V RESSALTO HIDRAULICO

Prévia do material em texto

Ressalto Hidráulico
Faculdade de Engenharias
Departamento de Engenharia Civil
Hidraulica II
Prof. Vanusa Ormonde
Objetivo
Será abordado neste conteúdo o estudo de
ressalto hidráulico em barragens de perfil
creager.
Estimativa do comprimento do ressalto e
energia dissipada.
É necessário o conhecimento prévio de 
energia específica (material anterior) e 
regime de escoamento em escoamentos 
livre.
AULA PASSADA...
TERMINOLOGIA:
CRISTA
FACE SOLEIR
A
CARGA SOBRE A 
SOLEIRA
yc = altura crítica
L = largura do vertedor p = altura do barramento
Dimensionamento hidráulico de
vertedores simples
• Vazão de Projeto do Vertedouro
- O vertedouro deverá ser dimensionado
para descarregar a vazão máxima de
projeto segundo estudos hidrológicos da
bacia.
• Vertedor perfil creager:
5,1..55,1 HLQ =
L = largura do vertedor (m)
H = carga sobre a soleira (m)
VERTEDORES SIMPLES
Retangular de parede espessa (perfil 
creager)
5,1..55,1 HLQ =
• Todas as barragens devem manter uma vazão mínima
(Q ecológica) do manancial a jusante;
• Para isso são dimensionados dispositivos de descarga
de fundo;
• Supõe-se que estes dispositivos funcionem como
orifícios de tubo curto, segundo equação:
Q = vazão em m3/s
Cd = coeficiente de descarga = 0,61
S = área da seção transversal
g = aceleração de gravidade
h = altura de água sobre a tubulação
Descarregador de fundo
Ressalto Hidráulico - Generalidades:
Dissipadores em escada em drenagem 
pluvial
São estruturas construídas em degraus, onde o impacto da água com
a estrutura, ou a formação de ressalto em cada degrau proporciona a
dissipação de energia do escoamento.
DISSIPADORES EM RAMPA COM BLOCOS
drenagem pluvial
Podem ser utilizadas em substituição aos dissipadores em
degraus, sendo os dissipadores em rampas mais eficientes
em dissipar energia
Salto em esqui
Bacia de dissipação em 
Barragens
Ressalto utilizado na dosagem de produto 
químico
Tipos de Ressalto Hidráulico
BACIAS DE DISSIPAÇÃO
USBR Tipo I
• É o tipo mais simples entre as bacias de
dissipação, não necessita de nenhum acessório
complementar para a dissipação de energia,
além das proteções laterais e ao final da bacia.
• Adequadas para numero de froude a montante
entre 1,2 a 1,7
BACIAS DE DISSIPAÇÃO
USBR Tipo I
Adequada para Fr1 entre 1,2 e 1,7
L = 4y2
http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=66QlQ41l54-lDM&tbnid=N6W7-eygobXASM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.flickr.com/services/feeds/geo/?format=kml&tags=cheias&lang=en-us&page=1&ei=ZSl-Up3FIYurkQfu8YDQAg&bvm=bv.56146854,d.dmg&psig=AFQjCNH1vxzbo-1m8xum0YEE57mSz8E67w&ust=1384086171867779
BACIAS DE DISSIPAÇÃO
USBR Tipo II
• Adequadas para numero de Froude a montante maior
que 4,5 e velocidade de aproximação maior que 20m/s
LII = 4,3Y2
BLOCO DE 
QUEDA
SOLEIRA 
DENTADA
BACIAS DE DISSIPAÇÃO
USBR Tipo III
• Adequadas para numero de Froude a montante maior ou igual a 4,5
e velocidades a montante inferiores a 20m/s
LIII = 2,7y2
h3 = h1(0,1652Fr1 + 
0,6768)
h4 = h1(0,0542Fr1 + 
1,0167)
BACIAS DE DISSIPAÇÃO
USBR Tipo IV
• Adequadas para numero de Froude a montante entre
2,5 e 4,5.
L = y2(2,0543lnFr1 +2,8865)
Ressalto em canais retangulares de declividade 
nula
Comprimento do ressalto
Exemplo 1: A jusante de um vertedor observa-se a
ocorrência de um ressalto em um canal retangular com
largura de 60 m. Sabendo-se que a vazão é de 300 m³/s e
que a profundidade inicial do ressalto é de 0,70 m, pede-se
calcular a profundidade jusante, o comprimento e a energia
dissipada neste.
y2 = 
𝑦1
2
( 1 + 8𝐹𝑟2-1)
𝐹𝑟 =
𝑉
𝑔. 𝑦ℎ ΔE = 
𝑦2−𝑦1 3
4𝑦1𝑦2
Lr = 6,9(y2-y1)
1. Numero de froude:
𝐹𝑟 =
𝑉
𝑔. 𝑦ℎ
(área molhada) A (área molhada) = y1xL
V =Q/A
𝐹𝑟 =
7,143
9,81.0,70
2. Profundidade de jusante (y2):
y2 = 
𝑦1
2
( 1 + 8𝐹𝑟2-1)
y2 = 
0,70
2
( 1 + 8𝑥2,7262-1)
y2
Lr = 6,9(y2-y1)
4. Energia dissipada
3. Comprimento do ressalto:
ΔE = 
𝑦2−𝑦1 3
4𝑦1𝑦2
EXERCÍCIO PROPOSTO: Um barramento para fins de geração de energia deverá
ser construído com a cota máxima normal de operação (NA máx n.o.) de 135 m em
relação ao leito do rio (NA leito) que corresponde a cota de 125,8 m. A carga
hidráulica (H) sobre a soleira do vertedor é de 1,0 m. Pede-se:
a) As alturas conjugadas do ressalto formado a jusante deste barramento (y1 e y2)?
sabendo que o vertedor possui uma largura (L) de 4 m.
a) Qual o comprimento do ressalto e a energia dissipada neste?
b) De acordo com estudos ambientais, uma vazão mínima deverá ser mantida a
jusante do barramento através de dois orifícios de descarga instalados abaixo do
N.A. mín. (cota 126,8) Sabe-se que foram utilizados dois tubos de 150 mm para
atender esta demanda quando o nível de água no reservatório for NA máx n.o.
Qual o valor desta vazão?
Q = 1,55.L.H1,5
Vp = [2g(P+H/2)]0,5
A = y1xL
𝐹𝑟 =
𝑉𝑝
𝑔. 𝑦ℎ
y2 = 
𝑦1
2
( 1 + 8𝐹𝑟2-1)
Lr = 6,9(y2-y1) ΔE = 
𝑦2−𝑦1 3
4𝑦1𝑦2
Q = 0,61.S.(2.g.h)0,5
exercício
= 125,8 m
= 135 m = 1,0 m
y1
y2
L = 4m
P 
= 126,8 m
h