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Como medir vazão e altura manométrica de um rio?

Postado em 15 de fevereiro de 2016 por
Categoria(s): Energia Renovável

Como Medir Vazão e Altura Manométrica de um Rio?

Para o cálculo da potência hidráulica disponível em um rio, é necessário conhecer os parâmetros de altura manométrica e vazão. Com base nesses parâmetros, o cálculo da potência hidráulica disponível é descrito por:

P = Q x H x 9,81

Onde:

  • P = potência em KW

  • Q = vazão em m³/s

  • H = altura manométrica em metros

Para contabilizar todas as perdas no projeto (eficiência mecânica, elétrica, perdas com temperatura, etc), um número prático é 75%, fazendo com que a equação seja:

P = Q x H x 9,81 x 0,75

02 Técnicas para medir vazão:

Técnica 01

Vamos começar pela mais simples e que pode ser realizada em qualquer rio (desde que você tenha acesso a toda a seção transversal).

Ferramentas Necessárias:

  • 01 garrafa PET de 600ml;

  • 02 cordas maiores que a largura do rio;

  • 04 hastes de 30cm para prender as cordas na borda do rio;

  • 01 haste para medir a profundidade do rio;

  • 01 cronômetro;

  • 01 trena (maior que a largura do rio);

  • 01 prancheta para anotações;

A ideia dessa técnica é bem simples – você deve medir a área da seção transversal e a velocidade da água. Como?

Passo 01) Escolha 02 pontos ao longo do rio maior que 10metros para realizar a medição, de maneira que não tenha curvas acentuadas e que sua largura entre esses 02 pontos se mantenha constante:

Passo 02) Marque com a corda os dois pontos de medição, travando-as com as hastes na borda do rio (semelhante a imagem abaixo).

Passo 03) Meça a área da seção transversal do rio, da seguinte maneira:

  • Na mesma posição da corda, meça a profundidade do rio em vários pontos, de uma borda a outra;

  • Tente fazer medições em distâncias iguais, por exemplo, a cada 50cm faça uma medição de profundidade;

  • Com as medições em mãos, calcular a área da seção transversal pela equação:

Área = W x (h1 + h2 + h3 + hN / N)

Onde W é a largura do rio, h a profundidade de cada medição e N a quantidade de medidas da profundidade que você fez.

 

Passo 04) Encha de água a garrafa PET com aproximadamente 60% de seu volume total e solte-a antes da primeira marcação de modo que o tempo de passagem de uma corda a outra seja medido.

Passo 05) Calcule a vazão, de acordo com a formula abaixo:

Q = (0,8 x L x A)/t

Onde:

  • Q = vazão em m³/s

  • L = comprimento entre as 02 cordas em metros

  • A = área da seção transversal do rio em m²;

  • t = tempo medido em segundos;

rio-medir-vazao

 

Técnica 02

Ferramentas Necessárias:

  • Molinete (equipamento de medir velocidade da água);

  • Corda maior que a largura do rio;

  • 02 hastes de 30cm para prender as cordas na borda do rio;

Este método é bem mais preciso que a técnica 01, porém requer investimento na compra do molinete que não é tão barato.

O molinete é um equipamento capaz de medir a velocidade da água, através do giro de suas hélices. 

Molinete-medicao
Molinete

 

O procedimento de vazão para esta técnica deve seguir as seguintes etapas:

Passo 01) Marque com a corda 01 ponto de medição, travando-a com as hastes na borda do rio (semelhante a técnica 01, entretanto apenas 01 corda).

Passo 02) Meça a área da seção transversal do rio, da mesma maneira que a técnica 01:

  • Na mesma posição da corda, meça a profundidade do rio em vários pontos, de uma borda a outra;

  • Tente fazer medições em distâncias iguais, por exemplo, a cada 50cm faça uma medição de profundidade;

  • Com as medições em mãos, calcular a área da seção transversal pela equação:

Área = W x (h1 + h2 + h3 + hN / N)

Onde W é a largura do rio, h a profundidade de cada medição e N a quantidade de medidas da profundidade que você fez.

Passo 03) Meça a velocidade da água com o molinete em vários pontos do rio, variando a profundidade e posição na largura das medições. Veja na imagem abaixo, que o perfil de velocidade do rio é máximo no meio e na superfície, caindo a medida que vai para o fundo e para as bordas.

Após a medições de várias velocidades, você deve calcular a velocidade média e encontrar a vazão pela fórmula:

Q = v x A

Onde:

  • V = velocidade em m/s;

  • A = área da seção transversal em metros;

velocity-profile-river

 

02 Técnicas para medir altura manométrica:

A altura manométrica é o desnível existente entre os níveis de água do rio, ou seja, altura superior da água – altura inferior.

