3. Vertedouros

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J Rodolfo S Martins 
Estruturas de Descarga 1/15 
CAPÍTULO 4 VERTEDOUROS E 
ESTRUTURAS DE DESCARGA 
 
1 INTRODUÇÃO 
Os termos ‘vertedouro’ ( ou vertedor), ‘sangradouro’ e 
‘descarregador’ são genericamente utilizados para designar 
as estruturas de condução das vazões excedentes que 
afluem à uma barragem. Podem ser considerados como 
estruturas que contribuem com a finalidade principal da 
obra, mas são é essenciais para garantir sua segurança. 
Como mencionado no capítulo anterior, os vertedouros são 
projetados para descarregar a vazão de projeto da estrutura 
(CMP ou cheia máxima de projeto) de forma a impedir o 
galgamento da crista quando da ocorrência de cheias 
extremas. Os descarregadores para barragens podem 
assumir diferentes formas, de acordo com o principio de 
funcionamento esperado, conforme ilustra a Tabela 1 e as 
fotografias comentadas nas próximas páginas. 
Tabela 1: Principais estruturas utilizadas como descarregadores em 
barragens 
Tipo Características 
Superfície Soleira delgada linear 
 Soleira delgada estendida 
 Soleira ogival retilínea 
 Soleira curvilínea seguida de poço 
De fundo Adufa 
 Galeria 
Misto Parte do escoamento se dá pela soleira livre e 
parte pelo fundo. 
 
 
Figura 1: Vertedouro seguido do canal rápido da UHE de Itaipu 
 
Figura 2:Vertedouro com comportas da UHE Chavantes 
 
Figura 3: Extravasor em soleira circular seguido de poço (Barragem do 
Biritiba) 
 
Figura 4: Vertedouro com soleira orival retilínea da Barrage do Rio Claro 
 
Figura 5: Descarregador com soleira tipo tulipa seguida de poço da 
Barragem Euclides da Cunha 
 
Figura 6: Vertedouros com e sem comportas na UHE Salto Grande 
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2/15 Estruturas de Descarga 
 
Figura 7: Vertedouro em soleira livre retiínea com ogiva do tipo normal 
 
 
Figura 8: Vertedouro com paramento inclinado seguido de ogiva e comorta 
– Barragem Euclides da Cunha 
 
Figura 9: Vertedouro de Superfície e descarregador de fundo na Barragem 
Edgard de Souza (2001) 
 
Figura 10: Soleira estendida tipo labirinto de múltiplos ciclos 
 
Figura 11: Vertedouro livre com ogiva tipo normal seguida de escada 
dissipadora – Barragem do Peão 
 
Figura 12: Descarregador tipo adufa 
Uso de comportas em barragens 
O uso de comportas em descarregadores apresenta nítidas 
vantagens econômicas e operacionais, acrescentando 
também ônus e obrigações operacionais e de manutenção, 
que muitas vezes implicam em importantes custos. As 
comortas em geral permitem reduzir ou eliminar a parcela 
da altura de passagem da cheia de projeto (carga sobre a 
soleira quando é descarregada a vazão correspondente à 
cheia de projeto ou CMP), uma vez que a comporta pode 
ser operada para manutenção do nível d água máximo 
normal. Pode-se dizer que uma barragem com comportas 
pode até mesmo ter seu nível máximo normal igualado ao 
nível máximo maximorum, situação esta que ocorre 
quando as comportas estiverem totalmente abertas. Na 
Figura 13 pode-se observar que para o mesmo NA máximo 
normal, a barragem com comportas resulta menor em 
altura (cota da crista pode ser mais baixa) e na base, o que 
resulta em economia em termos estruturais. A dissipação 
de energia quando feita por bacia de dissipoção pode ser 
alterada em função dos efeitos provocados pela abertura 
parcial das comportas, como será comentado no próximo 
capítulo. 
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Estruturas de Descarga 3/15 
O uso de comportas implica, no entanto, em diversas 
imposições operativas, como a necessidade de que a 
estrutura seja permanentemente assistida, com operadores 
sempre disponíveis, além de rotinas de testes e 
manutenções preventivas frequentes. Tais aspectos devem 
sempre ser ponderados antes da opção pelo uso de 
comportas. 
 
