Submitted by Leonardo Lima (leonardoperlim@gmail.com) on 2017-04-05T13:42:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) OLIVEIRA, Fernanda Fernandes Martins de.pdf: 12056384 bytes, checksum: e91b0257b4c44304ec33d23b859c3f3f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-05T13:42:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) OLIVEIRA, Fernanda Fernandes Martins de.pdf: 12056384 bytes, checksum: e91b0257b4c44304ec33d23b859c3f3f (MD5) Previous issue date: 2016-03-02 / Sem bolsa / O Brasil apresenta uma riqueza hidrográfica notória, com uma malha navegável de aproximadamente 27.000km e ainda cerca de 8.500km de linha costeira. Porém muitas vezes nesta vasta malha navegável existem desníveis causados por ação antrópica ou originados pela própria geomorfologia da região, que impõem a necessidade de construção de eclusas de transposição de níveis. Foram lançadas metas das Diretrizes da Política Nacional de Transporte Hidroviário para os próximos anos que preveem à construção de várias novas eclusas para fortalecer o sistema de transporte aquaviário brasileiro. Geralmente quanto menor o número de eclusas construídas para vencer um mesmo desnível maior a economia do projeto, porém isso acarreta em altas quedas, e por consequência cuidados maiores com os escoamentos mais turbulentos e com altas velocidades dentro dos aquedutos das eclusas. Logo esta pesquisa tem por objetivo analisar as pressões médias e extremas a que está submetido o aqueduto a jusante da comporta tipo segmento invertida em eclusas de navegação de alta queda, afim de conhecer as características do enchimento e do esvaziamento da câmara de transposição de nível e os esforços hidrodinâmicos que podem causar danos aos condutos. Para tanto foi implantado um modelo físico em laboratório com o objetivo de conhecer melhor as características hidráulicas e identificar padrões de comportamento que auxiliem na operação de eclusas e no aperfeiçoamento de projetos dessas estruturas. Através da análise dos dados ensaiados foi possível compreender o comportamento das pressões médias e extremas ao longo da base e do teto do conduto a partir da relação entre coeficientes adimensionais de posição e de pressão. Como comportamento característico na presente pesquisa, verificou-se que se forma próximo à comporta, para todos os graus de abertura exceto 100%, uma zona de recirculação do escoamento, com comprimento longitudinal variável, onde ocorrem às pressões mínimas, sendo que o teto recebe uma maior solicitação de pressões negativas, ou seja, de esforços de tração. Foi verificada a aplicabilidade do modelo experimental comparados com outros modelos citados nesta pesquisa, sendo que os resultados se apresentam mais coerentes para as pressões médias, do que para as pressões extremas mínimas. Logo pode se concluir que existe o risco de erosão logo a jusante da comporta, onde se concentram os esforços de tração de maior magnitude causados pelas pressões mínimas. E também que o modelo físico hidráulico na escala 1:32, provou sua validade, porém com desempenho inferior para as pressões extremas mínimas em relação aos resultados obtidos para as pressões médias. / Brazil has a remarkable river richness with a navigable network of approximately 27,000 km and about 8,500 km of coastline. However, often this vast waterway mesh gaps are caused by human action or originated by the geomorphology of the region, which imposes the need to build sluices. The goals were released by the Guidelines of National Policy for Waterway Transportation in the coming years to provide the construction of several new sluices to strengthen the Brazilian water transportation system. Generally, the lower the number of sluices built to win an unevenness more money is safe in the project, but it brings to high falls, and therefore greater care with the most turbulent flows and high speeds within the aqueducts of the sluices. Soon this research analyses the medium and extreme pressures to which it is subjected downstream aqueduct of the gate inverted type segment navigation hsluicesigh fall, in order to know the filling characteristics and the emptying of the level of transposition chamber and the hydrodynamic forces, which can cause damage to pipelines. For that was implemented a physical model in the laboratory in order to better understand the hydraulic characteristics and identify behaviour patterns that assist in the operation of locks and improvement projects such structures. By analysing the tested data, it was possible to understand the behaviour of the mean and extreme pressures along the base and the conduit from the ceiling from the relationship between dimensionless coefficients position and pressure. As behaviour characteristic in the present study, there was formed next to gate for all degrees of opening other than 100%, a flow recirculation zone with the longitudinal variable length which occur at minimal pressure, and the ceiling receives a higher negative pressures request, i.e., tensile stresses. It was verified the applicability of the experimental model compared with other models cited in this research, and the results are presented more consistent to the average pressures, than to the minimum and extreme pressures. Soon this can be concluded that there is a risk of erosion, just downstream of the gate, which concentrate the greatest magnitude of tensile stresses caused by minimum pressures. In addition, that the hydraulic physical model in scale 1:32, proved its validity, but with lower performance for minimum extreme pressures in relation to the results obtained for the mean pressure.

