Vazão de Vertedouro (Creager/Ogee)
Calcula a vazão sobre um vertedouro de soleira espessa tipo Creager/ogee de barragem, Q = C·L·H^1,5, a partir do coeficiente de descarga C (tipicamente 2,0 a 2,2 no SI para perfis ogee bem projetados), do comprimento da soleira L (m) e da carga hidráulica H sobre a crista (m). O vertedouro (extravasor) é o órgão de segurança mais crítico de uma barragem: é por ele que as cheias são liberadas com segurança, evitando o galgamento (overtopping) do barramento — a principal causa de ruptura de barragens. O perfil Creager/ogee tem a forma da face inferior de uma lâmina vertente livre, o que maximiza a descarga e mantém a pressão sobre a soleira próxima da atmosférica (evitando cavitação). O coeficiente C já incorpora a aceleração da gravidade e os efeitos de aproximação, sendo maior que o de um vertedor retangular de soleira delgada. O dimensionamento do vertedouro parte da cheia de projeto (frequentemente a cheia decamilenar ou a PMF — cheia máxima provável) e define o comprimento da soleira necessário. Informe o coeficiente de descarga, o comprimento da soleira e a carga hidráulica.
Resultado
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Vazão de vertedouro (Creager/ogee)
O vertedouro (extravasor) é o órgão de segurança mais importante de uma barragem: é por onde as cheias escoam de forma controlada, evitando o galgamento (overtopping) do barramento — a causa nº 1 de ruptura de barragens no mundo. A vazão sobre um vertedouro de perfil Creager/ogee é Q = C·L·H^1,5, onde C é o coeficiente de descarga (2,0 a 2,2 no SI), L o comprimento da soleira e H a carga sobre a crista. O perfil ogee tem a forma da face inferior de uma lâmina vertente livre: assim a água adere à soleira sem se descolar, maximizando a descarga e mantendo a pressão próxima da atmosférica (o que evita a cavitação, que destruiria o concreto). O coeficiente C já embute a gravidade e os efeitos de aproximação, sendo por isso maior que o de um vertedor retangular de soleira delgada. O dimensionamento do vertedouro parte da cheia de projeto — frequentemente a cheia decamilenar (TR 10.000 anos) ou a PMF (cheia máxima provável, para grandes barragens) — e calcula o comprimento de soleira necessário para liberar essa vazão sem que o nível do reservatório suba a ponto de galgar a crista da barragem. Errar para menos é catastrófico; por isso o vertedouro costuma ser superdimensionado. Informe o coeficiente de descarga, o comprimento da soleira e a carga hidráulica.
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Comprimento do Ressalto Hidráulico
Estima o comprimento de um ressalto hidráulico, L ≈ 6,9·(y₂ − y₁), pela fórmula empírica clássica, a partir das profundidades conjugadas de montante y₁ e de jusante y₂. Diferente das alturas conjugadas (que vêm da quantidade de movimento), o comprimento do ressalto é um valor empírico, obtido de ensaios de laboratório, pois o ressalto não tem um fim matematicamente nítido — define-se seu comprimento como a distância da face de montante até o ponto onde a superfície se estabiliza. Várias fórmulas existem (Smetana ≈ 6(y₂−y₁), USBR em função de Fr, Elevatorski ≈ 6,9(y₂−y₁)); todas dão a ordem de grandeza necessária para o projeto. O comprimento do ressalto é o parâmetro que define o tamanho da bacia de dissipação a jusante de um vertedouro: a bacia precisa ser longa o suficiente para conter todo o ressalto, garantindo que a dissipação de energia se complete dentro da estrutura revestida (de concreto resistente à erosão) antes de a água retornar ao leito natural do rio. Subdimensionar a bacia joga o fim do ressalto — ainda turbulento e erosivo — sobre o leito desprotegido. Informe as profundidades conjugadas de montante e de jusante.
Energia Dissipada no Ressalto Hidráulico
Calcula a energia específica dissipada em um ressalto hidráulico, ΔE = (y₂ − y₁)³ ÷ (4·y₁·y₂), a partir das profundidades conjugadas de montante y₁ (supercrítica) e jusante y₂ (subcrítica). O ressalto hidráulico é um dos dissipadores de energia mais eficientes da engenharia hidráulica: a turbulência intensa na transição entre os regimes rápido e lento converte energia cinética em calor e som, removendo o excesso de energia do escoamento. Essa perda de carga ΔE é exatamente o que se busca a jusante de vertedouros, comportas e descargas de fundo de barragens — a água chega com energia altíssima (capaz de escavar o leito do rio e comprometer a fundação da estrutura), e a bacia de dissipação induz o ressalto para 'queimar' essa energia de forma controlada, devolvendo ao rio um escoamento manso. Quanto maior o número de Froude incidente (maior a diferença entre y₁ e y₂), maior a fração de energia dissipada — ressaltos com Fr > 9 chegam a dissipar 85% da energia. Informe as profundidades conjugadas de montante e de jusante.
Tempo de Detenção Hidráulica (TDH)
Calcula o tempo de detenção hidráulica (TDH) de um reator ou tanque, TDH = volume ÷ vazão, dividindo o volume útil (m³) pela vazão afluente (m³/h). O resultado, em horas, representa o tempo médio que o líquido permanece na unidade e é decisivo no projeto de decantadores, reatores anaeróbios, lagoas e tanques de aeração: tempos curtos não permitem que reações ou sedimentação se completem, e tempos longos aumentam custo e área. Informe o volume útil e a vazão de entrada.
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