Figura 13: Comparação da barragem com e sem comportas 
Em geral, a grande preocupação dos projetistas e órgãos de 
licenciamento e gestão se dá com as bacias pequenas, 
sujeitas aos flash floods (cheias rápidas) nas quais o tempo 
de resposta operacional da estrutura possa não ser 
suficientemente ou então que a estrutura apresente 
problemas mecânicos, falta de alimentação de energia ou 
mesmo algum impedimento de acesso que limite o 
comando da comporta. As principais recomendações 
objetivas sobre o uso de comportas podem ser encontradas 
no Manual de Inventário Hidrelétrico (MME, 2007) e no 
manual de ‘Critérios de Projeto’ (ELETROBRÁS, 1995). 
 
O Vertedouro será projetado de maneira a conduzir 
as vazões de cheia restituindo as a jusante em 
condições de segurança para a barragem e sem 
perturbações de nível prejudiciais à operação da 
usina. Seu dimensionamento será fruto de análise 
econômica que considere alternativas com e sem 
comportas e suas quantidade e dimensões mais 
adequadas. Nos vertedouros controlados por 
comportas, serão previstas no mínimo duas 
comportas. 
O manual recomenda a aplicação da Eq. 1, na qual R é a 
velocidade de subida do nível no reservatório em m/h, Q é 
a vazão de pico da cheia (m3/s) e A a área do reservatório 
em m². 
Eq. 1 
A
QR 3600= 
Nos aproveitamentos onde R seja maior do que 2 m/h 
deverá ser adotado vertedouro livre sem comportas ou, 
mediante justificativa, um sistema de comportas 
automático ou ampliada a borda livre da barragem, 
considerando o tempo limitado para decisões de operações 
de correção das panes. 
Deve-se observar ainda que a legislação de alguns países 
obriga todas as barragens a disporem de descarga de fundo 
de forma a permitir o manejo do reservatório para fins de 
controle de suas condições ambientais (circulação para 
troca da água) e eventualmente permitir o esvaziamento do 
mesmo em caso de necessidade. Estas imposições devem 
ser levadas em conta na decisão sobre o emprego de 
comportas. 
 
Seleção do tipo de vertedouro 
A escolha do tipo de vertedouro depende basicamente do 
tipo de arranjo adotado para as estruturas, sendo o caso 
genérico o posicionamento do vertedouro em uma das 
ombreias com a aproximação e a restituição na forma de 
canal apoiado sobre o terreno (Figura 15, 
CORTE A-A
NA res.
h máx.
canal
p
h sol.
1
1,5
Lsol.
hc
1,5
1 L
pedra
h
NA rio
Figura 14) . Vales largos com ombreiras suáveis permite a 
utilização de canais laterais com o vertedouro em forma de 
crista posicionado nas ombreiras. Vales estreitos sugerem 
muitas vezes a utilização de vertedouros com crista 
seguida de poço, como as tulipas. Estruturas de concreto 
quase sempre permitem o posicionamento do vertedouro 
sobre a estrutura principal, como é muito frequente nas 
barragens em concreto compactado a rolo (CCR), mas o 
mesmo também pode ser feito sobre aterros compactados. 
Em geral o uso de descarregadores de fundo é mais 
frequente nos reservatórios que precisam ser esvaziados 
em suas operações normais, sendo o caso das barragens 
cuja finalidade principal é o controle das inundações nos 
valões situados a jusante. A melhor solução dependerá das 
condições topográficas e geológico-geotécnicas de cada 
local, as quais condicionam a definição do arranjo geral 
das obras e da vazão de projeto do vertedouro 
CORTE A-A
NA res.
h máx.
canal
p
h sol.
1
1,5
Lsol.
hc
1,5
1 L
pedra
h
NA rio
Figura 14: Vertedouro em canal lateral seguido de escada dissipadora 
(ELETROBRÁS, 2000) 
 
canal extravasor
soleira afogada
escada de pedra
barragem
A
A
PLANTA
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Figura 15: Arranjo esquemático genérico de uma barragem com vertedouro 
de superfície em canal lateral (DAEE, 2005) 
 
Figura 16:Vertedouro em canal Lateral típico em vales estreitos (Foz do 
Areia) (MME, 2007) 
 
