Resumo: A busca de viabilidade e rentabilidade em empreendimentos hidrelétricos recorre em soluções que apresentem baixos custos de implantação e de operação, além do atendimento aos requisitos ambientais. Somados estes fatores a implantação de aproveitamentos em sítios com características diferenciadas dos comumente utilizados, há o surgimento de estruturas e arranjos atípicos. Por estas razões, estudos em estruturas complexas, associadas ou até inovadoras tornam-se necessários para o desenvolvimento de projetos seguros, econômicos e com desempenho satisfatório. No presente trabalho realiza-se uma análise em um canal de adução associado a um vertedouro lateral em curva, da Usina Hidrelétrica de Dardanelos, localizada no estado do Mato Grosso, usada como caso piloto para desenvolvimento e verificação de metodologia. Devido à complexidade para a realização de uma avaliação única, o canal foi divido em três trechos; inicial, curvo e final. Cada trecho apresentou um comportamento hidráulico iferenciado, conforme o posicionamento em relação ao fluxo e a geometria em planta. Na região intermediária foi implantado um vertedouro lateral em curva, que até o presente momento não possui quacionamento específico, sendo necessários ajustes em equações existentes, provenientes de constatações dos resultados obtidos em modelo físico. Ao final, esta dissertação apresenta os resultados obtidos em testes em dois modelos reduzidos confrontados com resultados teóricos e, também, contribui com uma elaboração de parâmetros e de metodologia para projetos que utilizem estruturas semelhantes.

Orientador : Prof. Dr. Tobias Bleninger / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 07/04/2014 / Inclui referências : f.211-215 / Resumo: Para garantir o transporte hidroviário durante um período mínimo possível, considerando todas asvariações hidrológicas, as hidrovias geralmente necessitam de intervenções constantes para manteras profundidades do canal principal. A dragagem é a principal intervenção realizada na maioria doscasos, entretanto essa é uma solução considerada de curto prazo, pois é uma ação aplicada,principalmente, às consequências do problema (sedimentação) e não, às causas. Essa realidadevincula as hidrovias do país a um ciclo de manutenção curto e oneroso. Com o intuito de eliminar ouprolongar esse ciclo, este estudo propõe a implantação de espigões, estruturas fixas nas margens emdireção ao canal principal. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar os processos hidrodinâmicose de transporte de sedimentos em rios com e sem espigões, com a aplicação de um modelomatemático, em um estudo de caso. A área de estudo localiza-se no trecho Passo do Jacaré, naHidrovia Paraguai-Paraná, que está situado a noroeste do estado do Mato Grosso do Sul, no Brasil.Vários dados de campo foram coletados como batimetria, medições de perfis de velocidade emdiferentes seções, medições de carga de sedimentos e análise granulométrica para elaboração everificação do modelo. O modelo matemático empregado foi o Delft3D, que permite a simulação deescoamentos com superfícies livres tridimensionalmente (mas hidrostático) com transporte desedimentos e variação de fundo, utilizando seus módulos hidrodinâmicos, sedimentos e morfológico.A metodologia de dimensionamento dos espigões seguiu bibliografias e normas estrangeiras, umavez que o Brasil não apresenta normas especializadas sobre o assunto. A comparação dos cenários,com e sem espigões, comprova que a implantação desse tipo de estrutura na hidrovia podeprovidenciar uma profundidade mínima no canal principal, sem alterar significativamente os níveisde inundação.Palavras Chaves: modelagem hidrodinâmica tridimensional, Delft3D, transporte de sedimentos,espigões. / Abstract: In order to assure the transport of goods through waterways during a minimum feasible period,considering all hydrological variations, frequent interventions in the waterways are required tomaintain the main channel depth. Dredging is the intervention used in the most of these cases,however, this is considered a short term solution, because it handles the consequences of the problem(sedimentation) and not the causes. This reality links the Brazilian waterways, to a short andexpensive maintenance cycle. This study proposes the implementation of groins, fixed structures inthe river banks perpendicular to the main channel, to end or extend this maintenance cycle. Theobjective is the evaluation of the hydrodynamic process and sediment transport characteristics in theriver, with and without groins by the application of a mathematical model for a real case study. Thestudy area is a stretch called "Passo do Jacaré", in the Paraguay-Paraná Waterway, located in thenorthern part of the state of Mato Grosso do Sul, in Brazil. Several data was collected for theelaboration and verification of the model, such as bathymetry, velocity profiles at different sections,sediment load and grain size analysis. The mathematical model used was DELFT3D which allows tothe simulation of free surface flows in three dimensions (with the hydrostatic assumption), includingsediment transport and changes of the channel bed using the coupled hydrodynamic, sediment andmorphological modules. The design of groins that are used in this study follows internationalliterature and regulations, as Brazil does not have specific regulations in this regard. The comparisonof the different scenarios, with and without spikes, proves that the deployment of this type of structurein the waterway provides a desired minimum depth in the main channel, without significantlyalteration over the flooding levels.Keywords: 3D hydrodynamic model, Delft3D, sediment transport, groins.

