23 PHD 5706 Aula 6 Decarregadores de fundo Dispositivos de transição

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Aula 6
Descarga de Fundo 
Eclusas 
Extravasores
Rodolfo Scarati (scarati@usp.br)
www.poli.usp.br/pha
Estruturas Hidráuicas I
Estrutura Mista
Descarregador de Fundo
Aplicações
 Estrutura de serviço
 Descarga de sedimentos
 Esvaziamento do reservatório
 Circulação/renovação de águas no reservatório
Descarga de Fundo - Montante
Descargas de Fundo
Uso da descarga de fundo
Purga de Sedimentos
Alcance na remoção de 
sedimentos
Curvas experimentais de volume/alcance
Dispositivos de Transposição biológica
• Os Sistemas de Transposição de 
Peixes têm o objetivo de fornecer 
a migração longitudinal de peixes 
nos dois sentidos: ascendente e 
descendente ou, 
respectivamente, reprodutiva e 
trófica (MARTINS, 2005). 
Elevadores
Sistema do Tipo Elevador com caminhão taque. 
Elevadores
Elevador. Tanque de Ascensão (Corbett´s Dam, Ganaraska River)
Eclusas
Esquema de um STP tipo Eclusa 
Escadas
John Day. Rio Columbia. Estados Unidos.
Escadas
Rio Pedro. Lubián Zamora. Espanha.
Escadas
Ibi River. Ogaki. Japão.
Tipos de Escada
 A Escada com Soleira ou Degrau é considerada o STP mais simples constituindo-se 
numa série de reservatórios ou tanques escalonados seqüencialmente em forma de 
degraus. Os peixes, na migração, transpõem os degraus ou soleiras, passando pelos 
reservatórios ou tanques, nadando pela lâmina d água descendente ou saltando.
 A Escada com Soleira e Orifício é semelhante ao tipo anterior. A diferença consiste na 
introdução de um orifício na soleira com o objetivo de minorar o dispêndio de energia 
durante a ascensão e atender à necessidade dos peixes que migram pelo fundo. 
 A Escada do Tipo Denil é composta por soleiras especiais que dissipam a energia através 
do refluxo do escoamento devido à forma das paredes transversais centrais. Foi 
desenvolvido para os peixes do hemisfério norte que migram do oceano para as 
cabeceiras dos rios. 
 A Escada Vertical Slot é constituída de uma soleira que ocupa parte do canal, permitindo 
a passagem do fluxo e dos peixes por canais laterais livres, com um ou dois jatos. A forma 
foi desenvolvida para peixes que migram nadando pelo fundo ou superficialmente.
Escada com Soleira
Old Bear Creek Dam. Oregon. Estados Unidos
Comparação entre os STPs
Comparação entre os STPs
Escada com Soleira e Orifícios
Variáveis Envolvidas e Princípios Hidráulicos
 Entrada do STP
 Declividade Longitudinal do STP
 Lâmina de água no interior do STP
 Largura do STP.
 Vazão
 Paredes Transversais
 Potência Específica do Escoamento
 Desnível entre tanques
 Tanques para descanso
 Velocidades de Fluxo
 Níveis de Água de Jusante
 Níveis de Água no Reservatório
 Proteção
 Monitoramento e Educação Ambiental 
Lâmina de água no interior do STP
 A lâmina no interior do STP não 
deve ser inferior a 1 metro de 
modo a permitir a passagem 
simultânea de peixes de couro 
(fundo) ou escamas (superficial). 
 É recomendado o uso de lâminas 
d água vertente de 0,30m e 
desnível geométrico de 0,40m.
Largura
 No caso brasileiro, não estão disponíveis valores sobre 
os volumes dos cardumes, promovendo entre os 
projetistas de STP a adoção de valores práticos 
utilizados com sucesso em rios de porte e ictiofauna 
semelhante 
 É recomendada a utilização de valores de largura na 
faixa entre 1 e 3 metros.
Vazão
 A vazão escoada pelo STP é função da geometria e 
capacidade de transporte de peixes 
 A lei de descarga é sempre função do desnível entre 
os tanques, entretanto, a determinação do valor efetivo 
da vazão depende de coeficientes experimentais que 
derivam da geometria e desnível entre tanques. 
Vazão
 A expressão geral da vazão teórica simplificada 
para orifícios, aberturas e soleiras pode ser: 
 No caso da parede transversal com soleira e 
orifício, a vazão teórica pode ser determinada por 
expressões conhecidas conforme 
(LANCASTRE,1983) e (RAJARATMAN,1992):
Paredes Transversais
 As paredes transversais ou defletoras são elementos fundamentais 
para a eficiência do STP e seu objetivo é dissipar a energia e 
controlar as velocidades e o comportamento do fluxo de modo a 
atender as necessidades dos peixes sem causar intransponibilidade 
ou fadigada excessiva. Assim, forma e as dimensões das soleiras, 
aberturas, ranhuras ou orifícios devem ser projetados para atender 
as necessidades da ictiofauna local. 
Potência Específica do Escoamento
 A potência específica do escoamento 
é um dos parâmetros hidráulicos que 
está diretamente relacionado com a 
dificuldade dos peixes de transporem 
o STP. Hipoteticamente, a potência 
motora para avanço do peixe para 
desenvolver a velocidade de cruzeiro 
ou de sustentação deve ser maior 
que a do escoamento contrário do 
sistema.
