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CONJUNTO
EXTRAVASOR
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NA máx operacional
NA mín operacional
Tomada d'água
Volume morto
Volume de resguardo
Volume útil
NA máx maximorum
Volume cheia
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COMPONENTES
• Canal de aproximação
• Estrutura de controle
• Estrutura de condução
• Estrutura de dissipação
• Canal de restituição
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Canal de Aproximação
• Conduz a água do reservatório à
estrutura de controle
• Geometria do canal - coeficiente de
vazão
• Velocidades
• Transições
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Estruturas de controleRelações carga e vazão
Q = CQLH3/2
Q - vazão de cheia (associada ao
período de retorno T)
CQ – coeficiente de vazão
L – largura do vertedor (comprimento
da soleira)
H – carga sobre o vertedor
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CQ – depende do tipo da estrutura, forma, ...
Soleira
Delgada
Espessa
Normal
Horizontal
Estruturas de controle
EstruturasSuperfície
Fundo
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VERTEDORES DE SUPERFÍCIE
• Queda livre – gabiões , alvenaria de pedra
argamassada
• Soleira Normal
- forma de “S”
- Forma da parte inferior veia líquida – p atm
- Dimensionamento – carga de projeto
- Q = CLH3/2
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• CQ – coeficiente de vazão; depende da profundidade do canal de aproximação, da carga sobre a soleira, da geometria do paramento a montante e do NA a jusante
• Vertedor com comportas – escoamento por orifício; depressões.
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• Vertedor canal lateral
- Capacidade de vazão do vertedor e do
canal
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•Vertedor tulipa
- Estrutura de controle horizontal e circular,
poço vertical e conduto ou túnel com baixa
declividade
- Controle variável conforme a carga
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![Page 29: ESTRUTURAS DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIAprogestao.ana.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/... · Dissipação de energia •Aproveitamentos de pequeno,médio ou grande porte •Alta](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022071021/5fd504d37e29952a2a2f1991/html5/thumbnails/29.jpg)
Descarregador de fundo
![Page 30: ESTRUTURAS DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIAprogestao.ana.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/... · Dissipação de energia •Aproveitamentos de pequeno,médio ou grande porte •Alta](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022071021/5fd504d37e29952a2a2f1991/html5/thumbnails/30.jpg)
Descarregador de fundo
![Page 31: ESTRUTURAS DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIAprogestao.ana.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/... · Dissipação de energia •Aproveitamentos de pequeno,médio ou grande porte •Alta](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022071021/5fd504d37e29952a2a2f1991/html5/thumbnails/31.jpg)
Estruturas de condução
• função de conduzir a água até as
estruturas de dissipação
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Estruturas de dissipação
Projetadas para permitir que o
escoamento retorne ao curso d’água com
as condições mais próximas do original
Canal de restituição
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Dissipação de energia
• Aproveitamentos de pequeno,médio ou
grande porte
• Alta energia cinética
- erosão a jusante
- estabilidade da obra
- dissipação
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Física do processo de
dissipação de energia
Eficiência: determinada pelo escoamento a
jusante
energia de turbulência
(parcial)
Calor
(atrito interno e fronteiras)
energia de turbulência
(parcial)
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Escolha da estrutura de
dissipação:
• Eficiência hidráulica
• Custo
Aspecto hidráulico
desnível
geologia
vazão específica
topografia
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Concepção de estruturas de
dissipação de energia
• estruturas que dissipam em seu interior
grande parte da energia
• estruturas concebidas para dissipar em
seu interior apenas parte da energia, e
o restante será dissipada ao longo do
leito a jusante
• estruturas projetadas para lançar o
escoamento proveniente do vertedor
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Bacias de dissipação com
ressalto hidráulico
Característica do ressalto:
• grande turbulência no escoamento
e consequentemente uma intensa
dissipação de energia
• profundidades conjugadas
Estruturas de concreto - laje
horizontal, com ou sem blocos
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![Page 39: ESTRUTURAS DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIAprogestao.ana.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/... · Dissipação de energia •Aproveitamentos de pequeno,médio ou grande porte •Alta](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022071021/5fd504d37e29952a2a2f1991/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: ESTRUTURAS DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIAprogestao.ana.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/... · Dissipação de energia •Aproveitamentos de pequeno,médio ou grande porte •Alta](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022071021/5fd504d37e29952a2a2f1991/html5/thumbnails/40.jpg)
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Bacia Tipo I: livre sem blocos.
Bacia Tipo II: com blocos de queda
e soleira de saída dentada.
Bacia Tipo III: com blocos de
queda, de amortecimento e soleira
de saída.
Bacia Tipo IV: com blocos de queda
e soleira de saída.
