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Condutos  Livres Rodolfo & Lloret

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B*Q 







−+=


 2
2
12
1
2
1
2
y
y1*Fr*21
y
y 
Circular 
93,1
1
c
y
y




 
7,1Fr
y
yy
7,1Fr
y
yy
173,0
1
8,1
C
2
1
1
2
C
2
>→=
<→=
 
 
• Perda de energia 
( ) ( ) ( )
21
3
12
2
12
2
21
y*y*4
yy
g*2
yy
g*2
VVe
−
=
−
−
−
=∆ 
 
• Potência dissipada 
[ ]WQePot ** ∆= γ 
 
• Eficiência 
[ ]
g
VyE
E
e
*2
%100*
2
1
11
1
+=
∆
=η
 
 
• Comprimento do ressalto 
( )
90,083,0ltrapezoida
695,0triangular
01,1gulartanre
1Fr*75,9
y
L
Silvester
1
1
21
−=Γ→
=Γ→
=Γ→
−=
Γ
−
 
2
1121 Fr0966,0Fr*48,1050,10L
)10Fr(Peterka
−+−=
<
−
 
121 y*9,6L
USBR
=
−
 
 
 
 
 
PHD 2301 – Hidráulica 1 Condutos Livres 
 43 
5.1.2 Ocorrência de ressaltos em condutos 
 
Tipo de curva Declividade montante jusante 
Fraca - M M3 M2 ou M3 
Forte - S S2 ou S3 S1 
Crítica – C C3 C1 
Horizontal – H H3 H2 
Adversa - A A3 A2 
 
5.2 Perda de energia localizada 
 
A identificação da perda de energia localizada é fundamental nos 
dimensionamentos em que envolvam o desenvolvimento da linha superficial, 
que vão desde esforços em estruturas, passagem de embarcações, proteções, 
altura de coroamento e passagem em pontes, confluências, mudanças de 
declividade, ensecadeiras, desvios, bueiros, etc. 
 
O escoamento comporta-se em situações distintas em relação a perda 
localizada: perder aceleração implicando num aumento do nível do fluido ou 
aumentar a aceleração, reduzindo o nível do fluido, podendo ocorrer o ressalto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5.3 Dissipação de energia 
 
 
Os escoamentos supercríticos podem conter energia excessiva sendo 
necessário dispor meios para dissipá-la, evitando danos não previstos. 
 
 
 
Escoamento de alta velocidade no pé de um vertedouro 
 
Escoamento a jusante do vertedouro – AHE Lajeado, rio Tocantins 
 
 
O fluido, acima de determinadas velocidades, provoca um desgaste rápido das 
estruturas através da abrasão, erosão e impacto. Essas forças hidrodinâmicas 
aparecem nos descarregadores de grandes estruturas como barragens, 
adutoras, drenagem, etc. 
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Estrutura dissipadora de energia em escoamentos de alta velocidade. 
 
 
Há várias estruturas que dissipam energia mas a escolha é função de uma 
série de fatores de projeto, principalmente custo e eficiência, podendo-se 
destacar: 
 
 
• Desnível; 
• Vazão específica; 
• Características geológicas; 
• Números de Froude; 
• Relação entre a curva da altura conjugada do ressalto e a curva chave do 
rio ou conduto. 
 
 
Para dissipar a energia os tipos mais freqüentes de estruturas são: bacias de 
dissipação devido ao ressalto hidráulico, bacias de dissipação devido ao 
“roller”, bacias de dissipação devido ao impacto e macrorugosidades. 
 
 
5.3.1 Blocos de Impacto 
 
 
São utilizados no final de condutos, caixas de passagem e consistem em vigas 
de concreto expostas frontalmente ao fluxo, fazendo com que o escoamento 
choque com o bloco e amorteça reduzindo o potencial destrutivo da energia. 
São usados nos descarregadores de barragens com médias e altas alturas, no 
final de rápidos, consistindo, basicamente, num lançador de jato para locais em 
que a energia possa ser dissipada sem comprometimento ou risco das 
estruturas importantes. 
s/m9Vmáx = 
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5.3.2 Bacias de Dissipação 
 
 
Quando as vazões são altas e não existe boa fundação são adotadas bacias 
para dissipar a energia. Essas bacias são utilizadas nos descarregadores de 
barragens, reservatórios de contenção, drenagem. 
 
