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Grupo: Carlos Andson Genibaldo Dantas Italo Meneses Universidade Federal de Campina Grande Centro de Tecnologia e Recursos Naturais Unidade Acadêmica de.

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1 Grupo: Carlos Andson Genibaldo Dantas Italo Meneses Universidade Federal de Campina Grande Centro de Tecnologia e Recursos Naturais Unidade Acadêmica de Engenharia Civil Disciplina: Fenômenos dos Transportes

2 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 MoraesAHE

3 Modelos Reduzidos Praticamente nenhuma grande obra hidráulica, como molhes, diques, quebra- mares, 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.

4 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

5 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

6 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

7 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;

8 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;

9 Modelos Reduzidos Semelhança dinâmica: Dois sistemas são dinamicamente semelhantes quando as forças que agem em pontos homólogos deverão manter relações constantes

10 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.

11 Modelos Reduzidos 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. 1- Número de Reynolds (Re)2 - Número de Euler (Eu) 3 - Número de Froude (Fr)4- Número de Mach (M)

12 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.

13 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

14 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 kw - Volume total do reservatório hm³ - Área da bacia hidrográfica km² - Área do reservatório km² - Vazão regularizada - 10 m 3 /s - Comprimento da crista m - Altura máxima da barragem - 57 m - Cota da soleira do vertedouro m - Nível máximo operativo normal m

15 Barragem de Pedra/BA

16 Barragem da Pedra/BA O Laboratório de Hidráulica II Manoel Gilberto de Barros, possui uma área de 400 m². e foi concluído em 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.

17 Barragem da Pedra/BA

18 Modelo Reduzido - Itaipu Construído na margem paraguaia, o Modelo obedece à escala de e ocupa uma área de m², mede 270 metros de comprimento por 12 metros de largura, representando um trecho de 27 km do rio Paraná.

19 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.

20 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.

21 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.

22 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

23 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 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.

24 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

25 Vídeos Apresentados no Seminário GSUaWNw GSUaWNw 7X_1z2c 7X_1z2c

26 Bibliografia reduzidos html reduzidos html Fundação Centro Tecnológico de Hidráulica – Estruturas hidráulicas e-montado.html e-montado.html


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