58-Sobre Dissipadores de Energia de uma CH:
58.6-Quais são as características de projeto do dissipador de energia do Canal Lateral Vertedouro (PCH)

Passo 1

O enunciado pergunta pelas características de projeto do dissipador de energia de um canal lateral vertedouro em uma Pequena Central Hidrelétrica (PCH). O conteúdo envolve hidráulica de estruturas de dissipação de energia, em particular o dimensionamento e os detalhes construtivos de um canal lateral que leva vazão de vertedouro a um dissipador final (stilling basin), visando garantir a formação de um salto hidráulico estável e proteger o fundo e as paredes contra erosão e cavitação.

Passo 2

Dimensionamento hidráulico da vazão e da energia a dissipar
Para projetar o dissipador, primeiro se define a vazão de projeto Q_p e a diferença de cotas entre o nível de reserva e o nível de jusante \Delta H. A energia específica a ser dissipada é calculada como
E = \Delta H + \frac{v^2}{2g},
onde v é a velocidade no canal de descarga e g a aceleração da gravidade. Com isso, escolhe-se o tipo de salto hidráulico (normalmente do tipo III ou IV) que melhor dissipa a energia requerida.

Passo 3

Geometria do canal de distribuição e transição para o dissipador
– Largura do canal dimensionada para a vazão Q_p com velocidade na faixa de 3 a 7 m/s, evitando velocidades excessivas que causem cavitação.
– Perfil longitudinal suave, com declividade mínima para escoamento e sem represas intermediárias.
– Transição hidráulica (raio de curvatura) entre o canal e o dissipador para evitar separação de fluxo e zonas de baixa pressão.

Passo 4

Projeto do dissipador (stilling basin) e jump hidráulico
– Extensão do dissipador calculada para acomodar o comprimento do salto hidráulico, tipicamente L \approx 6\div8\,h_j, onde h_j é a altura do salto.
– Presença de soleira (end sill) de concreto armado para ancorar o salto e promover a retenção de seixo.
– Blocos dissipadores ou rip-rap no fundo quando se pretende reforçar a turbulência e reduzir o comprimento necessário do salto.

Passo 5

Revestimento e proteção estrutural
– Parede e piso do canal revestidos com concreto de alta resistência ou concreto projetado, dimensionado para as pressões dinâmicas do fluxo.
– Adoção de proteção adicional contra cavitação (tampo de 5 a 10 cm de espessura) em zonas de alta velocidade.
– Juntas de dilatação e drenagem para controlar fissuras e aliviar tensões.

Passo 6

Condições de jusante e segurança operacional
– Profundidade mínima de jusante que garante estabilidade do salto hidráulico.
– Nível de água de fundo controlado por comportas ou dissipador secundário.
– Livre bordo (freeboard) adequado no canal lateral para evitar extravasamentos e garantir acesso para inspeção e manutenção.

Resposta

  • Vazão de projeto Q_p e energia a dissipar calculadas para selecionar type do salto hidráulico (tipicamente III ou IV).
  • Canal lateral com largura e declividade que mantenham v em 3–7 m/s e transição curva para o dissipador.
  • Stilling basin com comprimento L \approx 6\div8\,h_j, soleira de concreto armado e blocos dissipadores para ancoragem do salto.
  • Revestimento em concreto de alta resistência com proteção contra cavitação e juntas de dilatação.
  • Cotação de jusante que assegure profundidade mínima para salto estável e freeboard para segurança e manutenção.

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