Vertedouro

Vertedouro destinado a medição da vazão da nascente de um rio. Local: Parque Nascentes do Rio Tietê, em Salesópolis
Vertedouro da Barragem Edgard de Sousa
Vertedouro no lago Bolonha, localizado no parque do Utinga (Belém do Pará).

Em hidráulica, vertedouro, vertedor, sangrador, desaguadouro, sangradouro,(pt-BR) ou descarregador,(pt-PT?) é uma estrutura usada para fornecer a liberação controlada de água de uma barragem ou dique, tipicamente rio abaixo para o rio represado. No Reino Unido, pode ser conhecido como canal de transbordamento. Um vertedouro garante que a água não danifiquei partes da estrutura que não foram projetadas para transportar água.

Podem incluir comportas e tampões de fusível para regular o fluxo de água e o nível do reservatório. Essas características permitem que um vertedouro regule o fluxo a jusante, possibilitando que os operadores das barragens liberem água de forma controlada antes que o reservatório esteja cheio, evitando assim uma liberação inaceitavelmente grande posteriormente.

Outros usos do termo "vertedouro de descarga" incluem desvios de barragens e saídas de canais usados durante águas altas, e canais de saída escavados em barragens naturais, como moranas.

Normalmente, a água flui sobre um vertedouro apenas durante períodos de inundação, quando o reservatório atingiu sua capacidade máxima e a água continua entrando mais rápido do que pode ser liberada por condutas condutais ou torres de captação usadas para controlar a liberação rotineira para fins como abastecimento de água para irrigação e geração hidrelétrica.

Tipos

Um vertedouro está localizado perto do topo do reservatório de água. Barragens também podem ter saídas de fundo com válvulas ou comportas que podem ser operadas para liberar o fluxo de enchentes, e algumas barragens não possuem vertedouros de extravasamento e dependem inteiramente de saídas de fundo.

Corte transversal de um vertedouro típico com comportas Tainter

Os dois principais tipos de vertedouros são controlados e não controlados.

Um vertedouro controlado possui estruturas mecânicas ou comportas para regular a vazão. Este projeto permite que quase toda a altura da barragem seja usada para armazenamento de água durante todo o ano, e as águas de enchente podem ser liberadas conforme necessário, abrindo uma ou mais comportas.

Um vertedouro não controlado, em contraste, não possui comportas; quando a água sobe acima do lábio ou crista do vertedouro, ela começa a ser liberada do reservatório. A taxa de descarga é controlada apenas pela altura da água acima do vertedouro do reservatório. A fração do volume de armazenamento no reservatório acima da crista do vertedouro só pode ser usada para o armazenamento temporário de águas de enchente; não pode ser usada como armazenamento de abastecimento de água porque fica mais alta do que a barragem pode reter.

Em um tipo intermediário, a regulação do nível normal do reservatório é controlada por comportas mecânicas. Neste caso, a barragem não é projetada para funcionar com água fluindo sobre o topo, seja devido aos materiais usados em sua construção ou às condições imediatamente a jusante. Se a entrada de água no reservatório exceder a capacidade das comportas, um canal artificial chamado vertedouro auxiliar ou de emergência conduzirá a água. Frequentemente, isso é intencionalmente bloqueado por um tampão fusível. Se presente, o tampão fusível é projetado para ser arrastado em caso de uma grande enchente maior que a capacidade de descarga das comportas do vertedouro. Embora muitos meses possam ser necessários para que as equipes de construção restaurem o tampão fusível e o canal após tal operação, o dano total e o custo de reparo são menores do que se as principais estruturas de retenção de água tivessem sido ultrapassadas. O conceito de tampão fusível é usado onde construir um vertedouro com a capacidade necessária seria caro.

Vertedouro de canal aberto

Vertedouro em calha

Um vertedouro em calha é um projeto comum e básico que transfere o excesso de água de trás da barragem para baixo em uma declividade suave até o rio abaixo. Estes são geralmente projetados seguindo uma curva ogival. Na maioria das vezes, eles são revestidos no fundo e nas laterais com concreto para proteger a barragem e a topografia. Eles podem ter um dispositivo de controle e alguns são mais finos e com múltiplos revestimentos se o espaço e o orçamento forem limitados. Além disso, nem sempre são projetados para dissipar energia como os vertedouros escalonados. Os vertedouros em calha podem ser integrados com um defletor de blocos de concreto, mas geralmente têm um "lábio de virada" e/ou bacia dissipadora, que cria um ressalto hidráulico, protegendo o pé da barragem da erosão.

