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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. 10
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