Hidráulica Aplicada - Felipe de Azevedo Marques - Capítulo III - Estruturas de Dissipação de Energia

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Estruturas de dissipação de energia
Ressalto hidráulico
Bacias de dissipação
Comportas de fundo
Escadas hidráulicas
Estruturas de dissipação de energia
Escoamento com grandes declividades como vertedores, 
e sangradores de barragens.
Transição entre os regimes torrencial (supercrítico) e
fluvial (subcrítico) ---- turbulência com grande poder
erosivo.
Função: dissipar energia da água que escoa sobre
barragens, vertedores e outras estruturas hidráulicas,
prevenindo erosões a jusante destas estruturas.
Regimes Subcrítico e Supercrítico
Velocidade de propagação da onda oscilatória
No regime crítico a corrente líquida se move com a 
velocidade de propagação da onda. 
Regimes Subcrítico e Supercrítico
Propagação de ondas em regimes crítico, subcrítico e 
supercrítico.
Crítico Subcrítico Supercrítico
Número de Froude (Fr)
Relação entre a velocidade da corrente e a velocidade de 
propagação da onda.
Controles de jusante!!
Ressalto hidráulico
Efeito Tsunami (supercrítico --- subcrítico)
Dissipação de energia do escoamento --- redução da 
velocidade e aumento da profundidade na direção de 
escoamento.
Profundidades conjugadas
Tipos de Ressaltos
Em função do número de Froude do escoamento a montante
Fr = 1 – 1,7 Ressalto ondulante Fr = 1,7 - 2,5 Ressalto débil
Fr = 2,5 – 4,5 Ressalto oscilante Fr = 4,5 – 9,0 Ressalto estável
Fr > 9,0 Ressalto turbulento
Posição do ressalto
Modelo 1 – Ressalto em fundo firme. Caso ideal
Y2 = conjugada de Y1
Imediatamente após Y1
Posição do ressalto
Modelo 2 - Ressalto deslocado à jusante. Pior caso p/ erosão
Y2’ < profundidade conjugada
O ressalto se desloca para a jusante até um ponto em que a
profundidade Y1 cresça o suficiente para que os valores Y1, Fr1 e Y2’
satisfaçam a equação. Provoca erosão em um longo trecho do canal.
Posição do ressalto
Modelo 3 - Ressalto deslocado a montante. Submerso.
Y2’ > profundidade conjugada
A profundidade conjugada a Y2’ deveria ser menor que a existente Y’ e
o ressalto se move a montante, normalmente se afogando na estrutura.
O ressalto submerso se localiza sempre na mesma posição mas tem
baixa eficiência de dissipação de energia.
Bacias de dissipação
Função: conter o ressalto hidráulico em um trecho do canal.
Elementos construtivos acessórios: estabilizar o ressalto e
diminuir a extensão da bacia (redução de custos).
•Blocos de queda
•Blocos amortecedores
•Soleiras terminais
Tipos de bacias dissipadoras
Classificação: em função do número de Froude e da
velocidade de escoamento.
Tipo I (plataforma horizontal) 1,2 < Fr < 1,7
Y2 = 2Y1; V2 = 0,5 V1; L = 4Y2
Tipos de bacias dissipadoras
Tipo I 1,7 < Fr < 2,5
Ressalto fraco. Dispensáveis blocos amortecedores e soleira.
A bacia deve ser suficientemente longa para a contenção.
Tipos de bacias dissipadoras
Tipo II 2,5 < Fr < 4,5
Menos eficientes. Evitar Fr nesta faixa de valores.
Tipos de bacias dissipadoras
Tipo III Fr > 4,5
V1 < 15m/s, Blocos de queda e amortecedores, soleira
terminal para diminuir o comprimento do fundo.
Tipos de bacias dissipadoras
Tipo III Fr > 4,5
V1 > 15m/s, Sem blocos amortecedores. Comprimento do
fundo maior que na bacia tipo III. Soleira dentada.
Comportas de Fundo
Função: Controlar a vazão dos canais ou sangradores de
barragens.
Normalmente as comportas são de descarga livre:
Quando o escoamento a jusante é livre de pressão.
Vertical Radial Tambor
Comportas de Fundo
Função: Controlar a vazão dos canais ou sangradores de
barragens.
Escadas Hidráulicas
Função: Dissipar energia em trechos de pequena extensão e
grande desnível.
Bastante utilizadas: Estradas, taludes de corte e aterro,
aeração de efluentes.
Tipos: Com colchão de água e sem colchão de água.
Com colchão de água: maior vida útil e maior custo de
manutenção.
Sem colchão de água: menor vida útil, não acumula
sedimentos.
Com colchão de água
Escoamento similar aos vertedores retangulares de
paredes delgadas.
Poncelet: 
Sem colchão de água
Escoamento similar aos vertedores retangulares de
paredes espessas.