Física Resumo dissipação de energia

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Tipo IV – trata-se de uma simplificação da bacia tipo II, no qual os chute-blocks são mais espaçados e o end-sill contínuo.

O processo de dissipação de energia, por ressalto hidráulico, consiste na transformação de grande parte de energia cinética, junto ao pé da estrutura, em turbulência, que por sua vez, se dissipa por ação da viscosidade. O dissipador de energia construído na base da estrutura tem a função de receber essa energia, dissipar o excesso e proporcionar condições de escoamento adequadas ao canal de restituição ou, mesmo, ao leito natural do rio.

A dissipação de energia, no ressalto hidráulico, se processa sempre acompanhada de intensas flutuações, tanto de pressão como de superfície livre de escoamento. Estas flutuações atuam sobre lajes, muros e demais partes da estrutura.

Em se tratando de casos de dissipação de energia de barragens de baixa queda, onde o número de Froude é baixo, entre 1.5 e 4 o controle de ondas geradas no processo de dissipação torna-se extremamente difícil, geralmente um pequeno acréscimo na extensão da estrutura não traz benefícios, havendo mesmo necessidade de contar com a participação do próprio canal de restituição para dissipar parte da energia.

Lembrando que o número de Froude é um numero adimensional, que representa a razão entre uma velocidade característica e a velocidade de onda gravitacional e separa os tipos de regime de escoamento em três tipos de acordo com sua relação com o nível crítico da água no canal.

O principio básico da dissipação é o ressalto hidráulico, caracterizado pelo movimento bruscamente variado no espaço, no qual há a mudança do regime supercrítico (f>1) para o subcrítico (F

O processo de dissipação de energia, por ressalto Hidráulico costuma ser bastante empregado para a proteção de estruturas hidráulicas de aproveitamentos hidrelétricos. Este tipo de dispositivo promove uma grande absorção da energia de queda no local de impacto, Dependendo das condições que este processo ocorre, podem surgir ondas a jusante do escoamento, as quais podem percorrer grandes distancias, ao longo do rio e provocar um forte processo erosivo, tanto nas margens quanto em estruturas que utilizem o leito para sustentação.

Em termos bem gerais, a escolha do tipo de dissipador depende de diversos fatores como a topografia local, o desnível ou queda, a vazão especifica o número de Froude, as características do leito do rio, a curva chave do rio e fatores locais como arranjo geral e etc.

Dentre os três grandes partidos para dissipação de energia, a bacia de bacia de Dissipação ainda hoje é a mais utilizada na prática. A dissipação é feita por ressalto hidráulico, que é um fenômeno muito turbulento e, portanto adequado para dissipar energia. Tem a vantagem de ser um dissipador adaptável a qualquer tipo de barragem, porém existe uma desvantagem de resultar uma estrutura significativamente grande e, portanto de custo elevado, principalmente quando se trata de casos em que o numero de Froude é elevado.

O trampolim afogado ou ‘Roller bucket’ é uma estrutura compacta comparada com a bacia de dissipação e é dimensionado de tal modo a criar "rolo" para dissipar energia. Para tanto é projetada uma concha com ângulo de lançamento variável em função do número de Froude. Para número de Froude baixo, (F

Para os casos em que a lâmina de água, a jusante do dissipador é consideravelmente superior à altura conjugada de jusante requerida para formação do ressalto hidráulico, o dissipador do tipo "roller bucket" poderá ser utilizado com resultados bastante satisfatórios.

Neste caso a dissipação é feita pelos "rolos", que se formam sobre a jusante do dissipador. Trata-se, portanto, de um dissipador, onde se pretende dissipar energia não só na estrutura, mas também a jusante, no leito natural do rio. A grande vantagem deste tipo, em relação à bacia convencional, é a econômica estrutural, por se tratar de estrutura compacta. Fundamentalmente são dois os tipos de "Roller Bucket", o "Solid-Bucket" que é um dissipador em concha lisa e o "Slotted-Bucket", um dissipador em concha com dentes baixo. Este segundo rolo, é o responsável pela proteção do pé da estrutura, característica principal do funcionamento de um "roller bucket". Normalmente, surge ainda um terceiro rolo, de dimensão proporcionalmente reduzida em relação aos dois primeiros, logo a jusante da intumescência, na superfície.

O trampolim lançador ou ‘Salto em Esqui’ é também de uma estrutura compacta, porém aplicável para os casos em que o número de Froude é elevado. A característica principal é que se deve operar lançando o jato ao ar livre, e a dissipação ocorre no instante em que o jato atinge o colchão de água cuja espessura ou profundidade deve ser pré-determinada. É necessário que o número de Froude seja alto para que garanta o lançamento permanente do jato, mesmo para as vazões mínimas, típicas dos regimes de operação normal do descarregador. Existem alguns inconvenientes que devem ser estudados com bastante cuidado. Primeiro é o aparecimento de correntes de recirculação intensa na região de impacto, que é função do ângulo de lançamento e com o consequente ângulo de incidência do jato no colchão de água. Um segundo inconveniente é a formação do "spray" que situado próximo vias de circulação de veículos chega a prejudicar a visibilidade ou mesmo umedecer a pista tomando-a escorregadia.

A estrutura, do tipo salto de esqui tem como objetivo lançar o jato a uma distância tal que não prejudique a estabilidade da obra, mesmo porque, para este tipo de dissipador, a formação de uma fossa de erosão na zona de impacto é inevitável. Para que a evolução da fossa ocorra de uma forma controlada, é comum realizar uma pré- escavação na zona de impacto. Além do impacto do jato, sobre o leito, é comum a ocorrência de uma grande agitação superficial na zona de impacto, cujas ondas se propagam em direção às margens, exigindo proteções adequadas.

O dissipador em degraus tem como objetivo conduzir uma determinada vazão, de um nível a outro, inferior ao primeiro, de tal forma que, atinja a cota desejada sem que haja aumento excessivo de velocidade. Entretanto, quando o desnível a ser vencido é grande, faz-se necessário, projetar no final da estrutura, um dissipador auxiliar. Há projetistas que preferem projetar dissipador do mesmo tipo, com formação de ressalto em cada degrau.

A utilização do dissipador em degrau