hidrometria medição de vazão
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HIDROMETRIAMedição de Vazão
Benedito C. SilvaIRN - UNIFEI
Hidrologia
Medição de vazão por velocidade e área
• Medições expeditas (não recomendadas)• Medições com equipamentos mecânicos• Medições com equipamentos acústicos
Perfis de velocidade em rios
Perfis de velocidade de escoamento
Medição indireta
• Medir vazão = medir velocidade x área
Medição de Vazão - Expedita
Utilizando um flutuador:• Escolher um trecho retilíneo do rio que tenha seção constante;• Marcar uma distância de no mínimo 10m;• Medir a área da seção do rio;• Lançar o flutuador e contar o tempo para percorrer a distância demarcada.• Calcular a vazão com a fórmula.
Vazão = velocidade x área
Velocidades diferentes em diferentes pontos da seção
Medição indireta: Q = v.A
Medição de Velocidade da água - Molinete
Características:
• Velocidade pontual• Calibração para obter relação: (n° de revoluções/min) e (velocidade m/s)• Pode ser utilizado abordo de barcos ou de teleféricos sobre a seção do rio• A velocidade é conhecida contando o numero de revoluções realizadas em um intervalo de
tempo (> 30s em geral)
Canal de Velocidade - IPHUFRS
Molinete
Molinetes
Molinete preso à haste
( medição a vau)
• Medição à Vau- Para pequenas profundidades ( ~ 1.20 m)- Para pequenas vazões- molinete preso à uma haste
Medição com Molinete
Vazão x velocidade
Pequenos rios
Vazão x velocidade
Pequenos rios
Medição usando barco
Medição embarcadaMedição a partir de cabosMedição a partir de pontes
Rios maiores
Medindo velocidade
Medindo o escoamento
Guincho e Molinetes
Onde medir velocidade
• Quantos pontos são necessários?• Normalmente se divide a seção num certo
número de verticais e cada vertical em um certo número de pontos.
Quantas verticais?Quantos pontos de medição por vertical?
Medindo o escoamento
Fundo do rio
1 - medindo na superfície (submergir a hélice)
Perfil de velocidade
Perfil de velocidade
P
2 - medindo a 20 % da profundidade total (0,2 x P)
Perfil de velocidade
P
3 - medindo a 40 % da profundidade total (0,4 x P)
Perfil de velocidade
P
4 - medindo a 60 % da profundidade total (0,6 x P)
Perfil de velocidade
P
5 - medindo a 80 % da profundidade total (0,8 x P)
Perfil de velocidade
média
Usar apenas 1 ponto pode significar superestimativa ou Subestimativa.
Quantos Pontos por Vertical?
• Método detalhado– Muitos pontos em cada vertical
• Método simplificado– Apenas dois pontos em cada vertical
Pontos Posição na vertical
Velocidade média Profundidade do rio
1 0,6 P Vm=V(0,6) 0,15 a 0,6 m
2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 0,6 a 1,2 m
3 0,2; 0,6 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+2.V(0,6)+V(0,8)]/4 1,2 a 2,0 m
4 0,2; 0,4; 0,6 e 0,8 P
Vm=[V(0,2)+2.V(0,4)+2.V(0,6)+V(0,8)]/6 2,0 a 4,0 m
6 Sup; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 e Fundo
Vm=[Vs+2(V(0,2)+V(0,4)+V(0,6)+V(0,8))+Vf]/10 > 4,0 m
Recomendações método detalhado
Pontos Posição na vertical
Velocidade média Profundidade do rio
1 0,6 P Vm=V(0,6) < 0,6 m
2 0,2 e 0,8 P Vm=[V(0,2)+V(0,8)]/2 > 0,6 m
Método Simplificado
Números Verticais
Largura do rio (m) Distância entre verticais (m)
Número de verticais
3 0,3 103 a 6 0,5 6 a 126 a 15 1 6 a 15
15 a 30 2 7 a 1530 a 50 3 10 a 1650 a 80 4 12 a 2080 a 150 6 13 a 25
150 a 250 8 18 a 30 250 12 > 20
E a área?
