Estimativa de velocidades superficiais e vazão em canais usando velocimetria por imagem

Abstract

A vazão é uma grandeza de grande importância no estudo do ciclo hidrológico, sendo seu conhecimento essencial para o desenvolvimento de diversas atividades socioeconômicas. Atualmente, existem diversos equipamentos para medição de vazão, dentro os quais mais utilizados pode-se citar molinete e ADCP. Ainda que sejam métodos bastante eficientes e amplamente usados, medições com esses aparelhos tem certas complicações e limitações. Além do preço de aquisição dos materiais, treinamento necessário e dificuldade nas medições, esses métodos não encontram aplicações em eventos extremos, ou seja, cheias em que as condições coloquem em risco os aparelhos ou usuários, por se tratar de métodos intrusivos. Além disso, muitas vezes as velocidades nesses eventos ultrapassam a capacidade de medição desses aparelhos. Cheias relâmpago são outro tipo de situação que dificulta dos equipamentos supracitados, devido a logística demorada para realização de medições. Assim, surgiu a necessidade de desenvolver um método que possibilitasse medição de vazões de forma rápida, simples e segura. Uma solução para isso foi buscada através de um método de processamento de imagens, que consistia na medição de velocidades em um escoamento a partir do deslocamento de frames de um vídeo. O PIV (Particle Image Veocimetry) surgiu inicialmente como um método para estudo de fluxos turbulentos, tendo começo nos trabalhos de Adrian (1984) e Pickering e Halliwel (1984). Fujita (1994) e Aya (1994) aplicaram esse método a larga escala, surgindo o LSPIV (Large Scale Particle Velocimetry), medindo velocidades superficiais em rios. Desde então esse método vem sendo aplicado com uma certa taxa de sucesso em situação de campo e laboratório. O desenvolvimento tecnológico recente, como melhoria das câmeras, desenvolvimento dos smartphones, uso de drone, traz facilidades para o uso do método. O objetivo deste trabalho é aplicar o LSPIV em situações de laboratório e campo e avaliar sua eficiência das medições, comparando-o com diferentes métodos. Foram feitas medições e filmagens em diferentes situações, onde os vídeos foram processados com os softwares PIVLab e RIVeR, e os resultados posteriormente analisados e comparados com a teoria e outros resultados experimentais.