Orientador : Prof. Dr. Eloy Kaviski / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 20/02/2017 / Inclui referências : f.52-54 / Resumo: Alguns dos circuitos hidráulicos de pequenas usinas hidrelétricas contemplam a construção de uma câmara de carga que serve de transição entre o escoamento à superfície livre no canal de adução e o escoamento sob pressão no conduto forçado. Uma das funções das câmaras de carga é criar volumes de reserva de água que permita satisfazer as necessidades das turbinas durante os momentos bruscos de demanda e manter sobre a entrada do conduto de força uma altura suficiente de água para evitar a entrada de ar. Na literatura especializada existem muitas recomendações para o dimensionamento de câmaras de carga instaladas em usinas hidrelétricas. No entanto não existem recomendações de dimensionamento considerando os efeitos do regime transiente em longos canais que ocorre no início da abertura das válvulas. A maioria deles sugerem dimensões em função do diâmetro do conduto forçado (MAHER; SMITH, 2001); (INEA, 1997); (ESHA, 2006) e da queda topográfica (ELETROBRÁS, 2000) sem fazer uma análise detalhada do regime hidráulico que acontece durante a operação da usina hidrelétrica. O presente trabalho tem por objetivo definir uma regra de operação da abertura das válvulas de turbinas instaladas numa usina hidrelétrica durante o período transiente. O método das Características é usado para solucionar as equações diferenciais parciais de Saint- Venant que governam o escoamento não permanente no canal de adução e na câmara de carga. Adicionalmente, para a busca da melhor solução, um método computacional foi desenvolvido. Sendo a busca da solução ótima da abertura das válvulas um problema de otimização multiobjetivo, por envolver minimização (ou maximização) simultânea de um conjunto de objetivos satisfazendo a um conjunto de restrições, o método de Recozimento Simulado (Simulated Annealing) é utilizado para determinar a regra de operação procurada. Palavras-chave: Usinas hidrelétricas, Escoamento não permanente em canais, Equacões de Saint-Venant, Método das Caracteríscticas. / Abstract: Some hydraulic circuits of small hydropower plants contemplate the construction of a forebay tank that serves as a transition between the free surface flow in the adduction channel and the flow under pressure in the penstock. One of the functions of the forebays is to create volumes of water reserve to meet the needs of the turbines during the sudden moments of demand and maintain a sufficient height of water to prevent the entry of air in the penstock. In the specialized literature, there are many recommendations for the dimensioning of forebay tanks installed in hydroelectric plants. However, there are no sizing recommendations considering the effects of the transient regime on large channels that occurs at the beginning of valve opening. Most of them suggest dimensions depending on the diameter of the penstock (MAHER; SMITH, 2001); (INEA, 1997); (ESHA, 2006) and the topographic fall (ELETROBRÁS, 2000) without making a detailed analysis of the hydraulic regime that occurs during the operation of the hydroelectric plant. The present work aims to define a rule of operation for the opening of turbine valves installed in a hydroelectric plant during the transient period. The Characteristics method is used to solve the partial differential equations of Saint- Venant that govern the non-permanent flow in the adduction channel and in the forebay tank. Additionally, to search for the best solution, a computational method was developed. Since the search for the optimal valve opening solution is a multiobjective optimization problem, since it involves simultaneous minimization (or maximization) of a set of objectives satisfying a set of constraints, the Simulated Annealing method is used to determine the Operation rule. Key words: Hydroelectric power plants, Transient flow in open channels, Saint-Venant equations, Characteristics method.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-07-30Bitstream added on 2014-06-13T20:48:14Z : No. of bitstreams: 1 santos_fl_me_ilha.pdf: 5580224 bytes, checksum: 7664797be424662e0d0d1021e9ee4dc5 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Em função da concentração de material sólido, misturas resultantes de argila e água conferem, via de regra, propriedades não-Newtonianas. Essa concentração passa a variar com a granulometria e a composição do mineral do sedimento, bem como com a qualidade da água. Algumas tentativas foram feitas na busca de melhor explicar a reologia e a dinâmica global dessas misturas nessa última década, notadamente no contexto de lavas torrenciais e misturas hiperconcentradas. Essa dissertação de mestrado tem por objetivo desenvolver uma caracterização reológica de misturas sólido-líquido (água+argila caulinítica e água+areia fina+argila caulinítica) com diferentes concentrações em volume (Cv) para as quais são determinadas, a partir de ensaios de reometria de precisão, as propriedades tais como a viscosidade aparente, tensão crítica de cisalhamento e curva de tensão de cisalhamento x taxa de deformação. Verificou-se, em condições controladas, a influência da temperatura, pH e concentração em volume (Cv) sobre a curva reológica dessas misturas, além de eventuais fenômenos de tixotropia e modo de preparo. O modelo reológico melhor ajustado para as argilas foi o de Herschel-Bulkley ( ( )n τ =τ c + k γ& ), onde: τ é a tensão de cisalhamento; τc é a tensão crítica (ou rigidez inicial); k é um termo de consistência (viscosidade aparente); n é o índice de escoamento; e dy γ& = du é a taxa de deformação. Obtém-se também, a partir de uma análise quantitativa global, leis de evolução dos diversos parâmetros reológicos em função da concentração em volume. Após a etapa de caracterização física e reológica das misturas, realizaram-se, sob condições controladas, ensaios dinâmicos através de escoamentos de lamas em canal inclinado. Nesses ensaios foram medidos os parâmetros lâmina normal, vazões... ; n is flow index; and dy γ& = du is shear rate. It is also obtained, from a global quantitative analysis, evolution laws of the several rheologics parameters in function of the solid volume concentration. After the stage of rheological and physical characterization of mixing samples, dynamics experiments were made, under controlled conditions, than the flow of mud was observed in the open channel. These analyses were made in order to examine the behavior of parameters such as: normal depth, discharge and velocities. In fact, the experience showed that is possible to deduce wall friction laws from the rheological proprieties based on high mud concentrated suspensions and the dynamic of these muds.