Vertedouros Aeração 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 resumo Gráfico 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)
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
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 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
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 Xingó https://www.youtube.com/watch?v=i4cxaluttsq Vídeo Vertedouro UHE Itaipú https://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