Doutoramento em Ciências Agrárias e Ambientais
Vazão em soleiras controladas ou não por comportas
Carlos Otero Silva

Orientação:  Manuel Rijo

Os controladores de caudal, normalmente implementados em sistemas Supervisory control and data acquisition  (SCADA), apresentam uma grande relevância no controlo automático de acudais de adução. Para garantir que os controladores de caudal sejam fiáveis em todo o seu domínio de funcionamento (em situações de escoamento com ressalto livre ou submerso e de transição entre escoamentos) foram comparados os resultados dos ensaios experimentais com diferentes métodos de cálculo da vazão em comportas e/ou sobre soleiras.

O programa de ensaios foi realizado nos canais laboratorial e experimental da Universidade de Évora. Foram realizados ensaios em comportas planas verticais e em soleiras do tipo Waterways Experimental Station  (WES) controladas ou não por comportas. Em ambos os casos, foram contempladas as situações de escoamento com ressalto livre e submerso.

Os resultados obtidos mostram que: a) para as comportas, o método Rajaratnam e Subramanya (1967a) conduz a bons resultados com um erro percentual médio absoluto MAPE < 1% para o escoamento com ressalto livre e MAPE < 4% para o submerso; a transição entre escoamentos foi identificada corretamente por este método; b) para as soleiras, obtiveram-se bons resultados para o escoamento com ressalto livre para o método USACE (1987), com MAPE < 2%, e para o submerso através do método Alves e Martins (2011), com MAPE < 5%; a transição entre escoamentos pode ser considerada adequada de acordo com a curva experimental de Grace (1963); c) para soleiras controladas por comporta, conseguiram-se bons resultados para o escoamento com ressalto livre recorrendo à equação dos orifícios de pequenas dimensões, com MAPE < 1,5%, e para o submerso com a equação dos orifícios totalmente submersos com MAPE < 1.6%; em ambos os casos foi necessária a calibração do coeficiente de vazão; a transição entre escoamentos foi adequada pelo método de Grace (1963).

Com base nos resultados obtidos, foi possível definir um algoritmo de caudal universal para comportas e/ou soleiras que permite a determinação da vazão para as situações de escoamento com ressalto livre e submerso incluindo a transição entre escoamentos.

Palavras-chave:  Equações de vazão, soleiras espessa, ressalto hidráulico livre e submerso, comporta, comporta plana vertical.