Exercício 39 Qual a velocidade do jato e qual a descarga de um orifício padrão com 6 cm de diâmetro situado na parede vertical de um reservatório com o centro a 3 m abaixo da superfície da água Pelas fórmulas 72 e 74 vem v cv 2 g b 098 2 g 3 098 7671 7518 ms Q c a 2 g b 061 0002 827 7672 0013 2 m³s Exercício 40 Qual o diâmetro que deve ser dado a uma comporta circular com coeficiente de vazão 062 e com o centro a 2 m abaixo do nível do reservatório para que a mesma dê escoamento a 500 ls Pela fórmula 74 obtémse a Q c 2 g b 0500 062 2 g 2 05 3884 0128 7 m² D 0405 m Exercício 41 A velocidade na seção contraída do jato que sai de um orifício de 5 cm de diâmetro sob uma carga de 45 m é de 910 ms Qual o valor do coeficiente de velocidade c sendo a descarga de 112 ls quais os coeficientes de contração e vazão Pela fórmula 73 obtémse cv v 2gh 91 2g 45 91 9396 097 c Q A 2gh 00112 0001964 9396 0607 cc c cv 0607 097 0626 CORTE 260 060 080 030 010 PLANTA 200 d 010 200 150 Figura A5a Em uma fábrica encontrase a instalação indicada no esquema Figura A5a compreendendo dois tanques de chapas metálicas em comunicação por um orifício circular de diâmetro DN d seguido de uma descarga para a atmosfera através de um orifício quadrado com lado de 01 m rente ao fundo Determinar o valor máximo de d para que não haja transbordamento no segundo tanque Solução Orifício quadrado com supressão em uma face Q Cd A 2 g h Cd Cd 1 015 k k b 2 z b 010 2 010 010 025 Cd 061 x 1 015 x 025 0633 Q 0633 x 010² x 2 x 98 x 085 000633 x 408 0026 m³s 26 ls Orifício circular afogado Q Cd x A x 2 x g x h1 h2 061 x A x 2 x 98 x 26 06 Sendo assim 0026 061 x A x 2 x 98 x 26 06 Logo A 0026 061 x 392 0026 382 0007 m² π x d² 4 0007 d 4 x 0007 π 00089 d 0094 m 94 cm 1650 550 Comporta 025 Figura A5b Em uma estação de tratamento de água existem dois decantadores de 550 x 1650 m e 350 m de profundidade Figura A5b Para limpeza e reparos qualquer uma dessas unidades pode ser esvaziada por meio de uma comporta quadrada de 030 m de lado instalada junto ao fundo do decantador A espessura da parede é de 025 m Calcular a vazão inicial na comporta e determinar o tempo necessário para esvaziamento do decantador Solução Q Cd x A x 2 x g x h Cd 062 A 030 x 030 009 m² 0633 046 m3s 460 ls 0633 1318 s 22 minutos BOCAIS Figura A521a Figura A521b Figura A521c Figura A521d Tabela A521a Classificação dos bocais Cilíndricos Interiores ou Reentrantes Figura A521a Exteriores Figura A521a ou b Cônicos Interiores ou Reentrantes Convergentes Divergentes Exteriores Convergentes Figura A521c Divergentes Figura A521d Tabela A525a Bocais coeficientes médios 112 Cc Cv Cd Observação 062 0985 061 Valores médios para orifícios comuns em parede delgada 052 098 051 Veia livre 100 075 075 Veia colada 062 0985 061 Veia livre valores médios 100 082 082 Veia colada 100 098 098 Bordas arredondadas acompanhando os filetes líquidos VERTEDORES Figura A61a Exemplo de vertedor Figura A61b Vertedor de uma pequena barragem de elevação de nível Figura A62a Esquema de vertedor Face NA1 h H L Crista ou soleira d10H AC Veia ou lâmina vertente NA1 NA2 h W p Corte AA Corte EE Extravasor de Barragem WES Perfil WES USA O perfil do vertedor WES Waterways Experiment Station com paramento de montante vertical pode ser traçado a partir da equação y 05 x185 H085 A vazão pode ser avaliada pela equação Q KLH32 Um valor usual para K é 22 Na verdade o coeficiente K não é constante Ele cresce com H Cálculos mais precisos devem levar em conta esta variação estando a matéria tratada com detalhes na bibliografia especializada 96 Emprego dos vertedores na determinação das vazões Para obter bons resultados com o emprego das fórmulas dos vertedores devese utilizar um vertedor retangular preferentemente sem contração lateral com os seguintes requisitos A crista deve ser delgada reta horizontal e normal à direção dos filetes líquidos a crista e os montantes devem ser agudos e lisos convindo utilizar uma placa de metal A distância da crista ao fundo e aos lados do canal deve ser igual à 2 ou 3H e no mínimo de 20 a 30 cm A parede do vertedor deve ser lisa e vertical Deve haver livre admissão de ar debaixo da lâmina que deve tocar a crista segundo uma linha Para que a lâmina não goteje a carga deve ser maior que 5 cm O comprimento da soleira deve ser no mínimo igual a 3H