barragens civil t2 aula 08
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Aula BarragensTRANSCRIPT
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AULA 08 ESTRUTURAS CIVIS ANEXAS
(1 PARTE)
Prof. Daniel Miranda
Belo Horizonte, 10 de setembro de 2014
OPTATIVA II
BARRAGENS E ESTRUTURAS CIVIS
ANEXASENGENHARIA CIVIL 10 PERODO (TURMA 2)
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NA AULA DE HOJE...
ASPECTOS GERAIS SOBRE CENTRAIS HIDRELTRICAS; SISTEMA EXTRAVASOR:
- Aspectos gerais;- Vazo de projeto;- Tipos de vertedouros;- Descarregadores de fundo;
TOMADAS DE GUA; CONDUTOS DE ADUO DE GUA;
- Condutos de baixa presso;- Condutos forados;
CMARAS DE CARGA E CHAMINS DE EQUILBRIO; CANAL DE FUGA; EQUIPAMENTOS MECNICOS: Turbinas
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ASPECTOS GERAIS SOBRE CENTRAIS HIDRELTRICASCOMPONENTES DE UMA CENTRAL HIDRELTRICA Barragem;
Tomada de gua;
Canal ou conduto forado;
Extravasores;
Casa de fora (ou casa de mquinas);
Canal de fuga.
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ASPECTOS GERAIS SOBRE CENTRAIS HIDRELTRICASCOMPONENTES DE UMA CENTRAL HIDRELTRICA
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ASPECTOS GERAIS SOBRE CENTRAIS HIDRELTRICASCOMPONENTES DE UMA CENTRAL HIDRELTRICA
Barragem
Tomada
de gua Vertedouro
Conduto Forado
Casa de Fora
Canal de Fuga
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SISTEMA EXTRAVASORASPECTOS GERAIS Obra de segurana com o objetivo de permitir a passagem das cheias semprovocar danos barragem ou a estruturas adjacentes e conservar o nvel de guano reservatrio.
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SISTEMA EXTRAVASORASPECTOS GERAIS
Componentes do sistema extravasor:
Canal de aproximao;
Estruturas de controle (comportas);
Estruturas de descarga (vertedouros);
Canal de descarga;
Dissipador de energia (ex: salto de esqui);
Canal de restituio.
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SISTEMA EXTRAVASORASPECTOS GERAIS
Vertedouro da UHE So Simo (MG) Seo tpica
Estrutura de controle
Estrutura de descarga:
Vertedouro de descarga controlada
Canal de descarga
Dissipador de energia:
Conchas do trampolim
Canal de restituio
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SISTEMA EXTRAVASORASPECTOS GERAIS
Vista do vertedouro da UHE So Simo (MG) em operao com o canal de descarga
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SISTEMA EXTRAVASORASPECTOS GERAIS
Arranjo geral da UHE So Simo (MG)
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SISTEMA EXTRAVASORASPECTOS GERAIS Vertedouro em planta - UHE So Simo (MG)
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SISTEMA EXTRAVASORASPECTOS GERAIS >> LOCALIZAO DO SISTEMA EXTRAVASOR A localizao do sistema extravasor depende do(a):
Topografia;
Geologia;
Regime hdrico;
Arranjo da obra.
1- Reservatrio
2- Barragem
3 - Vertedouro
4 - Tomada de gua
5 - Conduto forado
6 - Casa de fora
7 - Canal de fuga
8 - Subestao
Sistema incorporado barragem Externo ao corpo da barragem
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SISTEMA EXTRAVASORASPECTOS GERAIS >> NAs e VOLUMES DE REFERNCIA
Nmx = nvel mximo do reservatrio (mx maximorum);Nnormal = nvel normal do reservatrio (mx normal);Nmnimo = nvel mnimo do reservatrio (mn normal de operao);Va = volume para assoreamento;Vm = volume morto;Vu = volume til;c = submerso mnima da tomada de gua;h = altura provocada pela cheia;f = folga de segurana (borda livre).
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SISTEMA EXTRAVASORVAZO DE PROJETO As estruturas extravasoras devero ser dimensionadas para a descarga de projetoamortecida no reservatrio, definida nos estudos hidrolgicos e confirmada atravs deestudos em modelo reduzido;
A partir deste dado e dos nveis dgua no reservatrio e a jusante, dever ser definida ageometria das estruturas e dos dispositivos de dissipao de energia, conforme oscritrios de projeto;
A geometria do vertedouro e rgos de dissipao de energia poder ser otimizada parauma vazo correspondente a aproximadamente 75 % da vazo mxima de projeto;
Este percentual poder ser ajustado aps verificao atravs de estudos em modeloreduzido em fundo mvel, de forma a no haver eroses que coloquem em risco asreferidas estruturas.
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SISTEMA EXTRAVASORVAZO DE PROJETO
Categoria Capacidade do
reservatrio (hm3)Altura da barragem (m)
Pequena 1 5 a 10
Mdia 1 a 50 10 a 30
Grande > 50 >30
Categoria Perdas de vidas
humanas
Perdas econmicas
BaixaNenhuma (sem habitaes
permanentes)Mnima ( terras no
exploradas, ou terras agrcolas)
SignificantePoucas (zonas no
desenvolvidas, algumas estruturas habitveis)
Apreciveis ( agricultura, indstrias e edifcios
importantes)
Elevadanumerosa Considerveis (centros
urbanos, industrias e agricultura)
Risco
Dimenso
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SISTEMA EXTRAVASORVAZO DE PROJETO
Risco Dimenso Tempo de recorrncia (TR) da Cheia de ProjetoPequena 100 anos
Baixo Mdia 100 a 1/2 CMPGrande 1/2 CMP a 1 CMPPequena 100 a 1/2 CMP
Significante Mdia 1/2 CMP a 1 CMPGrande 1 CMPPequena 1/2 CMP a 1 CMP
Alto Mdia 1 CMPGrande 1 CMP
Classificao para definio da vazo de projeto segundo o US Army Corps ofEngineers (Estados Unidos)
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SISTEMA EXTRAVASORVAZO DE PROJETO >> PERODO DE RETORNO (TR)
)(1
oQQPTR
>=
EXEMPLO:
Se certa vazo tem perodo deretorno de 5 anos, a probabilidadede que ela ocorra em um anoqualquer 1/5, ou 0,2 (20%)
Sendo assim, enchentes com perodos de retorno MAIORES tm MENORES chances, ou probabilidade de ocorrer.