Figura 17: Vertedouro livre sobre a crista do barramento em CCR (MME, 
2007)Figura 18: Vertedouro em vale largo (Tucurui) (MME, 2007) 
 
Figura 19: Arranjo típico em vale estreito ‘inspirador de Itaipu’. (USBR, 
1987) 
 
Figura 20: Descarregador em soleira lateral posicionado na ombreira 
(USBR, 1987) 
 
Figura 21: Descarregador em poço tipo ‘tulipa’ seguido de galeria de 
concreto sob a barragem e bacia de dissipação. 
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Figura 22:Vertedouro posicionado ao lado da casa de força (Tamada, 1994) 
Para arranjos com que tenham trechos de vazão reduzida 
entre a barragem e a descarga das estruturas principais de 
vertimento ou do canal de fuga devem ser previstos 
descarregadores ou válvulas de fundo para garantir as 
vazões ecológicas, ambientais ou sanitárias. A utilização 
de descarregadores de fundo somente deve ser considerada 
se condicionamentos de jusante requererem descargas em 
condições que não possam ser atendidas pelo vertedor de 
superfície.(MME, 2007) 
De acordo com as recentes diretivas brasileiras para 
construção e segurança de barragems (ANA, 2015), nas 
barragens de aterro e enrocamento, o vertedouro deve ser 
implantado independente do corpo da barragem quando o 
mesmo for em canal ou em túnel, devendo garantir-se que 
a descarga e dissipação de energia seja efetuada 
suficientemente afastada do corpo da barragem. Em 
barragens de concreto, os vertedouros podem ser 
incorporados no corpo da barragem, sendo classificados 
em: superfície, de meio-fundo ou de fundo, em função da 
sua posição relativamente ao reservatório. Nos vertedouros 
controlados por comportas, devem ser previstas, no 
mínimo, duas comportas. No caso de barragens de aterro, o 
recurso a comportas ou a túneis em vertedouros só se 
justifica, quando tal conduza a uma significativa economia. 
Os vãos dos vertedouros com soleira livre ou controlado 
por comportas devem ter dimensões amplas, que reduzam 
o risco de obstrução por objetos flutuantes de grande 
dimensão, em especial quando as zonas da bacia 
hidrográfica mais próximas do reservatório se apresentem 
significativamente florestadas. 
 
2 ASPECTOS HIDRÁULICOS 
Sob o ponto de vista hidráulico, os vertedouros podem ser 
considerados como: 
 
• Superfície (livre frontal com ou sem ou comportas) 
• Descarregadores em poço seguido de galeria 
• Fundo 
 
 
Soleira Livre Frontal 
A soleira livre frontal é aplicada geralmente sobre o 
paramento da barragem ou ao final de um canal de 
aproximação e presta-se a qualquer tipo de vale. Pode-se 
afirmar que é a estrutura mais utilizada pela sua relativa 
simplicidade construtiva e operacional, além de fácil 
manutenção. 
 
Figura 23:Vertedouro posicionado no topo da estrutura de CCR (Barragem 
Itans-RN) 
 
Figura 24: Vertedouro de superfície posicionado sobre um maciço 
compactado (Barragem Paraitinga-SP) 
A geometria da soleira segue a forma 
denominada de ‘ogiva normal’, por 
basear-se na curva formada pela queda 
do jato a partir de uma parede plana e no 
qual a vazão é função da carga h sobre a 
soleira. A face inferior do jato é 
substituída pela estrutura de concreto que forma a ogiva, 
daí o nome soleira normal. A geometria mais famosa é a 
denominada Creager (USBR, 1987) composta por três 
arcos de círculo a montante da crista e uma curva 
exponencial a jusante até a concordância com o paramento 
retilíneo que forma o canal de descarga ou ‘rápido’. 
 