Vertedouro escalonado

Um vertedouro escalonado com defletores do Reservatório Yeoman Hey no Distrito de Peak na Inglaterra

Canais e vertedouros escalonados são usados há mais de 3 000 anos. Apesar de terem sido suplantados por técnicas de engenharia mais modernas, como ressaltos hidráulicos em meados do século XX, desde cerca de 1985 o interesse em vertedouros e calhas escalonadas foi renovado, em parte devido ao uso de novos materiais de construção (por exemplo, concreto compactado a rolo, gabiões) e técnicas de projeto (por exemplo, proteção contra galgamento de aterros). Os degraus produzem uma dissipação de energia considerável ao longo da calha e reduzem o tamanho da bacia de dissipação de energia a jusante necessária.

A pesquisa ainda está ativa sobre o tema, com novos desenvolvimentos em sistemas de proteção contra galgamento de barragens de aterro, vertedouros convergentes e projeto de pequenos açudes.

Vertedouro em sino

A vegetação cresceu no vertedouro em sino em Covão dos Conchos, Portugal, desde sua construção em 1955, de modo que se assemelha a uma formação natural
Vertedouro "buraco da glória" no Lago Berryessa, Califórnia, em março de 2017
Vertedouro "buraco da glória" do O'Neill Forebay do Reservatório San Luis, perto de Los Banos, Califórnia

Um vertedouro em sino é projetado como um sino invertido, onde a água pode entrar em todo o perímetro. Estes vertedouros não controlados também são chamados de "boca de sino" (em referência à flor), "buraco da glória" ou vertedouros de poço. Em áreas onde a superfície do reservatório pode congelar, este tipo de vertedouro é normalmente equipado com dispositivos de quebra-gelo para evitar que o vertedouro fique preso pelo gelo.

Alguns vertedouros em sino são controlados por comportas. O vertedouro "boca de sino" mais alto do mundo está na Barragem Hungry Horse em Montana, EUA, e é controlado por uma comporta anelar de 64 por 12 pés (19,5 por 3,7 m). O maior vertedouro em sino está na Barragem Geehi, em Nova Gales do Sul, Austrália, medindo 105 pés (32 m) de diâmetro na superfície do lago.

Vertedouro sifão

Um vertedouro sifão usa a diferença de altura entre a entrada e a saída para criar a diferença de pressão necessária para remover o excesso de água. Os sifões requerem escorvamento para remover o ar na curva para que funcionem, e a maioria dos vertedouros sifão são projetados para usar a água para escorvar automaticamente o sifão. Um desses projetos é o sifão voluta, que emprega volutas ou aletas em um funil para formar a água em um vórtice que retira o ar do sistema. O escorvamento ocorre automaticamente quando o nível da água sobe acima das entradas.

Outros tipos

A crista ogival ultrapassa uma barragem, um canal lateral contorna a topografia de uma barragem, e um labirinto usa um projeto em zigue-zague para aumentar o comprimento da soleira para um projeto mais fino e maior descarga. Uma entrada de queda se assemelha a uma tomada d'água para uma usina hidrelétrica e transfere a água de trás da barragem diretamente através de túneis para o rio a jusante.

Usina Hidrelétrica de Tucuruí

O vertedouro da Usina Hidrelétrica de Tucuruí, no rio Tocantins, tem capacidade de projeto de 110 000 m³/s, sendo o segundo maior do mundo. O desnível da barragem varia entre 58 m e 72 m conforme o nível do reservatório. Para dissipar a energia do jato lançado pelo vertedouro, foi executada uma pré-escavação a jusante com 40 metros de profundidade, que funciona como bacia de dissipação. Os estudos hidráulicos do projeto foram realizados no Laboratório de Hidráulica Saturnino de Brito, no Rio de Janeiro.

Ver também

Referências

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Bibliografia

Ligações externas

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