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A Figura abaixo serve de roteiro para o início de um pequeno projeto de drenagem urbana. No passo 1 calcula-se a vazão de projeto (Q), com a fórmula Racional, tomando-se o coeficiente de escoamento (C) de acordo com a densidade demográfica, a intensidade máxima da chuva (I) pela equação intensidade-duração-frequência do local e tempo de recorrência de 10 anos, e a área da bacia (A) segundo a linha vermelha do último croqui à direita.

No passo 2 calcula-se o raio hidráulico (R = A/P) admitindo-se que a lâmina máxima no tubo seja de 94% e o diâmetro do tubo de concreto (D) é arbitrado e confirmado ou não no passo 4.

No passo 3 calcula-se a velocidade do fluxo (V), levando em conta a rugosidade do tubo (n), o raio hidráulico (R) e a declividade do tubo (I), tomada igual ao do terreno (ou não). Se for menor que a máxima permitida para o concreto (5 m/s) OK e, do contrário, diminui-se.

No passo 4 confirma-se se o diâmetro inicialmente arbitrado atende ao projeto. A área molhada média, função da geometria da seção, é mostrada logo acima do croqui da área.

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Comentário de Rodolfo Geiser em 22 janeiro 2019 às 15:39

José Luiz, Sempre bacana seu trabalho. Simpático seu desapego. Muito importante também. Forte abraço, Rodolfo

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 22 janeiro 2019 às 15:14

COLETA DE SEDIMENTOS

As medições de transporte e coleta de sedimentos nos rios são de grande importância nos cálculos de assoreamento de reservatórios e no monitoramento da erosão em bacias hidrográficas, bem como do leito fluvial. A capacidade do leito do rio em transportar sedimentos, depende da velocidade do escoamento e do volume escoado (vazão líquida) pois, quanto maior a descarga, maior a energia para transportar os sedimentos (Back, 2006).

Tipos de Amostradores

Os equipamentos para coleta de amostras de sedimentos em suspensão são do tipo integradores na vertical, acumulando uma mistura água-sedimento obtida com um movimento constante ascendente e/ou descendente, desde a superfície até o leito ou bem próximo deste.

Existem diversos tipos, que podem ser usados na amostragem por integração vertical e, os mais usados são:

a) DH-48: modelo do tipo leve, com haste para medições a vau (à pé) em rios rasos (profundidade de até 1,5 m e velocidade média do fluxo inferior a 1 m/s);

b) DH-59: para obtenção de amostras de sedimentos em suspensão em rios de baixa velocidade e profundidade de até 4,5 m;

c) DH-49: para profundidades de até 4,5 m em rios de maior velocidade;

d) Amostrador de saca: que possui volume de amostra maior (4 litros) e permite a coleta em rios de maior profundidade; e

e) Coletor de amostra de água: do tipo de cilindro horizontal para amostragem pontual instantânea, operando com mensageiro que dispara 2 válvulas especiais de borracha que vedam as extremidades quando o gatilho é disparado.

Normas Técnicas da ANA (1)

Os métodos ou técnicas de amostragem são: pontual instantâneo, pontual por integração e integração na vertical. Em todos esses métodos deve sempre ser obedecido os limites de profundidade máxima e os limites mínimos e máximos de velocidade do fluxo para cada amostrador de sedimentos utilizado nas medições.

As amostragens pontuais são utilizadas somente em trabalhos específicos ou científicos, sendo a mais rotineira a integração na vertical, porque permite a obtenção da concentração e da granulometria média na vertical. Na amostragem por integração a amostra é coletada em um certo tempo, normalmente superior a 10s, o que permite a determinação da concentração média mais representativa do que a pontual.

A amostragem é feita em várias verticais para permitir a obtenção de valores médios em toda a seção, vez que a distribuição de sedimentos é variável em toda a largura do rio e em profundidade.

Além da necessidade de fazer amostragens em verticais ao longo de toda a seção transversal, tanto em largura quanto em profundidade, deve-se que ter o cuidado de coletar amostras com quantidade suficiente para que sejam realizadas análises com a precisão desejada.

Outras orientações (2)

A descarga em suspensão (1) é efetuada para o conhecimento do valor do transporte em suspensão, concentração de sedimentos e da distribuição granulométrica. É a fase predominante das medições, uma vez que o rio transporta sempre uma maior carga em suspensão. É estimado que na maior parte dos cursos d’água essa parcela representa mais de 90% da descarga sólida total, no entanto, medições sucessivas demonstram que pode haver rios com descarga de arrasto de maior valor, em determinada posição do curso d’água, ocorrendo casos que igualam ou mesmo superam a descarga em suspensão. É o que ocorre em rios de águas límpidas e muito material grosso no leito. A coleta de amostra de sedimentos em suspensão é feita utilizando-se o amostrador de sedimentos DH-59.

Na amostragem por integração na vertical, a mistura água-sedimento é acumulada continuamente no recipiente, e o amostrador se move verticalmente em uma velocidade de trânsito constante entre a superfície e um ponto a poucos centímetros acima do leito, entrando a mistura numa velocidade quase igual à velocidade instantânea da corrente em cada ponto na vertical. Esse procedimento é conhecido como IVT, Igual Velocidade de Trânsito (do inglês, ETR, Equal Transit Rate). Normalmente, o amostrador não deve tocar o leito para não correr o risco de coletar sedimento de arrasto.

Após o ensaio de medição de vazão é iniciado o processo de coleta de sedimentos, aproveitando o cabo de aço previamente montado e o guincho fluviométrico instalado no barco.