Figura 25: Geometria típica da soleira normal (USBR, 1987) 
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6/15 Estruturas de Descarga 
 
 
Figura 26: Detalhe do perfil vertente tipo Creager (USACE, 1987) 
 
Figura 27: Soleira normal com paramento vertical 
A capacidade de descarga das soleiras livres é dada pela 
expressão da Eq. 2, na qual Hd é a carga de projeto e L é 
comprimento ou extensão da crista. O coeficiente CQ é 
obtido em função da geometria da crista, sendo 
detalhadamente documentado nos manuais de hidráulica 
do USBR ou USACE. Em geral o coeficiente CQ é função 
da relação H/Hd. A Carga de projeto é aquela obtida pela 
diferença entre o nível d’água máximo maximorum e a 
crista da soleira, definidos na etapa de cálculo da altura da 
barragem. 
Eq. 2 
5,1
5,12
d
dQ
CLHQ
HgLCQ
=
=
 
 
Figura 28: Coeficiente de Descarga para soleira normal USBR (Creager) 
 
 
Figura 29: Coeficientes de descarga para soleiras normais (USBR, 1987) 
A prática tem mostrado que este tipo de soleira, por 
apresentar mudanças bruscas de curvatura, pode induzir à 
criação de zonas de baixas pressões que favorecem a 
ocorrência dos fenômenos de cavitação o surgimento de 
condições favoráveis para erosões nas estruturas, como 
ilustrado adiante.Por conta deste fato mais recentemente 
foram estudadas geometrias para a ogiva vertente que 
mantem uma variação de curvatura constante, como o 
perfil leminiscata, que tem equação da forma 
 
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Eq. 3 
 
Figura 30: Perfil leminsicata baseado no perfil Creager (Kanashiro, 1989 
apud (Kohn, 2006) 
 
O efeito dos pilares existentes sobre a crista deve ser 
considerado, em função do descolamento do fluido que, na 
prática, reduz a extensão útil da crista. 
Eq. 4 
Nesta expressão L é a largura efetiva, L' a largura útil (m); 
Ka, o coeficiente de contração das ombreiras, Kp, o 
coeficiente de contração dos pilares, n é o número de 
pilares; e He a carga sobre a crista. Os valores de Kp e Ka 
podem ser estimados a partir das curvas indicadas nos 
gráficos da Figura 33. 
 
 
Figura 31: Pilares na crista do vertedouro (Belo Jardim _PE) 
 
 
Figura 32: Efeito dos pilares no vertedouro (de Arauz, 2005) 
 
 
 
Figura 33: Coeficientes de contração dos pilares para geometria circular 
(USACE, 1987) 
Quando o vertedouro tem comportas, a descarga através 
das aberturas parciais podem ser estimada pela expressão 
da Eq. 5, onde Cd é o coeficiente de descarga , G0 a 
abertura da comporta (ver figura) L’ a largura geométrica 
útil (definida anteriormente) e He a carga sobre a crista. 
Observa-se que nesta equação há uma mudança na lei 
típica de controle, que passa a ser função da carga ao 
expoente ½ (Figura 34) 
Eq. 5 ed gHLGCQ 2
'
0= 
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Figura 34: Curva de descarga para aberturas parciais e total de um 
vertedouro de superfície 
 
Figura 35: Coeficientes de descarga para aberturas parcials de comportas 
tipo segmento (USACE, 1987) 
Em muitos casos pode ser interessante o uso do paramento 
de montante inclinado, por questões construtivas ou de 
estabilidade (Figura 36). Nestas situações, os coeficientes 
de descarga são afetados em função da alteração do 
comportamento das pressões no contato entre a face 
inferior do jato e o perfil vertente (Figura 38). A ocorrência 
de pressões negativas pode ser prejudicial à estrutura de 
concreto, uma vez que valores instantâneos muito baixos 
podem aproximar-se da pressão de vapor da água e 
ocasionar a formação de bolhas de vapor que tenderão a 
desaparecer nas regiões de alta pressão. Como este efeito 
pode ocorrer próximo ao contato com o concreto, as 
elevadas tensões de tração geradas podem ocasionar o 
chamado efeito de erosão por cavitação (Figura 39). 
 
