A classificação dos vertedores é baseada de acordo com a sua função, citada anteriormente no item 4.3 e também por suas características principais.
Em seguida serão apresentados resumidamente alguns dos mais utilizados vertedores (Oliveira, 2004):
Vertedor tipo extravasor é um dos mais utilizados, por isso existem diversos estudos desenvolvidos sobre seu funcionamento. Apresenta na crista um perfil adequado para acompanhar a superfície inferior da lamina de água vertente. Este perfil é denominado de perfil normal. Apresenta duas alternativas para a face de montante inclinada ou vertical, podendo conter mais de um alinhamento reto no paramento de montante. Este tipo de vertedor geralmente possui comportas, com a função de controlar a descarga do mesmo. Como este tipo de vertedor produz altas velocidades, em condições de grandes descargas, existe a necessidade de considerações de projeto para se evitar a cavitação.
A cavitação é a formação de bolhas ou cavidades em um líquido. Em estruturas hidráulicas, o líquido é água e as cavidades estão preenchidas com vapor de água e ar. As cavidades se formam em um local onde a pressão cai até a um valor que fará com que a água se vaporize a temperatura do ambiente. Essas cavidades ao serem transportadas através de regiões com gradientes de pressão positivos eventualmente implodem. Esses colapsos produzem pressões instantâneas muito altas que impactam na superfície sólida do escoamento. É justamente durante esse processo que pode ocorrer a erosão acompanhada de vibrações e ruído (DALFRÉ, 2005).
Vertedor labirinto ainda é pouco difundido no Brasil, por isso pouco utilizado. Sua principal característica é apresentar uma crista formada por uma linha
um aumento do comprimento da crista possibilitando a descarga de maiores vazões do que em um vertedor de soleira retilínea para igual carga. Geralmente apresentam a forma trapezoidal simétrica. A crista pode ter a forma circular ou um perfil extravasor, por exemplo, o de uma soleira tipo WES, EUA- Bureau of Reclamation (1987).
Vertedor tipo sifão é recomendado para descarregar vazões menores. Este tipo de vertedor é indicado quando se quer manter o nível do reservatório e o espaço para a localização da estrutura vertedora está reduzido. O vertedor tipo sifão possui sua estrutura formada por um tubo fechado com o formato de um U invertido. Apresenta em sua composição a seção da entrada, um ramal superior, a garganta ou seção de controle, o ramal inferior e a saída.
Tipo tulipa é usado em casos de barragens de terra ou enrocamento ou em vales estreitos, em que o espaço para a instalação do vertedor seja limitado. No caso de barragens de concreto com comprimento insuficiente para a colocação de outro tipo de vertedor, e ainda em barragens de arco, pode ser uma solução eficaz. A grande vantagem deste vertedor é a economia de concreto em sua construção, por possuir formas reduzidas comparadas as dos outros tipos de vertedores.
Vertedor tipo canal lateral é constituído por uma estrutura de controle localizada de forma paralela ao canal de descarga do vertedor, ideal para situações de pouco espaço e encostas íngremes.
Vertedor tipo canal de descarga sua principal característica é o posicionamento do seu canal perpendicular ao eixo da barragem. Este vertedor é muito utilizado em barragens de material solto, e por apresentar técnicas de projeto e construção simples.
5 VERTEDOR DE EMERGÊNCIA DE TERRA E VEGETAÇÃO
5.1 Introdução
Os vertedores de emergência de vegetação têm sido utilizados em reservatórios de controle de enchentes desde o inicio da década de 1960 nos Estados Unidos da América. Por possuir projeto simplificado, baixo custo de construção e manutenção, comparativamente com estruturas convencionais de vertedores, tornou-se uma boa opção em se tratando de reabilitação de uma barragem (SCS, 1985).
A função deste vertedor é descarregar as vazões não contempladas no valor da vazão de projeto do vertedor principal. Neste caso, a descarga será feita com uma velocidade não erosiva através de um canal adequado, e sem produzir o galgamento da barragem.
O vertedor de emergência de vegetação é formado por um canal aberto revestido com uma vegetação resistente à erosão, geralmente de seção transversal trapezoidal, apresentado na Figura 5.1. Sua estrutura consiste em um canal de entrada, uma seção de controle ou crista em nível, e um ou mais canais de saída.
Figura 5.1 Vista de Jusante do Canal do Vertedor de Emergência de Vegetação Fonte: Adaptado de OHIO DEPARTMENT OF NATURAL RESOURCES, 1999.
Este tipo de vertedor geralmente é dimensionado com somente 1 a 4% de chance de operar em um dado ano (TEMPLE, 1989). Na Foto 5.1 observa-se um vertedor de emergência de vegetação em funcionamento.
De acordo com TEMPLE (1992), dados da FEMA- “FEDERAL EMERGENCY MANAGEMENT AGENCY” indicam que a maioria das aproximadamente 25.600 barragens projetadas e construídas em uma ação conjunta de “UNITED STATES DEPARTMENT OF AGRICULTURE” o USDA e o SCS, possuem vertedores de emergência de vegetação.
Foto 5.1 Vertedor de Emergência de Vegetação Fonte: TEMPLE, 2003.
Dados sobre vertedores de emergência de vegetação em operação nos Estados Unidos foram coletados por uma comissão formada por membros da “AGRICULTURAL RESEARCH SERVICE” (ARS), “NATURAL RESOURCES CONSERVATION SERVICE” (NRCS), “EMERGENCY SPILLWAY FLOW STUDY TASK GROUP” (ESFSTG) e SCS (1997), e estão apresentados na Tabela 5.1.
Tabela 5.1 Total de vertedores (V.E.V.) operando nos EUA, por largura e vazão
Vazão
Largura menos de 18m de 18m a 34m de 34m a 48m de 48m a 100m mais de 100m
menos de 18 m³/s 14 3 0 0 0
de 18m³/s a 34m³/s 15 4 0 0 0
de 34m³/s a 48m³/s 9 5 3 3 0
de 48m³/s a 100m³/s 2 12 3 3 0
mais de 100m³/s 0 3 1 15 1