Transcript Modelo Reduzido - Área de Engenharia de Recursos Hídricos

Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Tecnologia e Recursos Naturais
Unidade Acadêmica de Engenharia Civil
Disciplina: Fenômenos dos Transportes
Grupo:
Carlos Andson
Genibaldo Dantas
Italo Meneses
Modelos Reduzidos
Representação ou interpretação simplificada da
realidade, ou uma interpretação de um fragmento
de um sistema segundo uma estrutura de
conceitos. Servindo como parâmetro de previsão
do comportamento de estruturas, máquinas,
sistemas naturais, em diversas áreas das
engenharias.
Modelo Reduzido AHE Mascarenhas de Moraes
Modelos Reduzidos
Praticamente nenhuma grande obra
hidráulica, como molhes, diques, quebramares, portos ou uma usina hidrelétrica,
são projetadas sem estudos detalhados
em vários tipos de modelos matemáticos e
reduzidos.
 A construção de modelos físicos, em
escalas reduzidas, só foi possível após a
descoberta da Teoria da Semelhança
Mecânica por Isaac Newton.

Modelos Reduzidos
○ Solução segura, confiável e econômica
○ Resulta também numa economia de
tempo, pois prevê eventuais problemas
ou soluciona os mesmos, evitando
assim maiores problemas durante a
execução;
○ Possui grande flexibilidade, pois permite a
realização de vários ensaios em pouco
tempo
○ Podem ser utilizados modelos
reduzidos ou expandidos
Modelos Reduzidos

TEORIA DA SEMELHANÇA
Conjunto de princípios a serem obedecidos a fim
de projetar, construir, operar e interpretar os
sistemas (modelos) a partir dos quais se deseja
prever o comportamento de outros sistemas
(protótipo).
Modelo Reduzido Complexo Paulo Afonso
Modelos Reduzidos
Para que o modelo hidráulico seja idêntico
ao protótipo, é preciso que haja uma
semelhança hidráulica, para tanto são
necessárias que 3 condições sejam
satisfeitas.
○ Semelhança Geométrica
○ Semelhança Cinemática
○ Semelhança Dinâmica
Modelos Reduzidos

Semelhança geométrica: modelo e
protótipo só diferem na escala, poderão
ter dimensões diferentes, mas têm de
ter o mesmo formato. Suas dimensões
correspondentes deverão ser
proporcionais;
Modelos Reduzidos
 Semelhança
cinemática: as velocidades das
partículas de fluido homólogas deverão manter uma
relação constante,modelo e protótipo devem ter as
mesmas escalas de comprimento e intervalos de
tempo.Havendo isso, os dois fluxos de diferentes
escalas geométricas tem o mesmo formato de linhas
de corrente;
Modelos Reduzidos

Semelhança dinâmica: Dois sistemas são
dinamicamente semelhantes quando as
forças que agem em pontos homólogos
deverão manter relações constantes
Modelos Reduzidos
Entre as grandezas mais freqüentes nos fenômenos
da mecânica dos Fluidos, temos:




massa específica (ρ)
velocidade característica (v)
aceleração da gravidade (g)
velocidade do som (c)
A combinação dessas grandezas, adotando-se ρ,v,L
como base, origina quatro adimensionais. Cada um
desses adimensionais representa uma relação entre
forças, que agem no escoamento de um fluido.
Modelos Reduzidos
1- Número de Reynolds (Re)
2 - Número de Euler (Eu)
3 - Número de Froude (Fr)
4- Número de Mach (M)
Para que o modelo e o protótipo mantenham semelhança
completa, é necessária a igualdade dos respectivos
números adimensionais. Tal igualdade deve ser observada
para que os resultados referentes ao modelo tenham
significado para o protótipo.
Modelos Reduzidos

Número de Reynolds, sendo essa semelhança mais utilizada nos
modelos hidrodinamicos de escoamento em condutos forçados,
como turbinas e bombas. Diferencia os regimes de escoamento,
em laminar e turbulento;

Número de Froude, mais utilizado em condutos livres como
canais, vertedores, portos, quebra-mares. Util nos cálculos de
ressalto hidráulico, no projeto de estruturas hidráulicas

Número de Euler, indica a relação entre as forças de pressão e as
forças de inércia no escoamento de um fluido. Importante no
escoamentos em torno de perfis, em tubos, em máquinas
hidráulicas

Número de Mach, amplamente utilizado em modelos
aerodinâmicos de aviões e automoveis. Permite classificar os
escoamentos em subsônicos ou supersônico.
Modelos Reduzidos
Diversas são as áreas de atuação que podem
ser empregados os modelos reduzidos. No
presente trabalho trataremos dos seguintes
modelos:



Modelos Hidráulicos de Hidrelétricas e
Barragens
Hidráulica Marítima
Ensaios de Cargas de Vento
Barragem de Pedra/Ba
Localiza-se na Bahia à 18 km da cidade de Jequié e 400km da cidade
de Salvador.
Características técnicas
- Tipo - Concreto
- Vertedor - 7 comportas do tipo setor
- Potência total instalada - 20.007 kw
- Volume total do reservatório - 1.640 hm³
- Área da bacia hidrográfica - 53.000 km²
- Área do reservatório - 101 km²
- Vazão regularizada - 10 m3/s
- Comprimento da crista - 440 m
- Altura máxima da barragem - 57 m
- Cota da soleira do vertedouro - 219 m
- Nível máximo operativo normal - 228 m
Barragem de Pedra/BA
Barragem da Pedra/BA

O Laboratório de Hidráulica II Manoel Gilberto de Barros,
possui uma área de 400 m². e foi concluído em 1983. O
laboratório foi construído para a realização do estudo em
modelo reduzido da Barragem da Pedra, BA.

