Explique a diferença entre vertedor e orifício quanto à posição de instalação e regime de escoamento.
Passo 1
O enunciado pede para distinguir os vertedores dos orifícios segundo dois aspectos:
- posição de instalação no canal ou reservatório;
- regime de escoamento que cada dispositivo estabelece.
O conteúdo envolvido é hidráulica de canais abertos e escoamento através de orifícios sob pressão.
Passo 2
Quanto à posição de instalação:
- o vertedor é uma barreira transversal colocada em um canal ou caixa, de modo que a lâmina d’água transborda livremente por seu bordo superior (o “crest”). Em outras palavras, o nível d’água coincide com a borda do vertedor e o fluxo tem superfície livre sobre ele.
- o orifício é uma abertura recortada em uma parede (lateral ou inferior) de um tanque, canal ou adutora. Está totalmente submerso, de modo que existe uma diferença de pressão entre o lado de entrada (pressurizado pelo nível de jusante ou volume) e o lado de saída.
Passo 3
Quanto ao regime de escoamento:
- no vertedor o escoamento é de canal aberto, e a borda do vertedor funciona como seção crítica: a profundidade ali atinge a profundidade crítica
, onde a energia específica é mínima e a velocidade satisfaz
O lançamento forma uma “lâmina” que se desacopla do corpo principal de água, caracterizando escoamento livre e turbulento acima do bordo.
- no orifício o escoamento é forçado e geralmente turbulento, passando pela contração até a vena contracta. A vazão
depende do coeficiente de descarga e da cabeça que atua sobre o orifício:
onde
é a área do orifício e não há superfície livre na secção de controle, mas sim um campo de pressão.
Passo 4
Portanto, a grande diferença está em que o vertedor impõe escoamento de canal aberto, formando uma lâmina livre e condição crítica no seu bordo, enquanto o orifício cria escoamento pressurizado, sujeito à cabeça hidráulica e à contração em vena contracta, sem superfície livre na secção de saída.
Resposta
O vertedor é uma barreira em canal aberto que gera condição crítica e lâmina livre sobre seu bordo; o orifício é uma abertura submersa em parede, com escoamento forçado sob pressão, contração em vena contracta e sem superfície livre no ponto de controle.