A dissipação da energia apenas devido ao comprimento da bacia, via de regra, 
necessita de grandes extensões aumento o custo e espaço nem sempre 
disponíveis, assim costuma-se adotar elementos dissipadores que, atuando no 
ressalto, diminuem o comprimento, velocidade e a cota da plataforma. 
 
 
Os elementos dissipadores principais são: blocos de queda (“chute blocks”), 
blocos amortecedores (“baffle piers”) e soleiras terminais (“end sill”). Os blocos 
de queda são instalados no início da bacia com a finalidade de aumentar a 
profundidade de entrada do escoamento, criar múltiplos jatos e reduzir a 
velocidade e energia. 
 
 
Os blocos amortecedores ou dissipadores estabilizam e fixam o ressalto, 
aumentam a agitação melhorando as condições hidráulicas. Seu objetivo é 
elevar a profundidade do leito criando uma corrente de retorno. 
 
As soleiras terminais são degraus dentados ou contínuos com paramentos de 
montante inclinados, permitindo a remoção de material sólido transportado. O 
“U. S. Bureau of Reclamation - USBR” pesquisou bacias de dissipação 
classificando-as em 4 tipos universais: 
 
 
5.3.2.1 Bacia Tipo I 
 
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23 y*4Lm*s/m45q
5,2Fr2,1
≥→


>
<<
 
 
 
Não há a necessidade de bacias especiais pois o ressalto é incipiente, sem a 
presença de grandes oscilações, sem a necessidade de blocos, valendo-se, 
apenas de uma plataforma horizontal com comprimento igual ou maior do que 
4 vezes a profundidade de jusante com uma soleira terminal (“end sill”) para 
fixar o ressalto. 
 
 
 
 
 
5.3.2.2 Bacia Tipo II 
m*s/m45q
s/m18V
5,4Fr
3<
>
>
 
 
 
São bacias que apresentam o menor desempenho hidráulico porque há a 
formação de ondas em simultâneo com o ressalto mas se consegue reduzir em 
até 70% o comprimento da bacia. 
 
 
 
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A letra C corresponde ao comprimento da bacia sem os blocos de impacto e a 
soleira terminal. 
 
 
5.3.2.3 Bacia Tipo III 
 
m*s/m18q
s/m18V
5,4Fr
3
1
≤
≤
>
 
 
Nesta bacia predominam o ressalto verdadeiro onde se consegue reduzir o 
comprimento da bacia em cerca de 45%. 
 
 
A letra C corresponde ao comprimento da bacia sem os blocos de impacto e a 
soleira terminal. 
 
 
5.3.2.4 Bacia Tipo IV 
5,4Fr5,2 << 
 
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A letra C corresponde ao comprimento da bacia sem os blocos de impacto e a 
soleira terminal. 
 
 
5.3.2.5 Bacia com “Roller Bucket” 
 
 
É uma estrutura compacta e econômica, indicadas para média e baixa queda 
quando com defletores e alta quando liso. Nessa bacia, dependendo da concha 
e do nível de fluido à jusante, há a formação de uma massa fluida que “rola” 
constantemente dissipando a energia do escoamento. 
 
Faz-se necessário que o nível do fluido de jusante seja maior que y2 e superior 
a 20% (bem afogada). 
 
Nas grandes estruturas extravasoras de hidrelétricas, a massa fluida fixa pode 
ser considerada como peso complementar para evitar ao sobpressão que gera 
o esforço de levantamento da laje. 
 
 
 
5.3.2.6 Bacia com Salto de Esqui 
 
Trata-se de uma estrutura compacta e econômica, indicada quando a energia e 
suficiente para garantir um bom lançamento. Para uma dissipação efetiva é 
necessário, na zona de impacto do jato, uma lâmina d’água suficientemente 
grande para amortecer o jato ou, não havendo este “colchão”, e o leito não for 
resistente, é necessário prever uma pré escavação de uma fossa para 
melhorar e orientar a erosão. 
 
 
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5.3.3 Escada ou Canal em Degraus 
 
 
As escadas são utilizadas, principalmente, em obras de drenagem, para vencer 
desníveis em que a velocidade do jato não exceder 6m/s. Podem ser com 
funcionamento afogado ou livre, dependendo da condição do nível de jusante,