Comportas de usinas hidrelétricas

COMPORTAS HIDRÁULICAS Emerson de Souza Perez Henrique Dariva Nascimento Costa Luiz Alberto Okumura Pasinato Orientação: Prof. Gilberto Manoel Alves, Dr.

Tópicos abordados • • • • •

• • •

Introdução; Definição; Função; Aplicação; Classificação; Constituição; Mecanismos de manobra; Tipos.

introdução •

• • •

Uso da água como benefício para o ser humano; Reservatórios e fluxo d’água; Idéia de comporta; Evolução: – – –

China, 1000 d.C.; França, 1853; Brasil, PB, 1924.

definição •

•

NBR 7259: “Dispositivos mecânicos usados para controlar vazões hidráulicas em qualquer conduto livre ou forçado e de cuja estrutura o conduto é independente para sua continuidade continuidade física e operacional.” MARTINS, 2005: “Elemento do sistema de controle artificial de vazão de água de rios e bacias, para fins de geração de energia elétrica, de agricultura, de lazer e para impedir inundações.”

Aplicações • • • •

Eclusas de navegação; Irrigação; Controle de enchentes; Usinas hidrelétricas; – – – –

Tomadas d’água;

Vertedouros; Comportas de emergência, e; Descarregadores de fundo.

Aplicações

Comporta para controle de enchente. Fonte: BRAZILIAN GIFT, 2005.

Comporta para controle de enchente na Holanda. Fonte: GFORUM, 2008.

Aplicações

Comporta e eclusa. Fonte: OLHAR DIRETO, 2010.

Aplicações •

•

Tomada d’água: destinam-se a abrir ou fechar a admissão de água nos condutos. Vertedouro (ou descarregador de superfície ): regula a passagem de água sobre o mesmo.

Comporta para vertedouro. Fonte: TUCURUÍ, 2011.

Aplicações

Comportas para vertedouro – UHE Ilha Solteira. Fonte: CESP, 2009.

Aplicações •

Descarregador de fundo; –

– – –

Passagem de água contendo material acumulado ao pé da barragem; Esvaziar o reservatório; Desviar o rio durante a construção; Escoar águas de enchente.

Aplicações •

Emergência: Presentes na manutenção, são instaladas normalmente a montante das comportas principais.

Comporta stop-log. Fonte: HFONTAINE, 2005.

CLASSIFICAÇÃO •

•

Quanto a função: –

De serviço;

–

De emergência;

Quanto a movimentação: –

De translação;

–

De rotação;

–

De translo-rotação;

CLASSIFICAÇÃO •

•

Quanto à descarga: –

Por cima;

–

Por baixo;

Quanto a forma de paramento: –

Planas;

–

Radiais.

CLASSIFICAÇÃO Forma do paramento

Plana

Radial

Movimentação

Translação

Rotação

Descarga

Translo-rotação

Cima

Baixo

Gaveta

X

X

X

Ensecadeira

X

X

Vagão

X

X

X

Lagarta

X

X

X

Stoney

X

X

X

Segmento

X

Setor

X

X

X

X

X

X

X

X

Tambor Basculante

X

Rolante

X

Cilíndrica

X

Mitra

X

Telhado

X

Visor

X

X

X

X

X

X X

X

Fonte: Adaptado de ERBISTE, 2002.

X

X X

CONSTITUIÇÃO

Comporta Fonte: BEMA, 2009.

CONSTITUIÇÃO BÁSICA •

Tabuleiro;

•

Peças fixas;

•

Mecanismo de Manobra.

TABULEIRO •

Componente principal;

•

Anteparo à água;

•

Paramento, vigamento, vedações e elementos de apoio e guiamento.

TABULEIRO

Comporta com destaque ao tabuleiro. Fonte: BEMA, 2009.

PEÇAS FIXAS •

Soleira;

•

Caminho de Rolamento;

•

Guias laterais e Contra-Guias;

•

Frontal.

PEÇAS FIXAS

Partes de uma comporta. Fonte: RODOLFO E MARTINS, 2010.

MECANISMO DE MANOBRA •

•

•

Diretamente responsáveis por abertura e fechamento das comportas; Alguns tipos dispensam o uso deste mecanismo; 4 principais tipos.

