Caracterização da perda de carga e dimensionamento básico da descarga de fundo tubo ranhurado - Paulo, Felipe Azevedo (2022)
Entre as medidas de prevenção e mitigação da sedimentação em reservatórios, descargas de fundo se apresentam como uma forma de remover sedimentos que se depositam junto ao barramento e ameaçam o funcionamento de tomadas de água. Dada a restrita remoção de sedimento gerada pelas descargas de fundo tradicionais em condições de descarga pressurizada, diversas estruturas não tradicionais têm sido propostas na última década com o objetivo de melhorar a eficiência de remoção desta técnica. Entretanto, tais pesquisas focaram na capacidade de remoção de sedimentos das estruturas sem fornecer critérios de dimensionamento que permitam projetá-las para que removam a quantidade de sedimentos desejada. Nesta pesquisa, aspectos do funcionamento da descarga de fundo tubo ranhurado relacionados à perda de energia ao longo da estrutura foram caracterizados com o objetivo de subsidiar seu dimensionamento. Isso faz desta investigação a primeira do gênero entre as descargas de fundo não tradicionais para descarga pressurizada desenvolvidas na última década. Os objetivos propostos foram atingidos através de modelagem híbrida, na qual modelagem física foi empregada na obtenção de dados para a calibração de um código numérico. Utilizou-se este código para simular condições de contorno que não poderiam ser concretizadas no modelo físico. A caracterização das variações de energia total, carga piezométrica e taquicarga indicaram que a descarga de fundo tubo ranhurado dissipa, aproximadamente, 60% da energia total do escoamento. A análise de perfis de velocidade e a visualização da turbulência através do critério Q evidenciaram que a dissipação de energia está relacionada, principalmente, à turbulência gerada pelas características geométricas da estrutura. Obteve-se uma equação empírica para estimar o coeficiente de perda de carga singular a partir da análise dimensional das grandezas envolvidas no fenômeno. Além disso, ajustou-se aos dados uma equação teórica para a variação da velocidade ao longo da descarga de fundo encontrada na literatura. O ajuste foi comparado à distribuição de velocidades de uma estrutura similar ao tubo ranhurado. Por fim, os resultados foram relacionados a questões práticas da operação da descarga de fundo em barragens reais e possibilidades de desenvolvimento foram destacadas.