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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