Vertedouros. Aeração e Aspectos Operativos. Aluno: Leandro Clemente Hikaru Kaku de Oliveira

Transcrição

1 Vertedouros Aeração e Aspectos Operativos Aluno: Leandro Clemente Hikaru Kaku de Oliveira

2 Agenda Cavitação Um breve resumo Redução dos efeitos da Cavitação Aeração Aspectos Operativos de vertedouros e monitoramento Conclusões Referências Bibliográficas

3 Cavitação Um breve resumo Líquido - Gasoso

4 Cavitação Um breve resumo Gráfico de Pressão de Vapor

5 Cavitação Um breve resumo Lei de Lavoisier Conservação das Massas Equação de Bernoulli Maior velocidade Menor pressão Ponto de Vaporização MENOR

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7 Cavitação Um breve resumo Fonte: Schulz et al., 2010, página 2)

8 Redução dos efeitos da Cavitação Modificação do número crítico de cavitação Melhorar o acabamento das superfícies Juntas de construção perfeitamente niveladas Limitação da velocidade do escoamento: rampas ou túneis menos inclinados Contribuição: Google

9 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

10 Redução dos efeitos da Cavitação Controle da posição do colapso das cavidades Deslocamento das Bolhas de Cavitação/Vapor Implosões longe das superfícies sólidas

11 Aeração Absorção de ar pela água

12 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

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

14 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;

15 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

16 Aeradores de Fundo

17 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

18 Tipos de Aeradores de fundo Defletor 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

19 Tipos de Aeradores de fundo

20 Exemplos

21 UHE Foz do Areia/PR

22 UHE Foz do Areia/PR

23 UHE Emborcação MG/GO

24 UHE Emborcação MG/GO

25 UHE Xingó SE/AL

26 UHE Xingó SE/AL

27 UHE Xingó SE/AL

28 UHE Xingó SE/AL Vídeo Vertedouro UHE Xingó Vídeo Vertedouro UHE Itaipú

29 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

30 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;

31 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.

32 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

33 Conclusão Redução no impacto das estruturas Redução nos custos de manutenção Engenharia Noções Conceitos CONHECIMENTO

34 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 - Vídeo UHE Xingó - Vídeo UHE Itaipu -