 
 
Figura 36: Configurações do paramento inclinado a montante (USBR, 1987) 
 
 
Figura 37: Diagrama de pressões sub atmosféricas (negativas) sobre o 
perfil vertente 
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Figura 38: Correção dos coeficientes de descarga em função da inclinação 
do paramento de montante (USBR, 1987) 
 
Figura 39: Erosões a jusante dos blocos dissipadores na UHE Porto 
Colombia 
Soleira Livre Estendida (Labirinto) 
A possibilidade de expandir a crista da soleira vertente deu 
origem ao quese denomina vertedouro de soleira estendida 
que, por causa do formato, também se conhece como 
vertedouro ‘labirinto’. O objetivo deste tipo de soleira é 
aumentar a extensão da crista de forma a reduzir ou limitar 
a variação de nível d´água nos reservatórios quando da 
passagem das cheias. Também são empregados quando se 
pretende aumentar a capacidade de descarga de uma 
soleira existente (cuja extensão B já está limitada) 
conforme ilustra a Figura 41. 
 
 
Figura 40: Soleira tipo labirinto da Barragem UTE (apud (Kohn, 2006) 
 
Figura 41: Vertedouro auxiliar da barragem Hyrum (Houston, 1983 apud 
(Oliveira, 2004) 
A soleira típica consiste na reprodução de ciclos de extensão de crista 
L = 4ª + 2b, conforme indica a figura a seguir. Segundo Hay & 
Taylor (1970) (Oliveira, 2004), a capacidade de descarga pode ser 
computada a partir do comprimento linear e da equação básica da 
descarga livre sobre soleiras ( 
Eq. 6). O coeficiente de descarga pode ser obtido dos 
estudos e de observações mais recentes, como mostra a 
Figura 44 e também a Figura 45. 
 
Figura 42: geometria típica do vertedouro labirinto (Roselli, 2012) 
 
Figura 43: Detalhes da soleira típica (Falvey, apud (Roselli, 2012) 
 
Eq. 6 
 
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Figura 44: Coeficiente de descarga para soleiras tipo labirinto (Darvas, 1970 
apud (Kohn, 2006) 
O estudo mais recente, apresentado por Tullis et all (apud 
(Kohn, 2006) utiliza a Eq. 7 
Eq. 7 
 
 
Figura 45: Coeficientes de descarga para a soleira labirinto Tullis at all, 
apud (Kohn, 2006) 
O vertedor tipo labirinto é vantajoso para obras hidráulicas 
em áreas urbanas (bacias para contenção de enchentes 
(piscinões), atualizações do sistema de extravasão de lagos 
e represas), quase sempre limitadas pela falta de espaço e 
disponibilidade de níveis d’água mais altos e 
principalmente para os pequenos aproveitamentos 
hidrelétricos, nos quais a elevação do nível d´água aumenta 
os problemas gerados pela inundação de áreas produtivas 
ou ambientalmente sensíveis. 
Descarregadores em Poço 
O uso dos descarregadores em poço é muito interessante 
em vales estreitos ou quando a estrutura de descarga é 
independente da barragem, como no caso das barragens de 
terra ou enrocamento. Em geral, a estrutura de captação 
localiza-se em um ponto adequado e descarrega para 
jusante através de um túnel, que pode ter sido originado da 
escavação para o desvio durante a construção ou anda para 
passagem de tubulações. 
 
Figura 46: Descarregador em poço com emboque normal e tipo ‘tulipa’ 
(MARQUES, 2013) 
 
Figura 47: Descarregador em poço com emboque tipo tulipa (Fais, 2007) 
 
Figura 54: Tulipa na Barragem do Rio Atibainha (fonte: SABESP) 
Estes vertedouros são também conhecidos com o nome de 
‘tulipa’, pelo formato da boca de tomada, que segue o 
desenho da face inferior do jato do jato em queda livre, 
ajustando-se ao poço de descarga. 
 
Figura 48: Extravasor com emboque tipo tulipa na barragem do Chasqueiro 
(RS) 
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Estruturas de Descarga 11/15 
 
Figura 49: Extravasor tipo tulipa com tiunel de descargam compartilhado 
durante o desvio - Barragem do Biritiba (SP) 
 
 
Figura 50: Arranjo típico de uma barragem com extravasor em poço tipo 
tulipa 
 
Figura 51: Vertedouro em poço com parede vertical 
 
Figura 52: Geometria do vertedouro tipo ‘tulipa’ (Raimundo, 2007) 
Esta estrutura é apropriada para descarga de vazões não 
muito elevadas (as experiências vão até 1.000 m3/s) e em 
função da altura (até 100m) exigem boas condições de 
fundação. Pelo formato esbelto, esta solução não é 
indicada em regiões com sismos e também em locais onde 
existe presença de material flutuante carreado pelas cheias, 
como tronco de arvores. Recomenda-se ainda aproveitar a 
estrutura de desvio como galeria de descarga definitiva 
como forma de reduzir os custos globais. 
O funcionamento hidráulico do sistema é complexo por 
admitir diversas formas de controle, como ilustra a Figura 
53, que resultam em uma curva de capacidade de descarga 
composta, como indicado na Figura 54. 
 