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SISTEMA EXTRAVASORVAZO DE PROJETO >> PERODO DE RETORNO (TR)
Sendo assim, enchentes com perodos de retorno MAIORES tm MENORES chances, ou probabilidade de ocorrer.
VERTEDOURO DIMENSIONADO
PARA TR = 100 ANOS:
Seria como colocar 100 bolinhasna caixa. A probabilidade de quea vazo ocorra em um anoqualquer seria de: 1/100 ou 0,01ou (1%).
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SISTEMA EXTRAVASORVAZO DE PROJETO
Risco Dimenso Tempo de recorrncia (TR) da Cheia de ProjetoPequena 100 anos
Baixo Mdia 100 a 1/2 CMPGrande 1/2 CMP a 1 CMPPequena 100 a 1/2 CMP
Significante Mdia 1/2 CMP a 1 CMPGrande 1 CMPPequena 1/2 CMP a 1 CMP
Alto Mdia 1 CMPGrande 1 CMP
Classificao para definio da vazo de projeto segundo o US Army Corps ofEngineers (Estados Unidos)
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SISTEMA EXTRAVASORTIPOS DE VERTEDOUROSQuanto espessura da soleira:
- Vertedouro de soleira delgada: e 0,66 H
- Vertedouro de soleira intermediria: 0,66 H < e 3 H
- Vertedouro de soleira espessa: 3 H < e 15 H
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SISTEMA EXTRAVASORTIPOS DE VERTEDOUROSQuanto ao controle da descarga vertida:
- Vertedouro de crista livre;
- Vertedouro de descarga controlada(equipado com comportas).
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SISTEMA EXTRAVASORTIPOS DE VERTEDOUROS
Quanto forma do vertedouro:
- Vertedouro em linha (exemplos: vertedouroem degraus e perfil Creager);
- Vertedouro do tipo tulipa (torre-galeria);
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SISTEMA EXTRAVASORTIPOS DE VERTEDOUROSQuanto forma do vertedouro:
- Vertedouro em zig-zag:
- Vertedouros labirinto;
- Vertedouros em tecla de piano (Piano Key Weir).
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SISTEMA EXTRAVASORDESCARREGADORES DE FUNDO So estruturas extravasoras que realizam o escoamento de gua sob presso e tem avazo controlada por meio de comportas (de fundo);
So previstos em barragens sempre que for imperativo manter uma vazo a jusante,independente da vazo turbinada, para abastecimento, irrigao, gua de compensaoou outros usos; quando houver a necessidade de rebaixamento do reservatrio para cotainferior da soleira do vertedouro; quando for necessria a descarga de sedimentos.
ParanaSalto Grande
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SISTEMA EXTRAVASORDESCARREGADORES DE FUNDOEquao para clculo da vazo de um descarregador de fundo:
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TOMADAS DE GUA So estruturas que possibilitam a captao e conduo de gua em direo s turbinas.
Salto Morais Salto Grande
Componentes:
Grades de proteo;
Comporta;
Tubo de aerao.
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CONDUTOS DE ADUO DE GUACONDUTOS DE BAIXA PRESSO So condutos de baixa velocidade e com baixas velocidades de escoamento queconduzem a vazo captada na tomada de gua at a entrada do conduto forado.
Tipos:
Galerias atravs de rochas ss
Piau
Canal de aduo (a cu aberto)
Pandeiros
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CONDUTOS DE ADUO DE GUACONDUTOS DE BAIXA PRESSOTipos:
Tubulao de aduo (de baixa presso)
Piarro
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CONDUTOS DE ADUO DE GUACONDUTOS FORADOS So condutos instalados em trechos com altas declividades e altas velocidades deescoamento, que conduzem a vazo at as turbinas.
Caractersticas:
Condutos fechados;
Presses crescentes demontante para jusante;
Dimensionamento estticofeito em funo da mximapresso interna acrescidada sobrepresso decorrentedo golpe de arete.
Piau Santa Marta
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CMARAS DE CARGA E CHAMINS DE EQUILBRIO Estruturas instaladas na transio entre condutos de baixa presso e condutos forados;
Objetivo:
Impedir a transmisso das sobrepresses ocasionadas nos condutos forados para oscondutos de baixa presso, com a criao de descontinuidades nas extremidadessuperiores dos primeiros.
PandeirosRio de Pedras
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CANAL DE FUGA
Canal hidrulico dimensionado para restituio da vazo turbinada ao leito do rio;
Restituio feita em baixa velocidade, com energia mnima.
Guilman Amorim S Carvalho
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EQUIPAMENTOS MECNICOSTURBINAS
Francis Kaplan
Pelton Bulbo
Luiz Dias Pai Joaquim
Santa Marta Igarapava
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EQUIPAMENTOS MECNICOSTURBINAS
Francis
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EQUIPAMENTOS MECNICOSTURBINAS
Kaplan
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EQUIPAMENTOS MECNICOSTURBINAS
Pelton
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EQUIPAMENTOS MECNICOSTURBINAS
Bulbo