Efeito de escala em modelos físicos reduzidos de vertedouros em degraus

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Sell, Bruna Moreira
• Orientador(a): Dai Prá, Maurício
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos
• Departamento: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Recursos hídricos; Vertedouros escalonados; Modelagem física; Estruturas hidráulicas; Análise adimensional; Stepped spillways; Physical modeling; Hydraulic structures; Dimensionless analysis
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::RECURSOS HIDRICOS
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/7494

Vertedouros são dispositivos de segurança de barragem, integrantes do conjunto extravasor, cuja função é descarregar o excesso d’água. Devido aos danos causados pelo escoamento em contato com a estrutura de jusante das barragens, na bacia de dissipação, os vertedouros convencionais de calha lisa vêm sendo substituídos por vertedouros em degraus. O principal interesse no emprego e aperfeiçoamento desta estrutura está na grande dissipação de energia provocada pelas macrorrugosidades dos degraus. As altas velocidades do escoamento, com a consequente queda na pressão, desencadeiam pressões negativas que favorecem a erosão pelos efeitos de cavitação nos degraus construídos em concreto. O presente estudo tem como objetivo identificar o efeito de escala envolvido nas cargas de pressão medidas em vertedouros em degraus, através da comparação de três modelos físicos em escala reduzida de 1:10, 1:15 e 1:30. A base metodológica experimental deste estudo usou três modelos físicos com diferentes escalas de redução de um protótipo hipotético com altura de degrau de 0,9m. Foram efetuadas medições de carga de pressão média e instantânea, por meio do uso de piezômetros e transdutores de pressão, inseridos nas quinas dos degraus, na face do patamar e do espelho. A partir dos dados coletados avaliou-se o comportamento das cargas de pressão registradas ao longo da calha, sob condição de vazão equivalente entre os modelos. A metodologia analítica adminensionalizou a posição de início de aeração e as cargas de pressão ao longo da calha, com diferentes coeficientes consolidados pela literatura, de modo a permitir a comparação entre os modelos e com outros estudos. Foram verificados os erros relacionados aos transdutores de pressão e identificadas as frequências da ocorrência dos valores de carga de pressão extremos, por meio da elaboração de curva de probabilidades de não-excedência. A partir dos resultados alcançados neste estudo foi possível identificar que existem efeitos de escala envolvidos nos dados coletados nos modelos usados neste estudo, especialmente no modelo com maior fator de escala de redução, com escala 1:30.