Hidraulica

Orifícios Bocais e Vertedores
Hidráulica de Condutos Livres 1
1. ORIFÍCIOS
1.1. Definição: é uma abertura, de forma geométrica definida, feita na parede de um reservatório e de onde escoa o fluido contido.
Figura 1.1 - Orifício
1.2. Classificação:
a) Quanto à forma: circular, retangular, triangular, etc...
b) Quanto às dimensões:
- pequenos: dimensões muito menores que a sua carga (profundidade);
- grandes: dimensões da mesma ordem de grandeza da carga.
c) Quanto à natureza da parede:
- parede delgada: contato líquido/parede por uma linha (perímetro);
- parede espessa: contato líquido/parede por uma superfície. Estuda-se como bocal. 1.3. Elementos para Estudo da Vazão:
1.3.1. Coeficiente de Contração (Cc)
Constata-se, experimentalmente, que o jato d’água se contrai logo após sair do orifício.
Ac = área contraída (“vena contracta”).
A = área do orifício.
= @ 0,62
A
C Ac c ... (1.1)
Figura 1.2 - Contração do jato
1.3.2. Coeficiente de Velocidade (Cv)
Pela aplicação da Equação de Bernoulli, pode-se calcular a velocidade teórica do jato no orifício, sem considerar a perda de carga: g g
2
2
1
2
1
2 2 p g
V
p h g V + + = t + ... (1.2)
Como A1 (área do reservatório) >> A2 (área do orifício), V1 => 0 e: p1 = p2 = patm = 0
A expressão (1.2) se reduz a:
V gh t = 2 ... (1.3)
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Orifícios Bocais e Vertedores
Hidráulica de Condutos Livres 2
Como existe perda de carga no escoamento, v2 < vt e, portanto,
V2 = Cv.Vt, ou:
= 2 @ 0,98 t V V
C V ... (1.4)
1.3.3. Coeficiente de Vazão (CQ)
A vazão através de um orifício pode ser dada, teoricamente, por:
Q AV A gh t = . = . 2 e, a vazão real, por:
Q C A gh = Q . . 2 ... (1.5)
Q C AC gh C V = . . . 2
Q C C A gh C V = . . . 2
Portanto,
= . @ 0,61 Q C V C C C ... (1.6)
1.4. Orifícios Afogados
Diz-se que o orifício está afogado quando o jato não descarrega na atmosfera mas sim numa massa líquida.
A expressão de