Vertedouros Ana Luiza de Souza. Centrais Elétricas

Transcrição

1 Vertedouros Ana Luiza de Souza Centrais Elétricas

2 Vertedouros São estruturas empregadas para evitar que o nível de água máximo do reservatório seja ultrapassado; Leva-se em consideração em seus projetos: aspectos topográficos e geológicos dos sítios; Em geral, as estruturas dos vertedouros compreendem cinco elementos distintos: canal de entrada, estrutura de controle, calha de descarga, dissipador de energia e canal de restituição do escoamento à calha do rio.

3 Vertedouros UHE Tucuruí, vertedouro em salto de esqui trica_tucurui/vertedouro/vertedouro.htm Vertedouro da UHE Tucuruí. Vista lateral da casa de força para o vertedouro, com a barragem de enrocamento e terra ao fundo. Fonte: Revista Eletronorte (1998). jeto-de-usina-hidreletricalocalizacao-dovertedouro/#.vxkz8jark1s

4 Vertedouros UHE Balbina, vertedouro e bacia de dissipação em ressalto Usina aos poucos se transforma em opção turística, atraindo pessoas de várias partes do Estado e do País

5 Vertedouros UHE Itaipu, vertedouro na ombreira direita, em calha (chute spillway) e salto de esqui As três calhas do vertedouro de Itaipu foram abertas neste domingo (22) por volta das 10h (Foto: Patrícia Iunovich / Itaipu Binacional / Divulgação)

6 Vertedouros UHE Monjolinho, vertedouro lateral (side spillway) na margem direita, sem controle de comportas, com comprimento de 210 m

7 Vertedouros Vertedouro tipo tulipa

8 Vertedouros laterais em túnel da barragem Hoover operando Vertedouros Vista superior de jusante da barragem Hoover, rio Colorado (Arizona/Nevada, EUA) overdamfrontwater.jpg?uselang=pt-br Hoover_dam_from_air.jpg

9 Vertedouros UHE Karakaya Turquia Vista lateral da UHE Karakaya. Vertedouro em salto de esqui html Fonte: United States Department of Agriculture (2005)

10 Tipos de Vertedouros Podem ser: incorporados ao corpo do barramento principal - laterais (side channel spillways); estruturas separadas (isoladas) do barramento - posicionadas nas ombreiras. Podem ser: de superfície, livres ou controlados por comportas, que permitem o rebaixamento do nível do reservatório até a sua crista; de fundo, controlados por comportas, que permitem o esvaziamento total ou parcial do reservatório.

11 Tipos de Vertedouros Têm seções típicas variadas: seções com paramento de montante vertical e paramento de jusante inclinado em perfil Creager, sobre o qual o escoamento flui; após o perfil Creager, podese ter uma bacia de dissipação, uma calha (chute spillway) com um salto de esqui ao final. Muitas vezes é empregado em degraus (stepped spillways), sem controle de comportas; seções de crista arredondada com jato em queda livre, ou em orifício com salto de esqui (ou jatos cruzados), nos casos das barragens em arco em vales estreitos; seções em poço (shaft) tipo tulipa (morning glory spillway); seções em orifício (de fundo), em conduto (sob uma barragem) ou em túnel.

12 Dimensionamento da Estrutura do Vertedouro Para barragens com alturas maiores que 30 m ou cujo colapso envolva risco de perdas de vidas humanas, a vazão de projeto dos órgãos extravasores será a máxima provável; Para barragens de altura inferior a 30 m ou com reservatório com volume menor que m 3, e não havendo risco de perdas de vidas humanas, a vazão de projeto será definida por meio de uma análise de risco, respeitada a recorrência mínima de mil anos.

13 Capacidade de vazão de uma soleira vertente não controlada Q = descarga total (m 3 /s); C 0 = coeficiente de vazão variável; L = comprimento efetivo da crista (m); H = carga hidráulica (m). A capacidade de descarga do vertedouro depende da carga de energia sobre a crista (h t ), do comprimento efetivo da crista (L) e do coeficiente de vazão

14 Determinação do comprimento líquido da crista vertente (L ) L = comprimento efetivo da crista (m); N = número de pilares; K p = coeficiente de contração dos pilares; K a = coeficiente de contração dos muros extremos do vertedouro; H 0 = carga de projeto (m).