FUSOS

Mecanismo tipo fusos. Fonte: RODOLFO E MARTINS, 2010.

CABOS DE AÇO

Mecanismo tipo cabos de aço. Fonte: RODOLFO E MARTINS, 2010.

CORRENTES

Mecanismo tipo corrente. Fonte: RODOLFO E MARTINS, 2010.

HIDRÁULICO

Mecanismo tipo hidráulico. Fonte: RODOLFO E MARTINS, 2010.

TIPOS DE COMPORTAS Gaveta; • Ensecadeira (stop-log); • Vagão; • Lagarta; • Stoney; • Segmento; • Setor; • Tambor; • Basculante; • Rolante; • Cilíndrica; •

Mitra; • Telhado; •

TIPOS DE COMPORTAS Gaveta: 

Clique para editar o formato do texto da estrutura de tópicos 

2º Nível da estrutura de tópicos 3º Nível da estrutura de Vista de corte de comporta gaveta Fonte: NBR 7259, 2001. tópicos 

Comporta gaveta para controle de irrigação Fonte: FIBRAGEL, 2010.

TIPOS DE COMPORTAS Gaveta: Clique para editar o Funciona por deslizamento; • formato do texto da Paramento plano e vertical; • Funcionamento simples e seguro;estrutura de tópicos • Pouca manutenção; • 2º Nível da • Larga utilização em canais de irrigação, tomadasde de água. estrutura 



tópicos 

3º Nível da estrutura de tópicos

TIPOS DE COMPORTAS Vagão: 



3º Nível da estrutura de Comporta vagão da PCH Nova Aurora Fonte: BEMA INDUSTRIAS, 2010. tópicos 

TIPOS DE COMPORTAS Vagão: 



3º Nível da estrutura de Vista de corte de comporta vagão Fonte: NBR 7259, 2001. tópicos 

TIPOS DE COMPORTAS 



3º Nível da estrutura de Tomada D’Água - Itaipu Fonte: USINA HIDRELÉTRICA ITAIPÚ, 2004. tópicos 




3º Nível da estrutura de Servo Motor para comporta de Serviço- Itaipu Fonte: FOTOS DO BRASIL, 2010. tópicos 

TIPOS DE COMPORTAS Vagão: Clique para editar o Funciona com rolamentos; • formato do texto da Paramento plano; • estrutura de tópicos Na barragem de Itaipu há 20 comportas do tipo vagão: • Dimensões: 8,23 x 16,35 m; 2º Nível da Peso de cada comporta:2420 kN;estrutura de 



tópicos 


TIPOS DE COMPORTAS Ensecadeira: 



3º Nível da estrutura de Movimentação de stop-log pelo pórtico. Fonte: ITAIPU, 2011. tópicos 




3º Nível da estrutura de Barragem – Itaipú. Fonte: USINA HIDRELÉTRICA ITAIPÚ, 2004. tópicos 




3º Nível da estrutura de Tomada D’Água – Itaipú. Fonte: USINA HIDRELÉTRICA ITAIPÚ, 2004. tópicos 

TIPOS DE COMPORTAS Ensecadeira: 



3º Nível da estrutura de Vista de corte de comporta ensecadeira Fonte: NBR 7259, 2001. tópicos 

TIPOS DE COMPORTAS Ensecadeira: Clique para editar o Stop-log ou stoplog; • formato do texto da Funciona por deslizamento; • estrutura de tópicos Paramento plano e vertical; • Não pode ser movimentada sobre fluxo hidráulico; • 2º Nível da 



•

Destinada a fechar aberturas de tomadas d’água estrutura dee isolar

um trecho de canal para manutenção de equipamentos. tópicos 


TIPOS DE COMPORTAS Lagarta: 


2º Nível da estrutura de tópicos 3º Nível da estrutura Vista de corte de comportade lagarta Fonte: NBR 7259, 2001. tópicos 

Comporta lagarta Fonte: ERBISTE, 2002.