Técnica 01:

Ferramentas Necessárias

  • 02 varas de comprimento conhecido;

  • 01 nível;

A ideia dessa técnica é simples e basta você formar um ângulo de 90º entre as 02 varas  e contabilizar a altura. Esse processo pode ser feito continuamente até que o desnível total seja medido. Acompanhe a ilustração abaixo para ficar mais simples:

Medir-nivel-01

 

A medição começa a ser feita a partir do nível superior da água – 01 vara é posicionada no sentido horizontal e outra no sentido vertical. Para que a correta altura seja medida, o nível é colocado em cima da vara horizontal, fazendo com que ela esteja totalmente horizontal. A vara vertical mede a altura do desnível.

A medição seguinte, se inicia no ponto em que a vara vertical estava na medição anterior, e assim por diante.

 

Técnica 02:

Ferramentas Necessárias:

  • Medidor de Nível a Laser ou Ótico

  • Mira Referencial

Essa técnica é mais fácil e precisa, porém, requer a utilização de ferramentas especificas que exigem um certo investimento.

Nesse caso, tudo que se deve fazer é posicionar o nível na elevação máxima da água e encontrar o desnível na mira referencial que estará posicionada na elevação mínima da água.

Nivel-2

 

Agora, com os parâmetros de vazão e altura manométrica, você consegue estimar a potência de geração de energia pela equação abaixo:

P = Q x H x 9,81 x 0,75

Ainda tem alguma dúvida de como medir vazão ou altura manométrica? Deixe um comentário  abaixo que prontamente responderemos.

José Guilherme

José Guilherme

Engenheiro Mecânico pela Universidade Presbiteriana Mackenzie e pós-graduado em Análise Estrutural utilizando o Método dos Elementos Finitos pelo Instituto ESSS....
Saiba mais sobre o autor

10 comentários em “Como medir vazão e altura manométrica de um rio?”

  1. Avatar Renato Martins Gouvêa disse:

    Boa tarde, equipe Ensus!

    Primeiramente, gostaria de salientar que o material disponibilizado está bem didático, gostei!
    Tenho apenas uma dúvida, se por gentileza puderem esclarecer…
    …Na técnica de medir vazão (01), mais especificamente na seguinte equação: Q = (0,8 x L x A)/t, por que multiplica-se por esse fator 0,8?

    Desde já agradeço!

    Att,

    Renato Martins Gouvêa

    • Avatar Renato disse:

      Opa! Já descobri! Muito Obrigado!

    • José Guilherme José Guilherme disse:

      Renato,

      Obrigado pelo feedback.
      O fator 0,8 é prático e contabiliza uma redução na vazão medida, devido a diferença de velocidade existente no perfil do rio. Por exemplo, as velocidades existentes na superfície do rio são diferentes do fundo, e assim por diante.
      Vale lembrar que essa técnica não é a mais adequada para medições precisas de vazão, em todo caso fornece uma ideia do potencial disponível.

  2. Avatar Alceno Neres de Alencar disse:

    Boa noite. Gostaria de saber como faço pra tirar nível da água de um rio pra um barranco. Motivo colocar bomba pra irrigação.

  3. Avatar josé da silva chaves disse:

    muito bom a aula.

  4. Avatar Lazaro Quintas disse:

    Queridos, não eh opinião mas sim solicitação de parceria.
    Somos de uma universidade de Angola. Sou Director do Centro de Estudo e Investigação Cientifica da mesma Universidade. Atraves da google tivemos acesso do vooso interessante artigo da voosa empresa. Estamos a trabalhar num projecto de gestão de recursos hidricos e gostariamos ter uma cooperação co voosa instituição para uma acessoria no que diz respeito a calculos de quantidade e vazão de agua de um rio. O nosso projecto eh para criação de um plano de segurança de recursos hidricos.
    Se haver interesse do vosso lado em colaborar connosco, gostariamos ter a vossa resposta com urgencia.
    Lazaro Quintas PhD
    Ambientalista

  5. Avatar Alfredo Palavro mecabo disse:

    Gostaria de saber mais sobre a altura manometrica e como medi-la… material show de bola parabéns.

  6. Avatar Rafael de Carvalho Pinto disse:

    Bom dia,

    Onde consigo comprar o molinete para medição da vazão?

  7. Avatar Elizângela Hellen Neumeister disse:

    Olá
    Como obter a vazão de um rio sem a velocidade?

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