Medição de Vazão de um Rio

O roteiro da Experiência – Medição de Vazão de um Rio do Laboratório de Hidráulica da UFPB tem como objetivo principal realizar a medição da vazão do rio Mamuaba (que fornece água para o município de João Pessoa – PB) por meio de etapas integradas que iniciam com a definição da topografia do leito, obtida pela batimetria, onde se medem as profundidades em pontos específicos da seção transversal. Em seguida, registra-se a velocidade do escoamento em cada ponto marcado, utilizando o número de voltas de um molinete ou a leitura direta de um medidor eletromagnético.

1. Objetivos:

• Definir a topografia do leito do rio por meio da batimetria, que consiste na medição das profundidades em pontos específicos;
• Registrar o número de voltas no molinete ou a velocidade obtida por meio do uso de um medidor eletromagnético em cada local marcado;
• Utilizar a equação do molinete para determinar a velocidade em cada ponto medido;
• Calcular a velocidade média em cada ponto, se múltiplas medições de dados foram realizadas;
• Calcular a vazão em cada seção e a vazão total do rio.

2. Base Teórica:

• Métodos de Medição de Velocidade – Técnicas para determinar a velocidade do escoamento em pontos específicos, como o uso de molinetes (mecânicos) ou medidores eletromagnéticos (sem partes móveis), adequados a diferentes condições de campo.
• Equação do Molinete – Relação empírica que converte o número de rotações da hélice do molinete em velocidade do fluxo, utilizando constantes de calibração obtidas previamente.
• Número de Verticais e Espaçamento – Definição da quantidade e posição das verticais de medição de acordo com a largura do rio, garantindo representatividade e precisão no cálculo da vazão.
• Método da Seção Média – Procedimento que divide a seção transversal em segmentos delimitados por duas verticais consecutivas, calculando a vazão parcial de cada um e somando-as para obter a vazão total.
• Método da Seção Intermediária – Alternativa de cálculo em que cada vertical representa o centro de um segmento, considerando meias larguras adjacentes e assumindo velocidade nula nas margens.
• Correção de Velocidade com Flutuadores – Uso de objetos flutuantes para estimar a velocidade superficial quando não é possível usar medidores de corrente, aplicando um coeficiente de correção para estimar a velocidade média.

3. Equipamentos:

• Balde;
• Mangueira de nível;
• Micromolinete e/ou Eletromagnético;
• 2 Trenas;
• Estaca para fixar a trena (caso não haja local para prender a trena);
• Prancheta, planilha e caneta;
• Um objeto flutuante;
• Cronometro.

4. Procedimento:

• Definição do local de medição – Escolher um trecho do rio com fluxo uniforme, sem obstáculos ou zonas de turbulência, garantindo fácil acesso e visibilidade para instalação dos equipamentos e execução das medições.
• Medição da largura do rio – Determinar a distância entre as margens utilizando trena ou fita graduada, dividindo a seção transversal em verticais de medição conforme a largura total.
• Medição da profundidade – Medir a lâmina d’água em cada vertical definida, utilizando haste graduada ou ecobatímetro, garantindo leituras precisas e repetidas para reduzir erros.
• Medição da velocidade do fluxo – Realizar a medição da velocidade pontual em cada vertical utilizando molinete ou medidor eletromagnético, ajustando a profundidade de leitura conforme a profundidade total.
• Aplicação da equação do molinete – Converter o número de voltas registradas pela hélice em valores de velocidade, empregando os coeficientes de calibração do equipamento.
• Cálculo da velocidade média por vertical – Obter a média das velocidades medidas (em um ou dois pontos de profundidade) para representar a velocidade do escoamento em cada vertical.
• Cálculo da vazão por segmento – Determinar a vazão parcial de cada segmento da seção transversal utilizando métodos como o da Seção Média ou Seção Intermediária, multiplicando a área do segmento pela velocidade média.
• Cálculo da vazão total do rio – Somar as vazões parciais obtidas em todos os segmentos para determinar a vazão total no trecho estudado.

5. Resultados Esperados:

• Vazão média do trecho medido – Valor obtido a partir dos métodos aplicados, representando a quantidade de água escoando no rio no momento da medição.
• Identificação das variações de vazão ao longo da seção transversal – Determinação das subseções com maiores e menores contribuições para a vazão total.
• Comparação com as demandas de uso da água – Avaliação da capacidade do rio em atender às demandas de abastecimento público, industrial e ambiental.
• Pontos críticos e possíveis impactos – Localização de áreas com baixa vazão ou alterações significativas no fluxo que possam indicar problemas hidráulicos ou ambientais.
• Subsídios para a gestão sustentável – Informações para orientar ações de manejo, preservação de nascentes e controle de cheias, garantindo uso racional e conservação dos recursos hídricos.

6. Discussão e Conclusão:

O experimento tem como finalidade a obtenção de dados de profundidade e velocidade, visando o cálculo da vazão total no trecho estudado. Tais resultados possibilitarão a análise do comportamento hidráulico do rio, bem como a identificação de variações ao longo da seção transversal.

As informações levantadas servirão de base para que os discentes desenvolvam as discussões e conclusões, considerando a influência das características do leito e do escoamento na distribuição da vazão e suas implicações para a gestão dos recursos hídricos.

TESTE DE MEDIÇÃO DE VAZÃO DE UM RIO – Download do Roteiro: 

TESTE DE MEDIÇÃO DE VAZÃO DE UM RIO – Download das Planilhas.