barragensG Aula7 tomadadagua

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TOMADA D'ÁGUA 
 
 1 – Função 
 2 – Classificação 
 3 – Dimensionamento: 
3.1 - da Galeria 
3.2 - do Sifão 
________________________________________________________ 
 1 - FUNÇÃO 
 São saídas d´água que servem para regularizar ou liberar o volume de 
descarga, a partir do reservatório, necessário para os vários usos previstos no 
projeto. 
 
Comporta de fundo: 
 São saídas d´água localizadas no fundo da barragem destinadas a 
promover o esgotamento do reservatório, possibilitando a eliminação dos 
excessos de sedimentos e, em caso de perigo, ou para fins de investigação, o 
esvaziamento completo da bacia hidráulica. Com o desenvolvimento dos 
equipamentos hidro-mecânicos comportas de fundo não são mais utilizadas 
atualmente. 
 
 2 - CLASSIFICAÇÃO 
 a) Quanto ao objetivo: 
 a.1) Regularização do rio: deságua diretamente na calha do rio. 
 a.2) Irrigação: deságua em canais – dimensionada para os períodos 
críticos quando o baixo “runoff ” e alta demanda coincidem. 
 a.3) Abastecimento d'água: alimenta canalizações sob pressão. 
 a.4) Contenção de cheias: liberação total do reservatório antes da 
cheia máxima. 
 a.5) Piscicultura: conservar o nível mínimo para preservação dos 
peixes. 
 1
 b) Quanto a sua estrutura física: 
 b.1) Galeria - tubulação que atravessa a barragem, no sentido 
montante-jusante. 
 
 
 
 
 2
b.2) Sifão 
 
 c) Quanto à operação hidráulica: 
 c.1) Com comportas: controle de vazão 
 
 c.2) Sem comportas: fluxo livre 
 
 - Para galerias de grandes diâmetros: o controle é feito à montante. 
 
 - Para galerias de pequenos diâmetros: o controle é feito à jusante. 
 
 3 - DIMENSIONAMENTO 
 
Determinação da descarga de projeto da tomada d´água: 
 
Descarga regularizada: 
 Estudos hidrológicos – Relacionada com a quantidade d´água que se pode 
retirar do reservatório para atender as finalidades. 
 
 Finalidades: 
 Abastecimento humano; Irrigação; Piscicultura; Lazer; Geração de energia; 
Saneamento; Navegação, etc. 
 
- Abastecimento humano: 
 Órgãos públicos responsáveis pelo abastecimento das populações. 
Consumo per capita: 200 a 300 l/hab./dia 
Recomendado: 150 a 200 l/hab./dia 
 3
Mínimo: 100 l/hab./dia 
 
)/.....(106,11 31
3 smxCxKxPxQ nd
−= 
onde: 
=dQ descarga de projeto 
=nP população projetada para o final da vida útil do projeto 
=C consumo per capita 
=1K coeficiente do dia de maior consumo diário (correção ≅ 1,2) 
)........(105,31 36 mxQxV dn = 
=nV volume necessário disponível para atender a demanda (anual) 
 
- Irrigação: 
)/....(
105,31
3
6 smx
V
Q ARMd = 
=ARMV volume armazenado = CA 
C = consumo da cultura por ano (m3/ha) 
A = área a ser irrigada (ha) 
 
culturadaciclododias
ciclopordexnecessidaC
....
..365= 
Exemplos: 
Algodão ---- 7.600 m3/ha 
Milho-------- 4.550 m3/ha 
Arroz------- 10.600 m3/ha 
Feijão------- 6.890 m3/ha 
Cana------- 24.000 m3/ha 
 
 
 4
- Piscicultura: 
)/....(
105,31
3
6 smx
CAQd = 
C = consumo médio observado = 61.400 m3/ha/ano – viveiros à jusante da 
barragem 
A = área total dos viveiros 
 
- Múltiplas Finalidades: somatório das demandas estimadas. 
 