Desenvolvido para solucionar os problemas de inundação
na região da casa de maquinas, o modelo reduzido serviu
também para estudar os aspectos de erosão nas
proximidades do dissipador de energia.

Com esse modelo foi possível se estudar as características
do fluxo de aproximação das águas e a lei de manobra das
comportas.
Barragem da Pedra/BA
Modelo Reduzido - Itaipu
Construído na margem paraguaia, o Modelo obedece à escala de
1.100 e ocupa uma área de 5.500 m², mede 270 metros de
comprimento por 12 metros de largura, representando um trecho
de 27 km do rio Paraná.
Modelo Reduzido - Itaipu
Construído para analisar as condições de escoamento do vertedouro,
definir a interferência a interferência do rio Iguaçu sobre o canal de fuga
das turbinas de itaipu, e verificar o comportamento das águas a jusante da
usina, quando uma turbina pára ou entra em operação.
Permite ainda o estudo da influência dos ventos no sistema, determinando
o regime de navegabilidade à jusante da barragem.
Modelo reduzido de belo monte montado na UFPR
A hidrelétrica de Belo Monte, que será erguida no rio Xingu, no
Pará, vai ser vista primeiro em Curitiba (PR). O modelo reduzido
da usina está sendo feito pelo Lactec -– Instituto de Tecnologia
para o Desenvolvimento.
Terá 2,5 mil m2, com 60 metros de comprimento e 40 de
largura. Ele tem uma planta topográfica com todo o relevo de Belo
Monte, que será recriado com argamassa de cimento. Quando o
mini Xingu passar por ali, terá vazão de 567 litros por segundo no tamanho real, são 72 mil metros cúbicos por segundo.
Hidráulica Marítima
Fundação Centro Tecnológico de
Hidráulica Exemplos de estudos realizados:

Estudo em modelo reduzido de Praia Mole, Vitória - ES
Finalidade: Estudo da otimização das obras de proteção externas, considerando a
agitação máxima admissível junto às obras de atracação.
Metodologia: Construção de modelo reduzido de um trecho do litoral do Espírito Santo
Resultados: Definição do arranjo geral dos quebra-mares de abrigo do porto, bem como
das
características granulométricas e geométricas de suas seções transversais.
Hidráulica Marítima
Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica
Exemplos de estudos realizados:

Estudo em modelo reduzido da implantação de Terminal de Petróleo e da ampliação
do Cais de Itaqui, São Luís – MA
Finalidade: Otimização da posição e arranjo geral para os berços de atracação do Cais.
Metodologia: Operação do modelo reduzido do Terminal Marítimo de Ponta da Madeira
medindo-se velocidade das correntes, esforços sobre os cabos de amarração dos navios
atracados .
Resultados: Em função das recomendações sugeridas pelo estudo foi alterada a posição
original prevista para o Terminal de Petróleo
Ensaios de cargas de vento

Projetado para ensaios estáticos e dinâmicos de modelos de
construções civis, o túnel de vento do Laboratório de
Aerodinâmica das Construções, da Universidade Federal do Rio
Grande do Sul, serve de base para a aplicação da NBR 6.123 Forças Devidas ao Vento em Edificações.

O equipamento permite a simulação das mais importantes
características de ventos naturais e suas cargas depressão e
sucção sobre a fachada e a estrutura das edificações.

Com 21,38 metros de comprimento, o equipamento possui
duas câmaras, que permitem a realização de ensaios em
modelos reduzidos de edifícios, pontes, torres, além de diversos
tipos de edificações e outros estudos.
Ensaios de cargas de vento
Áreas de estudo do LAC



efeitos estáticos e dinâmicos do vento em edificações;
efeitos do vento em estruturas especiais - pontes, torres,
chaminés, linhas de transmissão, estruturas flexíveis;
impactos sobre o meio ambiente e estudos climáticos poluição atmosférica, climatização e ventilação, agricultura,
etc...
Modelo Edifício Brascan Century
Modelo reduzido do Sunset
Residence
Brennand Plaza, no Recife
Vídeos Apresentados no Seminário

http://www.youtube.com/watch?v=_Qp3
GSUaWNw

http://www.youtube.com/watch?v=nOmr
7X_1z2c
Bibliografia

http://www.arcoweb.com.br/tecnologia/aerodinamica-das-construcoes-modelosreduzidos-02-03-2006.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_f%C3%ADsico

http://www.lactec.org.br/pt/?page=departamentos&opcsection=154&opccat=161

http://www.ufrgs.br/iph01107/Aula_3.pdf

Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica – Estruturas hidráulicas

www.hidro.ufcg.edu.br

http://www.fcth.br/afcth/hidmaritima.htm

http://amt-ft.blogspot.com/

http://sociologiaehlegal.blogspot.com/2011/03/modelo-reduzido-de-belo-montee-montado.html