TIPOS DE COMPORTAS Lagarta: Clique para editar o Funciona com rolamentos; • formato do texto da Paramento plano; • estrutura de tópicos Movimentada sob fluxo hidráulico; • Usa cadeias fechadas de rolos; • 2º Nível da • Baixo coeficiente de atrito; estrutura de • Alta capacidade de carga. tópicos 






TIPOS DE COMPORTAS Stoney:

Vista de corte de comporta Stoney Fonte: NBR 7259, 2001.

TIPOS DE COMPORTAS Stoney: Funciona com rolamentos; • Paramento vertical plano; • Os rolamentos inferiores ficam submersos com a comporta • totalmente aberta.

TIPOS DE COMPORTAS Segmento: 



3º Nível da estrutura de Comportas segmento no vertedouro de Itaipu Fonte: PANORAMIO, 2009. tópicos 



2º Nível da estrutura de tópicos 

Comportas segmento. Fonte: HYDROSTEC – D50, 2008.





Vistas de comporta segmento Fonte: NBR 7259, 2001.


TIPOS DE COMPORTAS Segmento: Funciona por rotação; • Paramento curvo; • Construção simples; • Abre-se por levantamento. •






TIPOS DE COMPORTAS Setor: 



3º Nível da Comporta para controle de enchente na Holanda. Fonte: GFORUM, 2008. estrutura de tópicos 

TIPOS DE COMPORTAS Setor: 


Vista de corte da comporta setor Fonte: NBR 7259, 2001.



TIPOS DE COMPORTAS Setor: Clique para editar o Funciona por rotação; • formato do texto da Paramento curvo; • Segmento de cilindro com diretrizestrutura circular. de tópicos • 





TIPOS DE COMPORTAS Tambor: 



3º Nível da Vista de corte da comporta Tambor estrutura de Fonte: NBR 7259, 2001. tópicos 

TIPOS DE COMPORTAS Tambor: Funciona por rotação; • Paramento radial; • Abertura com o próprio peso. •






TIPOS DE COMPORTAS Basculante: 



Comporta Basculante Fonte: HACKER, 2011.


TIPOS DE COMPORTAS Basculante: 



3º Nível da Vista de corte da comporta Basculante estrutura de Fonte: NBR 7259, 2001. tópicos 

TIPOS DE COMPORTAS Basculante: Funciona por rotação; • Paramento plano curvo; • Abertura com o próprio peso. •






TIPOS DE COMPORTAS Telhado: 


Vista de corte de comporta telhado. Fonte: NBR 7259, 2001.



TIPOS DE COMPORTAS Telhado: Clique para editar o Funciona por rotação; • do texto fixos da e Dois elementos basculantes comformato eixos horizontais • paralelos. Elemento de montanteestrutura se apóia no deelemento tópicos de jusante. 





TIPOS DE COMPORTAS Rolante: 



Comporta Rolante – Rio Mississipi. Fonte: SPANISH DICT, 2011.


TIPOS DE COMPORTAS Rolante: 



3º Nível da Vista de corte da comporta Rolante estrutura de Fonte: NBR 7259, 2001 tópicos 

TIPOS DE COMPORTAS Rolante: Funciona por translo-rotação; Clique para editar o • Paramento geralmente curvo; formato do texto da • estrutura de tópicos Rola em cremalheiras fixas nos pilares. • 





TIPOS DE COMPORTAS Cilíndrica: 



Vista de corte da comporta Cilíndrica Fonte: NBR 7259, 2001.


TIPOS DE COMPORTAS Cilíndrica: Clique para editar o Funciona por translação; • Paramento cilíndrico fechado; formato do texto da • estrutura de tópicos Se desloca ao longo de seu eixo vertical. • 





TIPOS DE COMPORTAS Mitra: 



Eclusas de Gatún – Canal do Panamá Fonte: PANORAMIO, 2009.





Eclusas de Gatún – Canal do Panamá Fonte: PANORAMIO, 2009.




Vistas da comporta Mitra Fonte: NBR 7259, 2001.



TIPOS DE COMPORTAS Mitra: Clique para editar o Funciona por rotação; • formato texto dafixos Dois elementos basculantes com eixosdoverticais • (paredes do conduto). estrutura de tópicos 





TIPOS DE COMPORTAS Visor: 


Comportas visor. Fonte: ERBISTE, 2002.



