VertedourosAeração e Aspectos Operativos

Aluno: Leandro Clemente Hikaru Kaku de Oliveira

Agenda

Cavitação – Um breve resumo

Redução dos efeitos da Cavitação

Aeração

Aspectos Operativos de vertedouros e monitoramento

Conclusões

Referências Bibliográficas

Cavitação – Um breve resumo

Líquido - Gasoso

Cavitação – Um breve resumoGráfico de Pressão de Vapor

Cavitação – Um breve resumo

Lei de Lavoisier

Conservação das Massas

Equação de Bernoulli

Maior velocidade

Menor pressão

Ponto de Vaporização MENOR

Cavitação – Um breve resumo

Fonte: Schulz et al., 2010, página 2)

Melhorar o acabamento das superfícies

Juntas de construção perfeitamente niveladas

Limitação da velocidade do escoamento: rampas ou túneis menos inclinados

Redução dos efeitos da Cavitação

Modificação do número crítico de cavitação

Contribuição: Google

Redução dos efeitos da Cavitação

Aumento da resistência do concreto

Revestimento de aço;

Concretos impregnados com polímeros e resinas epóxi;

Concretos com fibras (fiber reinforced concrete);

Contribuição: Google

Redução dos efeitos da Cavitação

Controle da posição do colapso das cavidades

Deslocamento das Bolhas de Cavitação/Vapor

Implosões longe das superfícies sólidas

Aeração

“Absorção de ar pela água”

Aeração

Menores custos para implementação do sistema

Aeração é efetuada próxima a região ao fundo do canal

Há dois tipo de aeração: Natural e Induzida

Aeração Natural

Para velocidades de até 10 m/s a Aeração Natural mostra-se eficiente

Aeração Induzida

Tolerância crítica quanto a cavitação para velocidades entre 20 e 30 m/s

Custo de materiais mais elevados

-Peterka (1953) - 7% a 8% da % de Ar praticamente eliminaram as ações corrosivas da cavitação;

-Russel e Sheenan (1974) - 5% a 7% da % de Ar praticamente eliminaram as ações corrosivas da cavitação;

Aeradores de Fundo

Características Distintas do Aerador

Redução da pressão é limitada pelo ar Absorção dos impactos das implosões pelas bolhas de ar

Exemplo de aerador – 1:35

até 2:53

Aeradores de Fundo

Tipos de Aeradores de fundo

Projeto do Aerador- Parâmetros de Escoamento no Canal

Velocidades e Pressões Quantidade de ar requerida Geometria do aerador

Finalidades do Aerador

Produzir uma subpressão local de modo que o ar seja succionado em direção à água

Fornecer a quantidade de ar necessária ao longo de todo o escoamento de modo a evitar a ocorrência de erosão por cavitação

Tipos de Aeradores de fundoDefletor

Executado com materiais metálicos Altura: 0,1m a 1m Vantagem: Eficiente mesmo com altura baixa Desvantagem: Aumento da velocidade do fluido

Ranhuras Altura: 1m a 2,5m Desvantagem: Pouco contato da camada inferior com o ar

Degrau Altura: 1m a 2m Bons resultados para com grandes vazões

Tipos de Aeradores de fundo

Exemplos

UHE – Foz do Areia/PR

UHE – Foz do Areia/PR

UHE – Emborcação – MG/GO

UHE – Emborcação – MG/GO

UHE – Xingó – SE/AL

UHE – Xingó – SE/AL

UHE – Xingó – SE/AL

UHE – Xingó – SE/AL

Vídeo Vertedouro – UHE Xingóhttps://www.youtube.com/watch?v=i4cXALUTTsQ

Vídeo Vertedouro – UHE Itaipúhttps://www.youtube.com/watch?v=lYPwE8tZwXE

Aspectos Operativos de Vertedouros e Monitoramento

Planos de Operação das Comportas (POC) Base na gama de vazões vertidas em sua vida útil

Configurações testadas com modelos reduzidos

Treinamento e regras claras para todos os níveis de decisão operacional

Execução a risca do plano em vista com a segurança da obra

Aspectos Operativos de Vertedouros e Monitoramento

Condicionantes para determinação do POC

Em grandes vertedouros, é importante definirem-se bem as faixas de variações das vazões a serem vertidas, a fim de minimizar a variação rápida do nível de água a jusante, o que pode provocar acidentes (seja com as populações ribeirinhas, seja com embarcações de pescadores, comerciais etc.); em casos emergenciais de variação brusca da vazão, é necessário avisar a população possível de ser afetada;

Minimizar, sempre que possível, as manobras assimétricas de comportas;

Aspectos Operativos de Vertedouros e Monitoramento

Considerar a hipótese de comportas emperrarem ou estarem em manutenção e definir os procedimentos para essas situações;

Prever a possibilidade de manutenções no vertedouro e a jusante, considerando-se o espaço de tempo, em função do regime hidrológico, disponível para essas atividades; a alternativa de ensecamento dessa estrutura deve ser considerada;

considerar todas as hipóteses que visem aumentar a flexibilidade operacional da estrutura.

Aspectos Operativos de Vertedouros e Monitoramento

A sintonia da operação com o POC:

Abertura das comportas planejadas

Vazões mínimas para o nível de água a jusante

Navegação no estirão a jusante – deve ser considerado no POC

Alteração da qualidade da água para utilização pela população

Após operação, é necessário acompanhamento/monitoramento

Entre outros

Conclusão

Redução no impacto das estruturas

Redução nos custos de manutenção

Engenharia

Noções

Conceitos

CONHECIMENTO

Referências Bibliográficas

Projeto de Usinas Hidrelétricas Passo a Passo – Geraldo Magela Pereira

Análise da Aeração em Escoamentos de Altas Velocidades em Calhas de Vertedores – Dissertação de Romualdo José Romão Brito (2011)

Vídeo Exemplo de Aeração - https://www.youtube.com/watch?v=r5hSzIJPbB4

Vídeo UHE Xingó - https://www.youtube.com/watch?v=i4cXALUTTsQ

Vídeo UHE Itaipu - https://www.youtube.com/watch?v=lYPwE8tZwXE