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Tomada d'água vertical : formação de vórtices em modelo experimental

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Tomada d'água vertical : formação de vórtices em modelo experimental

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Título Tomada d'água vertical : formação de vórtices em modelo experimental
Autor Coimbra, Alessandra Wagner
Orientador Marques, Marcelo Giulian
Data 2013
Nível Graduação
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Civil.
Assunto Engenharia civil
Resumo Este trabalho versa sobre tomadas d’água verticais de usinas hidrelétricas estudadas em um modelo experimental do Laboratório de Obras Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Esse estudo visa compreender o comportamento do escoamento em torno de uma tomada d’água vertical com objetivo de determinar vazões e submergências que impeçam a formação de vórtices na mesma. A presença de escoamento com vorticidade pode trazer consequências prejudiciais, tais como, diminuição do rendimento de máquinas hidráulicas, diminuição da vazão e cavitação. Entre os principais parâmetros que influenciam a formação de vórtices estão a submergência crítica e a velocidade do escoamento no conduto forçado. Esses parâmetros dependem de fatores como diâmetro do conduto, ângulo de aproximação do escoamento e números de Reynolds e Weber. Para estabelecer as condições de escoamento nas quais não se tem formação de vórtices, foi feito um estudo experimental, usando um modelo físico com três tomadas d’água, duas horizontais (simétrica e assimétrica) e uma vertical (assimétrica), porém, utilizou-se apenas a tomada vertical assimétrica para os ensaios. Nesses ensaios variaram-se submergências e vazões a fim de estabelecer quais as situações mais críticas para formação de vórtices. Após os ensaios, a fim de facilitar a análise dos resultados os vórtices foram divididos em quatro grupos, sendo eles, sem vórtices, vórtices incipientes (tipo 1 ao 3), vórtices críticos (tipo 3 ao 5) e vórtices de bloqueio (tipo 6), utilizando a classificação de Padmanabhan e Hecker (1983). Além disso, para a não ocorrência de efeito de escala devido ao surgimento de forças viscosas e tensões superficiais na transposição de resultados dos modelos foram calculados os números de Reynolds, Reynolds radial e Weber. Alguns desses valores ficaram abaixo do mínimo desejável na região de Froude < 0,3, portanto, esses dados foram analisados com maior cuidado. Ainda, foram comparados os dados encontrados com os autores estudados na bibliografia, alguns tiveram resultados bem próximos aos encontrados no presente trabalho, alguns valores muito superiores e outros valores que não são condizentes com os encontrados no trabalho. Os dados obtidos para este trabalho são para condição de tomada vertical assimétrica e são válidos para os intervalos de medição empregados.
Tipo Trabalho de conclusão de graduação
URI http://hdl.handle.net/10183/96229
Arquivos Descrição Formato
000914690.pdf (2.026Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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