TIPOS DE COMPORTAS Visor: 



Vistas de corte de comporta visor. Fonte: NBR 7259, 2001.


TIPOS DE COMPORTAS Visor: Funciona por rotação; • Paramento semi-cilíndrico; • Eixo de rotação horizontal. •






TIPOS DE COMPORTAS Mista: 



Vistas de corte de comporta mista. Fonte: ERBISTE, 2002.


TIPOS DE COMPORTAS Mista: para editar o Composta de elementos de tiposClique diferentes superpostos; • formato do texto da Segmento e basculante, rolamento e basculante, entre • outros exemplos. estrutura de tópicos 





TIPOS DE COMPORTAS Múltipla: 



3º Nível da Eclusas de Gatún – Canal do Panamá. estrutura de Fonte: PANORAMIO, 2009. tópicos 

TIPOS DE COMPORTAS Múltipla: Clique para editar o Composta de elementos de mesmo tipo superpostos; • formato do texto da Vagão duplo, segmento duplo e mitra dupla. • 

estrutura de tópicos 



TABELA COMPARATIVA Comporta Gaveta

Aplicações Clique para editar o formato do texto da estrutura de tópicos

Vantagens Funcionamento simples;

Desvantagens  Durante o fechamento da comporta é Exige pouca manutenção; necessário o auxílio de um pistão Distribuição uniforme das cargas sobre o hidráulico em função “quadro” de concreto; do elevado atrito.

Canais de irrigação; Decantadores;

Obras de saneamento;

2º Nível da d’água estrutura de tópicos

Descargas de fundo;

Ausência de vibrações em devido à grande força de atrito.

aberturas



Tomadas



.


TABELA COMPARATIVA Comporta

Vantagens

Desvantagens

Aplicação

Ensecadeira (stop-log)

Pode ser formada por vários Aplicada sob pressão Manutenção e reparo em elementos superpostos (painéis). hidráulica equilibrada; seco de equipamentos ou  comportas principais. Pouca manutenção.

Vagão

Baixo atrito durante a movimentação A diferença de esforços Tomadas (Itaipú); (utilização de rodas e rodetas); nas diversas rodas pode ocasionar falha (em Descarga de fundo; Possibilidade de ser fechada somente função de uma roda encostar mais do que a com a força da gravidade.  Vertedouro. outra no caminho de rolamento).

Clique para editar o formato do texto da d’água estrutura de tópicos 2º Nível da estrutura de tópicos 



Vantagens

Desvantagens

Aplicação

Lagarta

Baixo atrito durante a movimentação A ocorrência de falha em Tomadas d’água (utilização de cadeias de rolos); um rolo da cadeia pode profundas;  comprometer toda a Descargas de fundo. cadeia. Possibilidade de ser fechada somente com a força da gravidade.

Stoney

Utilização de uma cadeia de rolos que Com a comporta Vertedouro. se movimenta em uma polia livre totalmente aberta, a (redução da força de atrito). cadeia de rolos fica exposta à passagem de água (probabilidade de  corrosão).

Clique para editar o formato do texto da estrutura de tópicos 2º Nível da estrutura de tópicos 


TABELA COMPARATIVA Comporta Segmento

Vantagens Construção simples;

Desvantagens Possibilidade de abertura  somente por levantamento Apenas duas peças de precisão: os mancais; (ajuste do nível de água a montante é menos “preciso”); Superfícies laterais planas (sem reentrâncias) eliminam a cavitação; Impossibilidade de escoar corpos flutuantes. Atrito dos mancais é desprezível;


Esforços do levantamento são desprezíveis (apenas o peso da comporta).

Aplicações Vertedouros (Itaipú); Eclusas (comportas verticais); Tomadas d’água; Descargas de fundo.



TABELA COMPARATIVA Comporta Setor

Vantagens Mesmas da comporta segmento;

Desvantagens Aplicações Construção mais frágil e Vertedouros. complexa se comparada a Possibilidade de escoar corpos segmento; flutuantes; Mais  cara devido a de Possibilidade de ser acionada na necessidade ausência dos servomotores mecanismos para criação (nesse caso faz-se uso das de fluxo nas câmaras de flutuação. câmaras de flutuação).