A carga não deve ultrapassar 60 cm e deve ser medida suficientemente a montante no mínimo a uma distância igual a 5H para não ser influenciada pelo abaixamento superficial da lâmina segundo BAZIN e FRANCIS a medição deve ser feita de 180 a 5 m a montante podendose também medila num pouco lateral para não haver influência das ondas da superfície da água Convém que haja a montante um trecho retilíneo do canal de acesso para regularizar o movimento da água O nível dágua a jusante não deve estar próximo da crista Figura A63a Vertedor de parede espessa Figura A63b Vertedores sem contração com uma contração com duas contrações e esconso FÓRMULA DE FRANCIS P VERTEDORES RETANGULARES Q1838 L H ³² L¹ L 01 H c 1 CONTRAÇÃO LATERAL L¹ L 02 H c 2 CONTRAÇÕES LATERAIS FÓRMULA DE CIPOLETTI P VERTEDORES TRAPEZOIDAIS Q186 L H ³² FÓRMULA DE THOMPSON P VERTEDORES TRIANGULARES Q14 H 52 L da parede cc VÉRTICE EM 90 a vertedor retangular Q1838 l H 32 l l 02 H b vertedor trapezoidal cipoleti Q 186 l H 32 c vertedor triangular Q 14 H 52 Figura A64a Vertedor retangular de paredes delgadas com contração Figura A64b Vertedor retangular de paredes delgadas sem contração Figura A642a Instalação permanente de um vertedor de parede delgada bem ventilada e com duas contrações Figura A65b Vertedor triangular Figura A65a Nos vertedores triangulares não existe soleira horizontal a influência da velocidade de chegada da água é desprezível sendo perfeita a ventilação da lâmina vertente Figura A68a Vertedor de parede espessa cortesia do Centro Tecnológico de Hidráulica de São Paulo Q 22 L H32 Tabela A69a Perfil Creager x y x y x y 00 0126 06 0060 17 0870 01 0036 08 0142 20 1220 02 0007 10 0257 25 1960 03 0000 12 0397 30 2820 04 0007 14 0565 35 3820 Figura A69a Perfil Creager para extravasores Está sendo projetado o serviço de abastecimento de água para uma cidade do interior A população atual é de 3200 habitantes a futura de alcance do projeto 5600 habitantes O consumo médio de água por habitante ficará constante e é de 200 ldia sendo 25 o aumento de consumo previsto para os dias de maior consumo Pensase captar as águas de um córrego que passa nas proximidades da cidade e para isso procurouse determinar a sua descarga numa época de estiagem período de vazões mínimas do ano tendo sido empregado um vertedor retangular executado em madeira chanfrada e com 080 m de largura largura média do córrego 135 m A água elevouse 012 m acima do nível da soleira do vertedor e esse valor permaneceu estável durante as poucas medições durante poucos dias Verifique se esse manancial é suficiente adotando um coeficiente de segurança igual a 3 pelo fato de terem sido feitas poucas medições de vazão e em um único ano Solução Calculando o volume de água per capita no dia de maior consumo 200 125 250 ldia Sendo o número de habitantes 5600 e com base no resultado do cálculo anterior determinase o volume total necessário num dia de maior consumo 5600 habitantes 250 dia 1400000 ld ou seja 16 ls A vazão do manancial medida é Q 1838 L 02 H H32 1838 080 02 012 01232 0059 m3s 59 ls Esse córrego mesmo com um coeficiente de segurança 3 tem a vazão necessária para abastecer tal cidade Exercício 50 Qual a descarga de um vertedor triangular de 90º sob a carga de 015 m Pela fórmula de THOMPSON fórmula 932 Q 14 H32 14 01532 00122 m3s Exercício 51 Qual o comprimento que deve ser dado a um vertedor CIPOLLETTI que deve dar a vazão de 2 m3s para que a altura dágua sobre a soleira não ultrapasse 60 cm Pela fórmula 935 obtémse l Q 186 H32 2 186 0632 2313 m CALHAS MEDIDORAS Parshall Medidor da altura H0 ponto 0 A Garganta Canal montante Canal jusante W 23 B B F G Ressalto ESQUEMA DE UMA CALHA PARSHALL CONVENCIONAL A equação é do tipo Q K 𝐻0 𝑚 No text present in this image TABELA DE VAZÃO CALHA PARSHALL CAPACIDADE HIDRÁULICA norma ASTM D Garganta W Medidas em Polegadas METROS CÚBICOS POR HORA M³H LITROS POR SEGUNDO LS VAZÃO MÍNIMA VAZÃO MÁXIMA VAZÃO MÍNIMA VAZÃO MÁXIMA 1 050 1529 011 567 2 100 3058 028 1417 3 288 19368 080 5380 6 504 39744 140 11040 9 900 90730 255 25202 12 1 1116 164124 310 45590 18 15 1512 250776 420 69660 24 2 4284 337428 1190 93730 36 3 6228 513792 1730 142720 48 4 13248 692172 3680 192270 60 5 16308 872604 4530 242390 72 6 26496 1055088 7360 293080 84 7 30600 1237572 8500 343770 96 8 35676 1422072 9910 395020