Figura 1. Um riacho de montanha fluindo.

O fluxo é o volume total de um fluido que passa por um ponto fixo em um rio ou córrego ao longo do tempo. É comparável à velocidade na qual um volume de fluido viaja, conforme visto na Figura 1. As taxas de fluxo volumétrico podem ser medidas em várias unidades de volume/tempo, como:

  • Litros por segundo (L/s)
  • Pés cúbicos por segundo (ft³/s)
  • Galões por minuto (gal/min)
  • Metros cúbicos por segundo (m³/s)

Ferramentas domésticas ou medidores especializados podem ser usados para encontrar vazões para tubulações, sistemas de esgoto e eletrodomésticos. As pessoas usam dados de vazão para sistemas micro -hidro, sistemas de águas residuais, captação de água da chuva, auditoria de água, taxas de sedimentação, estatísticas do lençol freático e outras informações relacionadas à água. Para encontrar o fluxo de corpos d'água maiores, como grandes rios ou atrás de barragens, são usados medidores.

Esta página descreve métodos de baixa tecnologia para determinar a vazão de pequenos córregos e rios, bem como outras ferramentas que podem ser usadas para esse fim.

Método 1: método do bucket[edit | edit source]

Figura 2. Encontrando a vazão usando um balde.

O método do balde é uma maneira simples de medir a vazão usando utensílios domésticos. Requer um cronômetro, um balde grande e, de preferência, duas a três pessoas. Para medir a vazão usando o método do balde:

  1. Meça o volume do balde ou recipiente. Tenha em mente que um balde típico de 5 galões geralmente é menor que 5 galões.
  2. Encontre um local ao longo do córrego que tenha uma cachoeira. Se nenhum for encontrado, uma cachoeira pode ser construída usando um açude (veja a Figura 4).
  3. Com um cronômetro, marque quanto tempo a cachoeira leva para encher o balde com água. Inicie o cronômetro simultaneamente com o início do enchimento do balde e pare o cronômetro quando o balde estiver cheio. O balde não deve ser enchido segurando-o abaixo da superfície do córrego porque não é a vazão real.
  4. Registre o tempo que leva para encher o balde.
  5. Repita os passos dois e três cerca de seis ou sete vezes e tire a média. É uma boa ideia fazer alguns testes antes de registrar quaisquer dados para que se possa ter uma ideia do tempo e das medições necessárias.
  6. Apenas elimine os dados se surgirem problemas maiores, como detritos do fluxo que interferem no fluxo.
  7. A vazão é o volume do balde dividido pelo tempo médio que levou para encher o balde.
Dados do método de bucket para fluxo (exemplo)
Número do teste Tempo (segundos) Volume do balde (galões)
1 13.2 5
2 14 5
3 14,5 5
4 13 5
5 13,4 5
6 13.1 5

Aqui está um exemplo usando dados encontrados para a vazão do Jolly Giant Creek em Cal Poly Humboldt: Usando esses dados, a vazão volumétrica (Q) é igual ao volume do balde (V) dividido pelo tempo médio ( t).

[math]\displaystyle{ Q=v/t }[/math]

Onde [math]\displaystyle{ t=\frac{13.2s+14s+14.5s+13s+13.4s+13.1s}{6 trials}=13.5 seconds }[/math]

então [math]\displaystyle{ t = 13.5 seconds }[/math] e [math]\displaystyle{ V = 5 gallons }[/math]

[math]\displaystyle{ Q = \frac{V}{t}= \frac{5 gallons}{13.5 seconds} = 0.37 \frac{gallons}{second} }[/math]

Portanto, a taxa de fluxo é de 0,37 galões/segundo ou Q = 0,37 gal/s * 60 seg/min = 22,2 galões/minuto.

Portanto, a vazão (Q) é 22,2 GPM.

Método 2: método flutuante[edit | edit source]

Figura 3. Encontrando a vazão usando uma bóia e uma régua.