Clique para editar o formato do texto da estrutura de tópicos

Tambor

Movimento pelo próprio peso; Abertura independente energia elétrica.

Basculante

Construção complexa . de

Pode ser utilizada em associação Apenas com outros tipos de comporta; alturas;



para

Vertedouros.


pequenas Centrais de tratamento de água; Vertedouros. Pode ser utilizada em vãos Durante o fechamento da extensos. comporta é necessário o auxílio de um pistão hidráulico em função da força da água.





Vantagens

Desvantagens

Aplicações

Rolante

Pode ser aplicada em vãos A ocorrência de falhas em extensos. um trecho da cremalheira pode comprometer o funcionamento da comporta; 

Barragens altura;

de

pequena

Clique para editar o formato do texto da estrutura ded’água tópicos Regiões com camada de gelo flutuante.

Pequenas quedas. Cilíndrica

Permite abertura parcial sem que ocorra vibração.

Mitra

Suporta grandes esforços; Abertura e fechamento rápidos.

Telhado

Pode ser acionada na ausência Apenas para baixas quedas. Pequenas represas. de energia elétrica; Permite automatismos sensível.

Tomada de torre.

em forma


Exige esvaziamento da Eclusas.  câmera para manutenção.





Vantagens

Visor

Pode ser extensos;

Desvantagens aplicada

em

vãos Custo elevado.

Seu fechamento pode se dar apenas pela gravidade.  Mista

Aplicações Instalações com vãos muito extensos.

Clique para editar o formato do texto da estrutura de tópicos

Combina as vantagens de dois Aumenta o custo; Aplicações tipos diferentes de comportas; específicas (ajustes Não é possível sensíveis de níveis). Em aplicações de superfície, utilizar para certas permite regulação sensível do aplicações; nível do reservatório.


 mais espaço Ocupa físico.

Múltipla

Reforça as vantagens de uma Aumenta o custo; Eclusas. comporta. Ocupa mais espaço físico;




Mantém as mesmas desvantagens.

Fonte: Adaptado de ERBISTE, 2002.

REFERÊNCIAS •

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7259: Comportas hidráulicas – Terminologia. Rio de Janeiro. 2001 Clique para editar o __________________. NBR 8883:formato Cálculo edo fabricação texto dade comportas hidráulicas. Rio de Janeiro. 2008 estrutura de tópicos __________________. NBR 12283: Fabricação de 2º1991 Nível da comportas hidráulicas. Rio de Janeiro. __________________. NBR 12289: estrutura Seleção de de comportas tópicos (PCH). Rio hidráulicas para pequenas centrais hidrelétricas de Janeiro. 1991  3º Nível da __________________. NBR 13115: Recepção de de estrutura comportas hidráulicas. Rio de Janeiro. 1994 

•

•



•

•

tópicos

REFERÊNCIAS •

BRAZILIAN GIFT, 2005. Disponível em: . Acesso Clique para editarem: o 15 de set. 2011. formato do texto da BEMAINDUSTRIAS, 2009. estrutura Disponível em: de tópicos . 2º Nível da Acesso em: 01 de set. 2011. estrutura em: de CELAN, 2010. Disponível < http://www.celan.com.br/website_seband/wfVideo.aspx tópicos >. Acesso em: 30 de ago. 2011.  3º Nível da CESP, 2009. Disponível em: < estrutura de http://www.maxpressnet.com.br/e/cesp/cesp_23-10tópicos 09.html >. Acesso em: 01 de set. de 2011 

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

•

•

REFERÊNCIAS •

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ERBISTE, P. C. F.; ELETROBRÁS. Comportas hidráulicas. Rio de Janeiro: Ed. Interciência, 2002. 394 p. FIBRAGEL, 2010. Disponível em: Clique para editar o em: da 10 de formatoAcesso do texto set. 2011. estrutura de tópicos FOTOS DO BRASIL, 2010. Disponível em: 2º Nível da . Acesso em: 10 de set. 2011. estrutura de tópicos GFORUM, Disponível em: . Acesso em: 15 de set. 2011. estrutura de HACKER, 2011. Disponível em: tópicos
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

tópicos

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Comportas de usinas hidrelétricas

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