- Fórmula do Dnocs: para pequenas barragens 
)/....(8,0 slAQ = 
Onde: 
Q = vazão (litros/segundo) 
A = área a irrigar, em hectares. Se < 30 litros/s, tomar para vazão de 
cálculo, o valor de 30 litros/s. 
A8,0
A é estimada em função das características do açude: 
000.8)(2
)40,2)((
ps
psVV
A pa −
−−−= 
aV = capacidade do açude na cota de sangria (m3) 
pV = volume morto ou reserva intangível = volume do porão (m3) 
2,4 = altura média de evaporação anual nos espelhos d´água dos açudes do 
Nordeste (m). 
8.000 = dose bruta de irrigação, função da cultura (m3/semestre) 
s = cota da soleira do sangradouro 
p = cota do porão 
 
 
 
 5
Critérios de projeto (DNOCS): 
p – t = 4 m H < 10 m 
p – t = 5 m 10 m < h < 12 m 
p – t = 6 m h > 12 m 
 
Onde: 
h = s – t = profundidade máxima do açude 
hp = p – t = altura do porão 
t = cota do talvegue 
 
Para escolher se a tomada d´água é galeria ou sifão (segundo o DNOCS): 
 
h < 10 m hp = 4 m sifão 
h < 11 m hp = 5 m sifão 
h < 12 m hp = 6 m sifão 
h > 12 m hp = 6 m galeria 
 
3.1 Dimensionamento para Galerias de conduto forçado: 
 
1) Determinação da cota do porão – volume intangível, V : P
 
aP VV %10= 
Onde: 
=aV volume afluente 
 
 2) Descarga mínima da tomada d'água: Q 
 
 É calculada em função de todas as finalidades das barragens e também 
levando em conta a reserva intangível d'água no reservatório. 
 
 6
 3) Determinação da carga mínima h (m) para dar vazão à descarga Q (l/s): 
,
2
)08,0(
k
QkLh += 
onde: 
L = comprimento aproximado da tubulação (m) 
k e k' = coeficientes que dependem do diâmetro da tubulação 
 
Para Ferro fundido: 
D k k´ 
4” 
6” 
8” 
10” 
12” 
16” 
0,0155 
0,0103 
0,0075 
0,0062 
0,0051 
0,0039 
61,7
312,0
987,0
2.410,0
4.998,0
15.790,0
 
 4) Determinação da altura do centro da boca de montante: 
Dhh PM 5,4−= 
Onde: 
=Ph altura da reserva intangível (porão) 
D = diâmetro da tubulação 
 
 5) Determinação da altura do centro da boca de jusante: 
)´( hshh PJ +−= 
onde: 
s´ = submergência mínima (0,50 m) 
h = carga mínima para dar vazão 
 6) Determinação do comprimento aproximado da tomada d'água: 
5)(4 ++−= BhHL P 
 7
B = largura do coroamento 
H = altura da barragem 
 
7) Desenhar a tomada d´água (galeria) 
 
8) Determinação do comprimento real da tomada d'água L' e verificação do 
valor da descarga: 
Lk
LkQ ′+
′=′
08,0 
 Comparação entre Q e Q′ : 
 
 Se 1 !9,01, okQQQ →〉′〉
 
Se não (Q em mais de 10%) Î redimensionar. Q′≠
 
3.2 Dimensionamento para Sifão 
 
 
 
1) Determinação da cota do porão – volume intangível, V : P
 
aP VV %10= 
Onde: 
 8
=aV volume afluente 
 
Como já foi visto, escolhe-se a alternativa de sifão nos seguintes casos: 
 
Para 4,00 m e H até 10,00m =Ph
Para 5,00 m e H até 11,00m =Ph
Para 6,00 m e H até 12,00m =Ph
 
H = altura da barragem 
 
 2) Condições de funcionamento do sifão: 
 
a. A boca de jusante deve estar numa cota mais baixa do que a cota do 
espelho das águas. 
 
b. A diferença de cota entre o coroamento e o espelho das águas, para 
ocorrer o escoamento, não deve ser superior a 10,33 m (1 atm) – na 
prática, 6,00 m. 
 
c. A diferença de cota entre o coroamento e a boca de jusante deve ser menor 
do que 10,33 m 
3) Determinação da carga mínima para dar vazão à descarga Q: 
,
2
)09,0(
k
QkLh += 
onde: 
L = comprimento aproximado da tubulação 
k e k' = coeficientes que dependem do diâmetro da tubulação 
 
4) Determinação do comprimento aproximado da tomada d'água L. 
 9
 9)(4 ++−= BhHL P 
B = largura do coroamento 
 
 5) Desenhar o sifão 
 
6) Determinação do comprimento real do sifão L' e verificação do valor da 
descarga: 
Lk
LkQ ′+
′=′
09,0 
 
Comparação entre Q e Q′ : 
 
 Se 1 !9,01, okQQQ →〉′〉
 
QQ ′≠ em mais de 10% Î redimensionar. 
 
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