Início da Aeração e Pressões ao Longo de Vertedouros em Degraus

Autores

Paulo Henrique Povh, Edie Roberto Taniguchi, Jose Junji Ota

Resumo

A configuração característica de calhas em degraus favorece a ocorrência de pressões negativas na face vertical dos degraus. Portanto a necessidade de assegurar a estabilidade da estrutura torna importante o conhecimento do campo de pressões na região dos degraus. Este estudo, o qual foi parcialmente financiado pela FINEP (RECOPE/REHIDRO/SUB REDE 2) na compra de equipamentos, foi desenvolvido em um modelo reduzido de um vertedouro em degraus construído na escala geométrica 1:25. O vertedoruro, que possui uma calha com declividade de 1V:0,75H e degraus com 0,60 m de altura, foi estudado para vazões específicas compreendidas entre 4,2 (m³.s-1)m-1 e 31,7 (m³.s-1)m-1. O estudo das características físicas do escoamento num degrau padrão é considerado válido, mas este estudo mostrou a importância da aeração do escoamento nas pressões ao longo da calha. Portanto, para o regime de escoamento denominado skimming flow, é necessário relacionar o padrão de aeração do fluxo com a pressão. Foi observado que o início da aeração assume um papel importante na pressão mínima. A posição de início de aeração do escoamento varia com a vazão, deslocando-se para jusante à medida que a vazão específica aumenta. É importante destacar que não há um bom critério para definir o início da aeração do fluxo em modelos. Uma sugestão de critério a ser utilizado no modelo é apresentado neste trabalho. Este artigo apresenta, também, um aspecto interessante de flutuação de pressão medida por transdutores

Palavras-chave

vertedouro em degraus; início de aeração; flutuação de pressão

Incipient aeration and pressure in stepped spillways

Authors

Paulo Henrique Povh, Edie Roberto Taniguchi, Jose Junji Ota

Abstract

The characteristic configuration of stepped flumes leads to the establishment of negative pressure on the vertical face of steps. Therefore, the need to assure the safety of the structure makes it important to know the pressure field around the steps. This study - which was partially funded by FINEP (RECOPE / REHIDRO / SUB REDE 2) to provide equipment - was developed in a scale model (1:25 scale) of a spillway. A spillway with a slope of 1V:0.75H and step heights of 0.60 m was considered for discharges in the range of 4.2 (m³.s-1)m-1 and 31.7 (m³.s-1)m-1. The study of the physical characteristics of the flow on a standard step is considered valid but this study revealed an additional aspect focusing on the importance of flow aeration in pressure through the flume. Therefore, for so-called skimming flow, it is necessary to correlate the aeration pattern to the pressure. It was observed that the beginning of aeration plays an important role in minimum pressure. The beginning of aeration varies with the discharge; its position moves downstream as the specific discharge increases. It should be pointed out that there is no good criterion to define the beginning of flow aeration in models. This paper provides a suggestion to establish such a criterion. This paper also shows an interesting aspect of pressure fluctuation measured by transducers.

Keywords

stepped spillway; incipient aeration; pressure fluctuation