Pes < 250 W/m³
Dispositivos de Transposição de Embarcações
ECLUSAS
 A eclusa é um elevador de águas.
 Formada por uma câmara e comportas em suas
extremidades.
ECLUSAS
 Algumas das principais eclusas brasileiras:
 Eclusa de Barra Bonita (SP);
 Eclusa de Bariri (SP);
 Eclusa de Três Irmãos (SP);
 Eclusa de Ilha Solteira (SP);
 Eclusa de Jupiá (SP);
 Eclusa de Porto Primavera (SP);
 Eclusa de Tucuruí (PA);
 Eclusa de Sobradinho (BA);
 Eclusa de Boa Esperança (PI);
ECLUSA DE BARRA BONITA
 Localizada no Rio Tietê (1973).
 Comprimento = 148 m,
 Largura = 12 m,
 Desnível = 26 m,
 Eclusagem = 12 minutos.
ECLUSA DE BARRA BONITA
ECLUSA DE SOBRADINHO
 Localizada no Rio São Francisco, no município de Juazeiro na
Bahia (1978).
 Comprimento = 120 m,
 Largura = 17 m,
 Desnível = 33 m,
 Eclusagem = 16 minutos.
ECLUSAS DO CANAL DO PANAMÁ
 O Canal do Panamá é uma das vias mais importantes do mundo,
ligando o Oceano Atlântico ao Pacífico (1913).
 Cada câmara: Comp.=330 m, Larg.=33,50, Paralelas.
ECLUSAS DO CANAL DO PANAMÁ
Eclusas de Gatún Eclusas de Pedro Miguel
ECLUSAS DO CANAL DO PANAMÁ
Eclusas de Miraflores
TIPOS ECLUSAS
 A queda hidráulica de uma eclusa, é a diferença entre os NA’s de
montante e jusante (Porte/ Custo).
 Forma: Paralelepípedo: 1:6 ou 1:12.
 Sistema enchim./Esvaz.: Extremidades ou Fundo.
 Baixa Queda – até 4,5 m;
 Queda Intermediária – a partir de 4,5 m até 10,0 m;
 Alta Queda – a partir de 10,0 m até 40,0 m;
 Altíssima Queda – acima de 40,0 m.
ECLUSAS DE ALTA QUEDA
 Parâmetros Hidráulicos de eclusas brasileiras de alta
queda.
COMPONENTES HIDRÁULICOS PARA ENCHIMENTO
 Canal de Adução
 Concebido como canal de aproximação de montante, reduzir a velocidade
para condições aceitáveis para navegação.
 Porto Primavera.
COMPONENTES HIDRÁULICOS PARA ENCHIMENTO
 Tomadas D’água
 Função de promover
a adução, com vazões
elevadas, garantindo a
continuidade e perda
de carga mínima.
COMPONENTES HIDRÁULICOS PARA ENCHIMENTO
 Dutos
 Os dutos dos sistemas hidráulicos são entendidos como a conexão entre as
tomadas e válvulas, entre válvulas e sub-condutos de distribuição.
COMPONENTES HIDRÁULICOS PARA ENCHIMENTO
 Válvulas
 Nas eclusas de alta queda geralmente são comportas
embutidas planas ou setor invertido.
 A jusante das válvulas tem-se as
maiores velocidades, podendo ocorrer a
cavitação.
COMPONENTES HIDRÁULICOS PARA ENCHIMENTO
 Sistema de distribuição
 Denominado como sendo o sistema encontrado no fundo da câmara,
formado por condutos menores, que transformam em manifolds.
COMPONENTES HIDRÁULICOS PARA ENCHIMENTO
 Manifolds e Dissipadores de Energia
 São a forma de distribuição
no fundo da câmara, propor-
cionando uniformidade entre
os orifícios.
 Dissipação e evolução do
jato em conjunto.
COMPONENTES HIDRÁULICOS PARA ESVAZIAMENTO
 Poucos elementos são acrescentados aos circuitos de
esvaziamento, com relação ao circuito de enchimento.
 Manifolds funcionam como tomadas d’água, já dutos e válvulas
funcionam de forma semelhantes.
COMPONENTES HIDRÁULICOS PARA ESVAZIAMENTO
 Obras de Restituição
 Um canal à parte para fazer
a restituição do sistema (conser-
vação das margens). Geralmente a expansão gradual
a jusante das válvulas é suficiente
para garantir o regime fluvial.
 Também pode usar o próprio
canal de navegação à jusante,
que apresenta grande eficiência
na dissipação de energia.
HIDRÁULICA GERAL DAS ECLUSAS
 Os grandes volumes de água, e os tempos curtos para serem
aduzidos, e ausência de ondas, formam o problema hidráulico
geral das eclusas.
 A maior atenção é dada ao enchimento, pois o procedimento é
crucial com relação à segurança da embarcação.
HIDRÁULICA DO ENCHIMENTO
 Vazão
 O valor máximo é o ponto fundamental para adução e para o
dimensionamento básico dos condutos principais, canal de restituição ou
verificação do canal de navegação.
 Velocidade
 São responsáveis por ocorrências da maior importância em todo o circuito
hidráulico (Canal de adução, tomadas, condutos, válvulas, vertical).
 Pressão
 É caracterizada pela variação brusca devido as válvulas. Com as altas
velocidades e baixas pressões é um forte potencial para cavitação.
Próxima aula
 Dissipadores de energia