15 Fatores que influenciam o coeficiente de vazão C 0 A profundidade do canal de entrada Coeficientes de descarga relação P/H 0 - Fonte: Lysne (2003) -Projeto de usinas hidrelétricas passo a passo, 7 Vertedouros Geraldo Magela Pereira,

16 Fatores que influenciam o coeficiente de vazão C 0 Cargas diferentes da carga de projeto Correção do coeficiente de descarga para outras cargas além da carga de projeto (H 0 ) - Fonte: Lysne (2003).-Projeto de usinas hidrelétricas passo a passo, 7 Vertedouros Geraldo Magela Pereira,

17 Fatores que influenciam o coeficiente de vazão C 0 Inclinação do paramento de montante Coeficiente de descarga para ogiva com paramento de montante inclinado Fonte: Lysne (2003) - Projeto de usinas hidrelétricas passo a passo, 7 Vertedouros Geraldo Magela Pereira,

18 Fatores que influenciam o coeficiente de vazão C 0 Interferência da elevação da laje de jusante e da submergência a jusante Correção do coeficiente de descarga em função dos efeitos de jusante (cota da bacia e submergência) - Fonte: USBR (1974) e Schreiber (1977) - Projeto de usinas hidrelétricas passo a passo, 7 Vertedouros Geraldo Magela Pereira

19 Dimensionamento do vertedouro da UHE Tucuruí Evolução dos estudos estatísticos de cheias ao longo do projeto - Tabela Estudos para a definição da Precipitação Máxima Provável (PMP) - determinação da Vazão Máxima Provável (VMP) Projeto de usinas hidrelétricas passo a passo, 7 Vertedouros Geraldo Magela Pereira,

20 Dimensionamento do vertedouro da UHE Tucuruí Modelo Reduzido do Conjunto das Obras da UHE Tucuruí. Observar Vertedouro Operando e Alcance do Jato. (Novo Norte News, Ano III, No 71, fev./2000)

21 Dimensionamento do vertedouro da UHE Tucuruí Registrado na memória técnica da usina Dimensionamento hidráulico do vertedouro para a descarga Q = m 3 /s; Carga de projeto H 0 = 22 m; NA máximo normal do reservatório na elevação: 74,00 m.; Altura da crista na elevação 52,00 m; P/H 0 = 2,36, um coeficiente de vazão C 0 = 2,18 e largura total vertente necessária L ~ 445 m; Adotou-se no projeto uma largura total de 460 m, ou seja, um vertedouro com 23 comportas de 20 m de largura.

22 Dimensionamento do vertedouro da UHE Tucuruí Registrado na memória técnica da usina Dimensionamento hidráulico do vertedouro para a descarga Q = m 3 /s; Carga de projeto H 0 = 22 m; NA máximo normal do reservatório na elevação: 75,30 m.; Altura da crista na elevação 52,00 m; P/H 0 = 2,36, um coeficiente de vazão C 0 = 2,18 e largura total vertente necessária L ~ 445 m; Adotou-se no projeto uma largura total de 460 m, ou seja, um vertedouro com 23 comportas de 21,22m de altura por 20 m de largura.

23 Acidentes envolvendo barragens e vertedouros Orós Dados Local: Rio Jaguaribe; H máximo: 54m; Capacidade do vertedouro: 5200 m 3 /s; Volume do reservatório: 2,1 bilhões de m 3.

24 Acidentes envolvendo barragens e vertedouros O galgamento da barragem ocorreu aos 17 min do dia 26 de março de 1960, com 400 m 3 /s. A obra estava em final de construção e os túneis de desvio não tiveram capacidade para evitá-lo. Foram inundadas as cidades de Aracati, Itaiçaba, Jaguaribe, Limoeiro e Juazeiro, situadas a jusante. Atingiu aproximadamente 60% da população do baixo Jaguaribe (170 mil habitantes).

25 Acidentes envolvendo barragens Açudes de Orós - Ruptura e vertedouros RELATOR-ERTON-XXX-SNGB.pdf

26 Acidentes envolvendo barragens Açudes de Orós - Ruptura e vertedouros ERTON-XXX-SNGB.pdf

27 Acidentes envolvendo barragens Açudes de Orós - Ruptura e vertedouros RELATOR-ERTON-XXX-SNGB.pdf

28 Acidentes envolvendo barragens Açudes de Orós - Ruptura e vertedouros RELATOR-ERTON-XXX-SNGB.pdf

29 Acidentes envolvendo barragens e vertedouros Açudes de Orós Reconstrução de Vertedouro RELATOR-ERTON-XXX-SNGB.pdf

30 Operações em Vertedouros Eram operados até o início da década de 1970 por regras rígidas e procedimentos burocráticos implementados de acordo com a cultura dos proprietários (maioria empresas estatais). Em 1977: rupturas das barragens de EUCLIDES DA CUNHA e LIMOEIRO Rio Pardo/Bacia do rio Grande, impuseram a necessidade de desenvolver estudos de previsão de cheias e o estabelecimento de regras operativas para atender a segurança das barragens, dos bens e das comunidades situadas a jusante.