Bacias definidas a partir de
estudos pelo USBR
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Bacia Tipo I
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Bacia Tipo II
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Bacia Tipo III
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• Concha abaixo do leito natural -
funcionamento afogado
• Dois grandes “rolos”: um sobre a
estrutura e outro no leito natural
• Estrutura compacta, normalmente mais
econômica
• Menor índice de dissipação de energia
Dissipador em concha - Roller
Bucket
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Queda livreAlta queda e baixa vazão específica
Barragens em concreto
Rochas resistentes
Dissipadores com lançamento
do jato
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• Escoamento direcionado através de um
canal ou túnel, e depois lançado em
direção ao leito do rio.
• Diversas formas de lançamento,
visando melhores condições de
dissipação.
• Estruturas versáteis
• Vazões específicas altas ou baixas
energia para lançar o jato
Jato lançado
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Tipos de dissipadores com
jato lançado
Função de:
– características da superfície
lançadora
– forma do lançamento
Salto esqui, concha defletora e trampolim
espalhador
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UHE Água Vermelha
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Outros dissipadores
Vertedor em degraus
Rampa dentada
Caixa de dissipação por impacto
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DISSIPADORES EM DEGRAUS
• Só se aplica para os casos em que a barragem é do tipo
CCR - Concreto Compactado a Rolo.
• A vantagem em relação aos casos anteriores é que,
teoricamente, dispensa o dissipador de energia.
• A desvantagem é que só se pode operar para vazões
específicas baixas - q < 12m3/s.m
• A utilização de uma lâmina de água no pé da estrutura
para auxiliar na dissipação de energia é desejável
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Escolha do tipo de dissipador
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Destaca-se por ser uma das estruturas
mais econômicas
Bom desempenho
Versátil
Bom funcionamento para operações
parciais do vertedor
Existência de condições hidráulicas para
bom lançamento do jato
Dissipador tipo salto esqui
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Caracterização do salto esqui
Estrutura de lançamento
Geometria da concha
• sem transições bruscas
• profundidade constante
• raio de curvatura único (3 a 5
vezes a profundidade)
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• Trajetória do jato
• Turbulência no escoamento
• Esforços na região de incidência do jato
– Massa de ãgua
– Solo
Processo de dissipação de
energia no salto esqui
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• Vazão mínima de lançamento do
jato(expulsão)
• Fossa de erosão
– tipo de solo/rocha a jusante
– profundidade - fórmulas empíricas
– flutuações de pressão
• Pré-escavação ( plunge-pool)
Dificuldades encontradas
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Correntes de recirculação
Ângulo de incidência do jato
Vazão específica
Condições topográficas limítrofes
Espessura do colchão de água a jusante
Desnível extravasor e NA a jusante
Cota do fundo do leito
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PROBLEMAS QUE PODEM SER GERADOS QUANDO O
DISSIPADOR NÃO É ADEQUADAMENTE PROJETADO
Alguns casos onde surgiram problemas:
• Ilha Solteira - Cavitação
• Porto Colômbia - Cavitação
• Paulo Afonso IV - Ausência do Dissipador
• Moxotó - Formação de vórtices muito intensos junto às
comportas
• Jaguara - Falta de pré-escavação e canal de restituição
inexistente
• Itutinga - Ausência do dissipador e do canal de restituição
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UHE - Ilha Solteira
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![Page 103: ESTRUTURAS DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIAprogestao.ana.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/... · Dissipação de energia •Aproveitamentos de pequeno,médio ou grande porte •Alta](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022071021/5fd504d37e29952a2a2f1991/html5/thumbnails/103.jpg)
![Page 104: ESTRUTURAS DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIAprogestao.ana.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/... · Dissipação de energia •Aproveitamentos de pequeno,médio ou grande porte •Alta](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022071021/5fd504d37e29952a2a2f1991/html5/thumbnails/104.jpg)
![Page 105: ESTRUTURAS DE DISSIPAÇÃO DE ENERGIAprogestao.ana.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/... · Dissipação de energia •Aproveitamentos de pequeno,médio ou grande porte •Alta](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022071021/5fd504d37e29952a2a2f1991/html5/thumbnails/105.jpg)
UHE - Paulo Afonso IV
Erosão à jusante do vertedor
Vertedor em Operação
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Erosão à jusante do vertedor
Após execução do reparo
UHE - Paulo Afonso IV
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PROBLEMA AMBIENTAL CRIADO PELO DISSIPADOR DE
ENERGIA PROJETADO DE UMA FORMA INADEQUADA
• Grande mortandade de peixes nas ocasiões de
Piracema: estudos de casos
– Usina hidroelétrica de Jaguara - Rio Grande
– Usina hidroelétrica de Itutinga - Rio Grande
• Soluções adotadas
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UHE - JaguaraVista de Jusante de Vertedor
UHE - JaguaraFormação de “piscinas”
à jusante do vertedor
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UHE - JaguaraFormação de “piscinas”
à jusante do vertedor
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UHE JaguaraCanal Concluído
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UHE JaguaraCanal Inundado
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Erosão a jusante do vertedor
Erosão a jusante do vertedor
e formação de “piscinas”
UHE - Itutinga