O método de flutuação (também conhecido como método de seção transversal) é usado para medir a vazão de córregos e rios maiores. Ela é encontrada multiplicando-se a área da seção transversal do córrego pela velocidade da água. Para medir a vazão usando o método de flutuação:

  1. Localize um ponto no córrego que atuará como a seção transversal do córrego.
  2. Usando uma régua, ou algum outro meio de medição, meça a profundidade do córrego em intervalos iguais ao longo da largura do córrego (veja a Figura 3). Este método é semelhante ao cálculo manual de uma soma de Riemann para a largura do rio.
  3. Uma vez que esses dados são coletados, multiplique cada profundidade pelo intervalo em que foi coletada e some todos os valores. Este cálculo é a área de uma seção transversal do fluxo.
  4. Decida sobre um comprimento do córrego, normalmente maior que a largura do rio, para enviar um objeto flutuante para baixo (laranjas funcionam muito bem).
  5. Usando um cronômetro, meça o tempo que o flutuador leva para percorrer o comprimento do fluxo a partir do passo 4.
  6. Repita a etapa cinco 5 a 10 vezes e determine o tempo médio necessário para a boia percorrer o fluxo. Jogue a boia na água a diferentes distâncias da costa para obter uma média mais precisa.
  7. Divida o comprimento do fluxo encontrado no passo 4 pelo tempo médio no passo 6 para determinar a velocidade média do fluxo.
  8. A velocidade encontrada no passo 7 deve ser multiplicada por um fator de correção de atrito. Como o topo de um fluxo flui mais rápido que o fundo devido ao atrito contra o leito do fluxo, o fator de correção de atrito equilibra o fluxo. Para fundos ásperos ou rochosos, multiplique a velocidade por 0,85. Para condições de leito rochoso liso, lamacento, arenoso ou liso, multiplique a velocidade por um fator de correção de 0,9.
  9. A velocidade corrigida multiplicada pela área da seção transversal produz a taxa de fluxo em volume/tempo. (Certifique-se de manter unidades consistentes de comprimento/distância ao medir a seção transversal e a velocidade, por exemplo, metros, pés)

Método 3: Açudes[edit | edit source]

Figura 4: Um exemplo de um açude com entalhe em V.

Açudes são pequenas barragens que podem ser usadas na medição de vazão para córregos de pequeno a médio porte (alguns metros ou mais largos). Eles permitem que o transbordamento do córrego se espalhe por cima do açude, criando uma cachoeira, como visto na Figura 4. Os açudes aumentam a mudança na elevação tornando o escoamento mais consistente o que torna as medições de vazão mais precisas. No entanto, é muito importante que toda a água do córrego seja direcionada para o açude para que ele represente com precisão o fluxo do córrego. Também é importante evitar que os sedimentos se acumulem atrás do açude. Açudes com crista afiada funcionam melhor. Existem muitos tipos diferentes de açudes que incluem açudes com crista larga, açudes com crista afiada, açudes combinados, açudes com entalhe em V e açudes com perda mínima de energia.

Método 4: Medidores[edit | edit source]

Os medidores são dispositivos que medem o fluxo da corrente medindo diretamente a corrente. Existem muitos tipos diferentes de medidores, os mais comuns são o medidor Pigmeu, o medidor de vórtice, a sonda de fluxo e o medidor de corrente: eles são descritos brevemente abaixo.

Leitura adicional[edit | edit source]

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Referências[edit | edit source]

  1. Geo-Scientific Ltd. (2001). Flow and Current Meters. Retrieved November 7, 2009, from Geo-Scientific Ltd. website: http://www.geoscientific.com/flowcurrent/index.html
  2. Cahner Publishing Company. (1984, November 21). Liquid Flowmeters. Retrieved October 28, 2009, from Omega Engineering website: http://web.archive.org/web/20170909023441/http://www.omega.com:80/techref/flowcontrol.html
  3. Geo Scientific Ltd. (2001). Global Flow Probe. Retrieved November 7, 2009, from Geo Scientific Ltd. website: http://www.geoscientific.com/flowcurrent/Flow_Probe.html
  4. Geo Scientific Ltd. (2001). Swoffer Current Meter. Retrieved November 4, 2009, from Geo Scientific Ltd. website: http://www.geoscientific.com/flowcurrent/Swoffer2100_CurrentMeter.html