Analysis of hydraulic parameters in determining the occurrence of cavitation in the spillways of the Furnas, Luiz Carlos Barreto de Carvalho and Batalha hydroelectric power plants

Abstract

The hydrodynamic conditions to which hydraulic structures such as spillways and stilling basins of dams are submitted under given conditions favor the occurrence of cavitation, damaging the concrete surfaces. This damage may be intensified by the cumulative effect of the successive hydrologic events that characterize the operational regime of these structures. Thus, the purpose of the present article is to identify the propensity for damage caused by cavitation by using SpillwayPro software to estimate the hydraulic parameters of flow (mean velocities and cavitation indices) based on information on smooth chute spillways at the Furnas, Luiz Carlos Barreto de Carvalho and Batalha hydroelectric power plants. The results shown were compared to the critical limits of cavitation defined in the literature on photographic records of inspections performed in the field. The highest mean velocities estimated coincided with the zones where the worst potential damage of the structures was identified. Nevertheless, most of the cavitation indices obtained did not present results similar to the limits presented by different authors, and thus do not favor the indication of cavitation risks due to this parameter in the spillways examined.

As condições hidrodinâmicas as quais estão submetidas estruturas hidráulicas de barragens, como vertedouros e bacias de dissipação, em determinadas condições favorecem a ocorrência do fenômeno da cavitação produzindo danos nas superfícies de concreto, que podem ser intensificados pelo efeito acumulativo dos sucessivos eventos hidrológicos que caracterizam o regime de operação destas estruturas. Desta forma, a presente artigo visa identificar a propensão da ocorrência de danos por cavitação através da utilização do software SpillwayPro para a estimativa dos parâmetros hidráulicos do escoamento (velocidades médias e índices de cavitação) a partir de informações de vertedouros de calhas lisa das usinas hidrelétricas Furnas, Luiz Carlos Barreto de Carvalho e Batalha. Os resultados apresentados foram comparados aos limites críticos de cavitação definidos em literatura aos registros fotográficos das inspeções realizadas em campo. As maiores velocidades médias estimadas coincidiram com as zonas onde foram identificados os piores potenciais danos nas estruturas. Enquanto que, os índices de cavitação obtidos não apresentaram, em sua maioria, resultados semelhantes aos limites expostos por diferentes autores, desfavorecendo assim, o indicativo de riscos por cavitação por esse parâmetro nos vertedouros verificados.