Hidraulica

Orifícios Bocais e Vertedores 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. Cc = Ac ≅ 0,62 A

... (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:
2 V V1 p p + 1 +h= t + 2 2g γ 2g γ Como A1 (área do reservatório) >> A2 (área do orifício), V1 => 0 e: p1 = p2 = patm = 0 A expressão (1.2) se reduz a: 2

... (1.2)

Vt = 2 gh

... (1.3)

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Orifícios Bocais e Vertedores Como existe perda de carga no escoamento, v2 < vt e, portanto, V2 = Cv.Vt, ou: CV = V2 ≅ 0,98 Vt ... (1.4)

1.3.3. Coeficiente de Vazão (CQ) A vazão através de um orifício pode ser dada, teoricamente, por: Qt = A.V = A. 2 gh e, a vazão real, por: Q = C Q . A. 2 gh Q = C C . A.CV . 2 gh Q = C C .CV . A. 2 gh Portanto, C Q = C C .CV ≅ 0,61 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 Torricelli continua válida, substituindo-se a carga h1 pela diferença das cargas de montante e de jusante. Q