Figura 53: Situações típicas de controle do vertedouro em poço(USBR, 
1987) 
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Figura 54: Curva de descarga típica do descarregador em poço (USBR apud 
(Roselli, 2012) 
Na figura acima, a descarga pode se dar sob o controle da 
crista (tipo soleira livre) e na medida em que o escoamento 
aumenta, passar para o poço (tipo orifício horizontal), até 
que ocorra o preenchimento total do túnel, situação esta em 
que o conjunto opera como uma tubulação forçada. Desta 
forma, recomenda-se que a capacidade de descarga do 
poço e do túnel seja sempre superior à da crista, de forma à 
não interferir no controle do escoamento. Também é 
recomendada a adoção de sistemas de aeração de forma a 
garantir que o escoamento no túnel seja livre 
 
Figura 55: Aeração para garantir escoamento livre no túnel (Fais, 2007) 
Descarga pode ser estimada a partir da Eq. 8, na qual C é o 
coeficiente de descarga conforme indica Figura 56. 
Eq. 8 5,1)2( dHRCQ π= 
 
Figura 56: Coeficiente de descarga C para o poço com emboque tipo tulipa 
(USBR, 1987) 
O diâmetro do poço pode ser estimado pela expressão da 
Eq. 9, na qual Q e H são, respectivamente a vazão e a 
carga na seção inicial do poço. 
Eq. 9 
4
1
2
1
408.0
H
QD = 
Descarregadores de fundo 
Os descarregadores de fundo são estruturas que funcionam 
sob pressão, segundo o mesmo princípio dos orifícios. Sua 
utilização depende da geometria e forma do 
aproveitamento e muitas vezes podem combinar as 
descargas de serviço para abastecimento irrigação e 
perenização dos rios com a descarga de cheias. Exemplos 
de grandes aproveitamentos com descarregadores de fundo 
são as barragens do Sobradinho (PE), Jupiá (SP) e Edgard 
de Souza. 
Os descarregadores podem ser incorporados à barragem ou 
ter suas vazões conduzidas através de galerias. Nestes 
casos, o comportamento das mesmas é semelhante ao dos 
bueiros, apresentando diversos controles do escoamento. 
A principal atenção a ser dada aos descarregadores de 
fundo diz respeito à formação de vórtices com entrada de 
ar e arraste de material flutuante para o interior da galeria 
de jusante. 
 
Figura 57: Descarga de fundo seguida de galeria (USBR, 1987) 
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Estruturas de Descarga 13/15 
 
Figura 58: Descarregador de fundo incorporado à barragem (Bacaltchuk 
Sobrinho, ??) 
 
Figura 59: Descarregador de fundo em galeria sob a barragem (USBR, 1987) 
 
Figura 60: Descarga de fundo seguida de galeria associada com um 
vertedouro tipo poço vertical (Tabacundo) 
 
Figura 61: Comportamento do escoamento segundo a descarga na 
galeria(Raimundo, 2007) 
 
 
Figura 62: Descarregador de fundo da barragem Edgard de Souza (SP) e 
arraste de material flutuante. 
 
Figura 63: visualização em modelo reduzido da formação de vótices no 
descarregador de fundo da barragem Edgard de Souza (1983, CTH-USP) 
 
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14/15 Estruturas de Descarga 
A perda de carga nas entradas tipicamente utilizadas em 
descargas de fundo podem ser estimadas a partir de 
(USACE, 1987) padrões estudados em modelo hidráulico. 
Eq. 10 
 
Na Eq. 10 Ke é o coeficiente de perda localizada, que pode 
ser estimado pela tabela a seguir. 
 
Figura 64: Coeficientes de Perda localizada em entradas padronizadas 
(USACE, 1987) 
 
 
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Estruturas de Descarga 15/15 
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