Sistema de reservação e alimentação dos modelos

O sistema de alimentação dos modelos consiste de um reservatório subterrâneo, casa de bombas e reservatório de nível constante (RNC). O reservatório de nível constante tem a função de manter as condições de carga piezométrica constante sobre as tubulações de alimentação dos modelos, permitindo que sejam realizadas manobras de mudança de vazão em um dos modelos reduzidos sem que haja interferência das condições de operação do outro.

A medição de vazão foi realizada através de medidores eletromagnéticos de vazão instalados nas tubulações de alimentação dos respectivos modelos. Os medidores de vazão possuem erro de 0,25% do fundo de escala.

O controle dos níveis de água de jusante nos modelos reduzidos foi realizado através da operação de comportas basculantes. Os níveis de água são medidos através de pontas linimétricas com precisão de 0,10 mm.

Figura 3.7 – Sistema de alimentação dos modelos reduzidos. 3.2 METODOLOGIA EXPERIMENTAL

Com o objetivo de analisar as características das ondas geradas por um ressalto hidráulico formado em uma bacia de dissipação de um vertedouro de baixa queda, propõe-se a realização

RNC Tubulações de alimentação do modelo parcial Medidores de vazão eletromagnéticos Tubulações de alimentação do modelo de conjunto Reservatório e canal de retorno enterrados

de uma série de ensaios com diferentes vazões efluentes e níveis de jusante. Os ensaios propostos são apresentados na Tabela 3.1. Estes ensaios foram realizados em duas etapas, a primeira no modelo parcial (escala 1:50) e a segunda no modelo de conjunto (escala 1:80). As condições de ensaios foram escolhidas de forma a permitir a formação de ressaltos hidráulicos nas condições de pré ressalto e ressalto oscilante. Nestes ensaios foram realizadas medições de flutuação de níveis de água e medições de velocidade média do escoamento.

Tabela 3.1 – Ensaios propostos para o modelo parcial e para o modelo de conjunto. Ensaios Q Prot. (m³/s) q Prot. (m³/sm) Q Mod. Parcial Esc. 1:50 (L/s) Q Mod. Conjunto Esc. 1:80 (L/s) G0 (m) Froude NA Jusante (m) TW (m) h (m) S% 1 41901 139,7 395,0 732,0 11,0 2,0 59,24 21,24 17,24 1,0 2 61,36 23,36 19,36 1,1 3 63,49 25,49 21,49 1,2 4 31059 103,5 292,8 542,6 8,0 2,5 56,83 18,83 14,83 1,0 5 58,71 20,71 16,71 1,1 6 60,59 22,59 18,59 1,2 7 21425 71,4 202,0 374,3 5,0 3,2 53,96 15,96 11,96 1,0 8 55,56 17,56 13,56 1,1 9 57,16 19,16 15,16 1,2 10 11137 37,1 105,0 194,6 2,5 4,5 49,99 11,99 7,99 1,0 11 51,19 13,19 9,19 1,1 12 52,39 14,39 10,39 1,2

Observações: 1) Os valores apresentados estão em escala de protótipo, exceto as colunas respectivas às vazões de modelo; 2) G0 = abertura da comporta medida entre o bordo inferior da comporta,

perpendicularmente ao perfil do vertedouro; 3) TW = profundidade do escoamento com relação à cota

de fundo da bacia de dissipação, El 38,00 m; 4) h = profundidade com relação ao canal de restituição, El. 42,00 m; 5) S% = submergência do ressalto hidráulico com relação ao nível fornecido pela curva-

chave.

Os níveis de água de jusante impostos aos modelos, apresentados como S% = 1,0, representam os níveis de água operacionais da UHE de Santo Antônio para as respectivas vazões, conforme curva-chave a jusante da barragem. Os níveis de água referentes à S% = 1,10 e S% = 1,20 consideram sobre-elevações de 10% e 20%, respectivamente, com relação ao nível operacional. As equações da curva-chave utilizada são apresentadas na Tabela 3.2.

Tabela 3.2 – Curva-chave de jusante do Rio Madeira utilizada nos estudos em modelo.

Limite de aplicação Equação

NA Jus < 49,25 m e Q< 9611 m³/s NA Jus = 0,129793 Q0,476349 _+38,995

49,25 < NA Jus < 58,25 m e 9611 < Q < 36538 m³/s NA Jus = 0,135736 Q0,471609 _+38,995

Os ensaios foram realizados, iniciando com o ajuste da abertura da comporta, a imposição da vazão escolhida e ajuste do nível de jusante de acordo com a curva-chave. Para essa condição foi medida a lâmina de água correspondente à altura conjugada rápida do ressalto hidráulico (Y1) e verificado o nível de montante. Após a realização das medições de flutuação de níveis, foram alteradas as condições referentes ao nível de jusante, aumentando a submergência e repetindo-se as medições de flutuação de níveis de água. A altura conjugada rápida foi medida apenas para condição referente ao menor nível de jusante, ou seja, o nível correspondente à curva-chave. Com o aumento da submergência, os ressaltos hidráulicos se deslocam para montante, alterando o valor de Y1, no entanto, decidiu-se considerar o valor medido inicialmente.

No modelo parcial do vertedouro foram realizadas medições das flutuações de níveis de água em 30 posições ao longo do canal de ensaios. Essas posições estão agrupadas de em 6 grupos de 5 sondas cada, visando unificar nomenclatura de identificação das posições de medição. Os grupos foram organizados utilizando o prefixo “E”, numerados de 1 a 6. As posições de medição, em cada grupo, são identificadas com o prefixo “P”, numeradas de 1 a 5. A Figura 3.8 apresenta estas posições de medição de níveis de água para o modelo parcial.

No modelo de conjunto foram realizadas medições de flutuações do nível de água em seis posições. As posições P1 a P4 estão alinhadas com eixo longitudinal do canal de restituição, a posição P5 no leito natural do rio Madeira e a posição P6 próximo à margem direita.

As posições P1, P2 e P3 estão dispostas em distâncias equivalentes às condições E2P2, E4P2 e E6P2 existentes no canal de ensaio. O ponto P4 está localizado a 9,6 m (768 m em escala de protótipo) a jusante do final do pilar do vertedouro. Os pontos P5 e P6 estão afastados de P4 respectivamente, 7,83 m e 12,42 m (626,73 m e 993,35 m em escala de protótipo).

A Figura 3.9 apresenta a localização dos pontos de medição de níveis de água no modelo de conjunto. A Tabela 3.3, apresenta as coordenadas destes pontos e as cotas de fundo do canal de restituição e do leito do rio.

Tabela 3.3 –Posições de medição de níveis de água no modelo de conjunto, coordenadas relacionadas ao protótipo.

Posição Norte Leste Cota de fundo (m) P1 9.027.590,89 395.495,78 42,00 P2 9.027.626,73 395.589,13 42,00 P3 9.027.662,56 395.682,49 42,00 P4 9.027.824,14 396.103,41 40,00 P5 9.027.462,24 396.615,09 30,00 P6 9.027.234,31 396.902,67 45,00

Figura 3.9 – Posições de medição de níveis de água, modelo de conjunto (escala 1:80). Estas posições de medição foram escolhidas de forma a investigar as condições de propagação das ondas em direção a margem direita.