Cálculo da VazãoA vazão será dada pelo somatório do produto entre velocidade média e área de cada vertical.
Vazão x nível da água
Medindo o escoamento- A curva chave -
Réguas niveladas
A curva-chave
Muitas medições de vazão
Medindo o escoamento
A curva chave
Medindo o escoamento
Observação contínua
Duas vezes por dia (7:00 e 17:00 horas) verifica o nível na régua.
No escritório converte em vazão usando a curva chave.
Medindo o escoamento
Curva chave
A experiência tem mostrado que o nível d´água (h) e a vazão (Q) ajustam-se bem à curva do tipo potencial, que é dada por:
bhhaQ )( 0
onde:Q – vazão na seção do posto;h - nível d’água (leitura na régua);h0 – valor de h para Q = 0;a e b - parâmetros de ajuste.
Lance de réguas no Rio Inhandava
Posto 74320000- Rio Sargento -
Posto Porto Sucuri- Rio Paraguai -
Posto Porto da Manga- Rio Paraguai -
Posto Fluviométrico
Escalas Limnimétricas
Limnígrafos de Bóia
Limnígrafos de Bóia
Limnígrafos de Bóia
Limnígrafo com
Tubulão Instalado
na Margem do Curso D’Água
Limnígrafo com
Tubulão Instalado no Curso D’Água
Limnígrafo com
Tubulão Instalado no Curso D’Água
Limnígrafos com Data Logger
Sensor de Nível
Posto de Medição de Vazão
• Requisitos para uma Boa Seção− Lugar de fácil acesso− Forma regular da seção− Trecho retilíneo− Margem e leito não erodíveis− Velocidade entre 0.2 e 2 m/s− Controle por regime uniforme ou crítico
Seção Transversal
Seção Transversal
Medição de velocidade por efeito Doppler
• Medição local• Perfiladores
Medidores ultrasom Doppler
Medição de Vazão - ADCP
O aparelho ADCP utiliza este efeito para estimar a velocidade de escoamento de um fluído.
A sonda emite uma onda sonora com freqüência padrão e analisa a freqüência que é refletida nas partículas em suspensão na água.
MMedições de vazão usando um aparelho de medição de velocidade por efeito Doppler em ondas acústicas.
ADCP
Princípio ADCP
Princípio ADCP
perfiladores
não medemuito próximo do aparelho
não medemuito próximo ao fundo
Perfilador Doppler em um flutuador não tripulado acionado por cabos
Medição de Vazão - ADCP
ADCP - Acoustic Doppler Current Profiler
Segue o mesmo princípio da medição com molinete, ou seja medir velocidades pontuais na seção do rio.
Sua vantagem é de ter maior precisão e mais rapidez
Interface para conexão com computador
Permite medições em tempo atual
Rio Amazonas
ADCP fixo na margem de um canal
rio Amazonas em Manacapuru
Problemas da curva chave
Problemas da curva chave
Poucos dados
Leito móvel
Poucos Dados
Curva-chave x Leito móvel• Em rios com leito muito móvel a curva-chave em um mesmo
local pode se alterar com o tempo.• Isto ocorre porque o leito do rio se altera por erosão ou
assoreamento.• Este tipo de local não é adequado para medições de vazão.• Se não existe outro local alternativo, com seção mais estável,
a curva-chave deve ser verificada e atualizada periodicamente.
Exemplo curva-chave em local com leito móvel
Possível efeito de dragagem de areia...
Extrapolação de curva-chave
Extrapolação de curva-chave
Extrapolação superior x inferior• Quando a extrapolação é
para cotas observadas superiores às utilizadas na elaboração da curva-chave, denomina-se extrapolação superior.
• Quando é para cotas inferiores às cotas utilizadas na elaboração da curva-chave, a extrapolação é chamada inferior.
• A extrapolação superior de curvas-chave é muito importante porque dificilmente existirão medições de vazão coincidentes com as maiores cheias observadas.
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