Para realizar o processo, o operador, depois de ter o amostrador devidamente montado no guincho e com o barco na seção determinada para a coleta, zera o medidor de profundidade do guincho com o bico do amostrador de sedimento na superfície da água, descendo o aparelho até o fundo para medir a profundidade. Depois de subir o aparelho, esvazia-se a garrafa e zera novamente o medidor juntamente com um cronômetro que será usado para medir o tempo de subida e descida do amostrador, sendo que o bico deve ficar ligeiramente superior ao nível da água.

Dá-se então a partida ao cronômetro e simultaneamente vai-se mergulhando o aparelho com velocidade uniforme até que toque o leito, faz-se então a reversão do amostrador, subindo em velocidade uniforme até que o bico apareça na superfície, parando-se o cronômetro nesse instante.

Para a retirada da amostra, pressiona-se a cauda do amostrador de modo que sua abertura de entrada fique para cima e assim abre-se o aparelho e é retirada a amostra. A garrafa deve estar no máximo com dois terços do seu total preenchida e no mínimo com a metade, repetindo-se a operação se estiver com mais ou menos água, variando o tempo de coleta conforme o caso.

 

REFERÊNCIAS:

(1)

http://arquivos.ana.gov.br/infohidrologicas/cadastro/OrientacoesPar...

(2)

http://morhis.sites.ufms.br/files/2016/10/Relat%C3%B3rio-Final_Math...

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 22 janeiro 2019 às 8:20

AMOSTRADOR DH-59

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 22 janeiro 2019 às 8:12

UM CASO PRÁTICO DE MEDIÇÃO DE DESCARGA SÓLIDA EM RIO

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 21 janeiro 2019 às 8:16

DESCARGA SÓLIDA

A medição da vazão de um rio chama-se descarga líquida e, em contraposição, a medição de sedimentos é conhecida como descarga sólida. A forma, tamanho e comportamento dessas partículas sólidas nos rios são variados, e os 3 tipos principais de movimentos das mesmas são mostrados na Figura abaixo.

Os sedimentos são responsáveis, entre outros fenômenos,  pela deposição de terra/lama nos trechos com baixa velocidade média do fluxo, como nas barragens, ao ponto de as tornarem inoperantes por ocuparem todo o seu volume útil, se não forem previstos dispositivos de descarga periódica no fundo.

A produção de sedimentos varia com o material de que é formada a rocha ou camada que a originou, bem como com a vazão, declividade, sinuosidade do rio e outros parâmetros. Para se avaliar a produção de sedimentos, a tabela abaixo nos dá uma boa indicação.

Assim, a produção de sedimentos em alguns rios conhecidos é mostrada na Figura abaixo, cujas colunas retratam, da esquerda para a direita: Rio, Área de drenagem, Vazão média, Sedimentos em suspensão, Elementos dissolvidos e Porcentagem do total de sólidos  carreados na solução. Observe que o Rio Amazonas transporta, por ano, cerca de 900 milhões de toneladas de resíduos sólidos em suspensão (acima dos 500 mi t/ano da Tabela acima).

Métodos de cálculo:

Existem vários métodos de cálculo da descarga sólida, entre os quais, o mais simples é o Método Simplificado de Colby (1), mostrado num rio hipotético na Figura abaixo:

REFERÊNCIA:

(1) http://onlinecalc.sdsu.edu/enlineacolby.php

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 19 janeiro 2019 às 10:42

CANAL ON LINE

A Figura abaixo mostra os mesmos resultados feitos com a calculadora on line (1) disponível na Internet.

NOTA: Compare os resultados com os da planilha anterior do post CANAL DE SEÇÃO TRAPEZOIDAL.

REFERÊNCIA:

(1) http://onlinecalc.sdsu.edu/canalenlinea01.php

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 17 janeiro 2019 às 8:30

CANAL DE SEÇÃO TRAPEZOIDAL

A Figura abaixo mostra o dimensionamento hidráulico de um canal de seção trapezoidal para transportar a vazão de 30 m³/s, conhecidas: a declividade, a base menor e a inclinação dos taludes. Na linha 10 (dígitos em vermelho) a altura da lâmina d´água (y = 2,10 m) é achada por tentativas. Arbitra-se inicialmente um valor qualquer (2 m, p.ex.) e observa-se se a vazão bate com a do projeto. O formulário está no pé da planilha.

Bom proveito.

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 14 janeiro 2019 às 14:20

CARGA NA ENTRADA DE BUEIROS

A altura da lâmina d´água na entrada de um bueiro qualquer é fundamental para o seu cálculo hidráulico pois, dependendo dela, ele irá trabalhar como orifício (submerso) ou como vertedor (não submerso).

A Figura abaixo resume os cálculos apresentados no item 7.28 (Seção de controle na entrada), do Capítulo 07 - Bueiro ou travessia do Curso de Manejo de Águas Pluviais do Engenheiro Plínio Tomaz (pág. 62/144).

A Figura abaixo mostra a complexidade no cálculo de bueiros, dadas as combinações das alturas d´água na entrada e na saída do mesmo.

A Figura abaixo apresenta os 6 tipos de bueiros que atendem às regras mostradas acima.

O Fluxograma em anexo, publicado na Revista DAE (São Paulo) facilita os cálculos.(1)

REFERÊNCIA:

(1) Revista DAE, São Paulo

http://revistadae.com.br/artigos/artigo_edicao_104_n_355.pdf

Comentário de Rodolfo Geiser em 8 janeiro 2019 às 16:12

José Luiz, abraço, Rodolfo

Comentário de JOSÉ LUIZ VIANA DO COUTO em 8 janeiro 2019 às 15:51

CANAL COM AJUDA DE ÁBACO

A Figura abaixo apresenta um roteiro de cálculo para o dimensionamento hidráulico de um bueiro de seção circular, que se utiliza de uma Tabela e um Ábaco para o cálculo da velocidade média do fluxo, estando a lâmina d´água a 80% do diâmetro.

Bom proveito.

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