31 UHE Euclides da Cunha Dados da Barragem Local: Rio Pardo; H máxima: 56 m; Capacidade do vertedouro: 2040 m 3 /s; Capacidade da descarga de fundo: 300 m 3 /s; Potência Instalada: 94,8 MW; Volume da Barragem: 2,2 milhões de m 3 ;

32 UHE Euclides da Cunha Galgamento ocorreu na extremidade direita da crista da barragem que estava 30 cm mais baixa. O transbordamento da barragem começou às 20:30 horas do dia 19/01 e a ruptura às 03:30 horas do dia 20/01. CBDB-RELATOR-ERTON-XXX-SNGB.pdf

33 UHE Armando de Salles Oliveira (Limoeiro) Dados da Barragem: Local: Rio Pardo; H máxima: 35 m; Capacidade do vertedouro: 1800 m 3 /s Potência Instalada: 28 MW Volume da Barragem: m 3 /s A ruptura da barragem Armando de Salles Oliveira que descarregava 1700 m 3 /s ocorreu às 04:00 horas do dia 20/01/ CBDB-RELATOR-ERTON-XXX-SNGB.pdf

34 Casos mais relevantes decorrentes do não atendimento das regras operativas definidas em modelo reduzido, manutenção e controle. Vertedouro da UHE Marimbondo; Vertedouro da UHE Salto Osório; Vertedouro Foz do Chapecó.

35 Vertedouro da UHE Marimbondo Dados: Local: Rio Grande; H Máxima: 90m; Volume da barragem de Terra: 14 x 10 6 m 3 ; Volume de concreto: 1,2 x 10 6 m 3 ; Descarga de projeto do vertedouro: m 3 /s wnload/trabalhos_temas/12-05/tarde/erton%20carvalho/ CBDB-RELATOR-ERTON- XXX-SNGB.pdf

36 Danos decorrentes das operações assimétricas das comportas ad/trabalhos_temas/1205/tarde/ert on%20carvalho/cbdb-relator- ERTON-XXX-SNGB.pdf

37 Comporta do vertedouro da UHE Salto Osório DADOS DA USINA / VERTEDOUROS Usina Hidrelétrica Salto Osório - Rio Iguaçu Paraná; Capacidade Instalada: MW; Início Operação Comercial: 1975; Tipo de Vertedouro: Controlado de superfície; Vertedouro 1: 5 comportas Capacidade total m³/s; Vertedouro 2: 4 comportas Capacidade total m³/s; Comportas tipo segmento: 20,77 x 15,30 m / 172 toneladas; Acionamento das comportas: por guincho mecânico; Supervisão e controle: local ou remoto.

38 Comporta do vertedouro da UHE Salto Osório Acidente ocorrido em , quando defluía pelo vertedouro m 3 /s. ad/trabalhos_temas/1205/tarde/ert on%20carvalho/cbdb/relator- ERTON-XXX-SNGB.pdf

39 Comporta do vertedouro da UHE Salto Osório 1. Não ocorreram alarmes de falhas no transdutor de posição ou sensores e a sinalização do movimento da comporta foi interrompida. Pela lógica, a sinalização teria permanecido ativa; 2. O desajuste no transdutor, manteve o comando de fechamento mesmo com a comporta já fisicamente fechada; 3. O sensor fim de curso indutivo de fechamento falhou; 4. O motor permaneceu ligado, invertendo o sentido de enrolamento dos cabos (d=40 mm) no tambor, no sentido contrário às ranhuras, ocorrendo a sobreposição de camadas, provocando forte atrito entre o cabo e a chapa da base, deformando-o até o seu rompimento.

40 UHE Foz do Chapecó Data: 28 e 29/06/2014 Local: UHE Foz do Chapecó (Águas de Chapecó/SC) Fato: Entre 26 a 30/06/14 devido à quantidade de chuvas na região, ocorreram grandes vazões (próximo a m³/s) no Rio Uruguai, onde está localizada a UHE Foz do Chapecó.

41 UHE Foz do Chapecó Inspeção nas estruturas civis - constataram-se os seguintes danos: Margem direita: erosão no talude lateral da estrada de acesso à usina, provocando interdição da via; Margem esquerda: erosão de estrada de acesso à área de jusante da barragem; Erosão parcial do espigão (estrutura de proteção da barragem); Vertedouro: queda do muro intermediário do vertedouro.

42 UHE Foz do Chapecó Visão geral do vertedouro durante a cheia Fluxo de água erodindo o espigão CBDB/RELATOR-ERTON-XXX-SNGB.pdf

43 Dúvidas? Ana Luiza de Souza