Esta dissertação tem como enfoque principal abordar o tema de esforços nas amarras das embarcações durante o processo de eclusagem. A principal motivação foi a busca em atender a legislação brasileira, a qual vem incentivando a utilização do transporte hidroviário e a construção de novas eclusas, tendo em vista a atratividade econômica deste meio de transporte. O estudo foi desenvolvido a partir da modelagem e elaboração de um sistema de medição de esforços, almejando a verificação de sua aplicabilidade na previsão de esforços sobre as amarrações das embarcações. A investigação dos esforços hidrodinâmicos sofridos pela embarcação durante o enchimento e esvaziamento das eclusas de alta queda foi possível com a construção deste sistema de medição em um modelo reduzido de uma eclusa de alta queda. Foram realizados 42 ensaios para diferentes situações iniciais, variando a composição e o peso total da embarcação, bem como a velocidade de abertura da comporta dos condutos de enchimento e esvaziamento da eclusa. A realização destes ensaios permitiu a confirmação das relações existentes entre esforços máximos medidos com o aumento da velocidade de abertura das comportas de enchimento e esvaziamento e entre os esforços máximos com o peso deslocado e área ocupada pela embarcação na eclusa. Possibilitou, também, a constatação de que os valores dos esforços máximos durante o processo de enchimento são superiores àqueles verificados no esvaziamento da câmara da eclusa. A partir destes resultados, foram propostas duas equações que relacionam a razão da força máxima pelo peso da embarcação com a razão das áreas da embarcação com a da câmara da eclusa e com o próprio peso da embarcação, evidenciando a relação existente entre a força máxima com o peso e a área da embarcação. / This piece of work disserts about the hawser forces in the vessels during the lock operational. The main motivation was the quest to attend the Brazilian legislation, which has encouraged the use of the hydroways and construction of new locks, in view of the economic attractiveness of this transportation medium. The study was developed from the modeling and development of a measurement system of hawser forces, aiming to verify its applicability in forecasting the vessels mooring forces. The investigation of hydrodynamics forces suffered by the vessel during the process of filling and emptying high lift locks became possible with construction of this measuring system in a reduced scaled model of a generic high lift lock. There was realized 42 tests with different initial conditions, varying the vessel´s size and its total weight, as well, varying the gate´s opening velocity localized in the conducts of the filling and emptying system. This tests made it possible to confirm the existence of relationship between maximum hawser forces and this gate´s opening speed and the vessel´s size and its total weight. With this tests, it became viable to find out that the values of maximum hawser forces during the lock´s chamber filling process are greater than during its emptying process. From these results, it was proposed two formulas relating the ratio of maximum hawser force with the vessel´s weight and the ratio of the area occupied by the vessel with the lock chamber area and, as well, the vessel´s weight. This showed the existence of relationship between the maximum hawser forces and the vessel´s weight and its area.

Eclusas de navegação são estruturas utilizadas para transposição de desníveis por embarcações. Estes desníveis podem ser causados por obstáculos naturais ou artificiais. As eclusas de navegação devem ter como principais características a realização de uma transposição rápida e segura das embarcações. O estudo dos escoamentos a jusante das comportas nos condutos de enchimento e esvaziamento das eclusas são de grande importância, pois são escoamentos altamente turbulentos e com altas velocidades e regiões de baixas pressões, essas, por sua vez, podem ocasionar o fenômeno de cavitação. A cavitação tem efeitos nocivos às estruturas, podendo causar desde vibrações até a erosão nas estruturas de concreto. Esta pesquisa busca verificar o comportamento e desenvolver critérios para estimar as pressões mínimas a jusante de comporta tipo segmento invertida, quando da operação da mesma em condutos de enchimento e esvaziamento de eclusas de navegação. Para atendimento desses objetivos, foi construído, no laboratório de hidráulica experimental LAHE, um modelo hidráulico reduzido de uma eclusa de navegação, onde foram realizados os ensaios com medição de pressões “instantâneas” a jusante da comporta no teto e na base do conduto. Essas medições foram realizadas para diferentes condições de aberturas e cargas a montante da comporta em regime permanente e em regime transitório, onde foram utilizadas diferentes velocidades de operação da comporta. Através das análises das pressões, foi possível verificar que a condição em regime permanente é mais crítica que a em regime transitório, sugerindo que se utilize esta situação para a previsão das pressões mínimas que podem ocorrer durante a operação da comporta. / Navigation Locks are structures used for raising and lowering boats between stretches of water of different levels on rivers due to natural or artificial obstacles. Navigation Locks’ design shall aim a safe and fast boat transposition. The study of flow downstream of tainter gates inside the conduits is important because of the flow characteristics that are highly turbulent and with areas of low pressure. The occurrence of low pressure may induce the cavitation phenomenon which causes severe damages, going from vibration to erosion in concrete structures. This research aims to verify the behavior and to develop a criterion to estimate low flow pressures downstream of a tainter gate during its operation in conduits of navigation locks during the chamber filling and empting. To fulfill this aim, it has been built, at the hydraulic experimental lab of Furnas, a reduced scale model of a navigation lock, where were held studies with instantaneous measure of pressure downstream the gate, both in the upper and lower conduit level. Those studies were made for different conditions of the gate’s aperture and water level upstream it for both permanent and transitory flows. Different speeds of gate aperture were also studied. By analyzing the results it was possible to conclude that, regarding to minimum pressures, the permanent flow condition is more severe than the transitory one indicating that the former shall be used to predict the lower pressures in similar conditions.

O uso de comportas ou válvulas em condutos para efetuar o controle de fluxo em estruturas hidráulicas é bastante usual. Uma das aplicações deste tipo de dispositivo de controle de vazões é para fazer o enchimento e esvaziamento de câmaras de eclusas de navegação. Entretanto, a sua aplicação deve ser feita com cuidado em função da complexidade do escoamento, o qual pode apresentar grandes variações de velocidade e pressões junto à base e ao teto da galeria a jusante da comporta. O gradiente de pressão pode variar no tempo e no espaço podendo vir a ocasionar danos por erosão (desgaste) e/ou cavitação. Assim, torna-se fundamental obter critérios para a estimativa de previsão do valor dessas pressões para, então, poder inferir a possibilidade de danos junto à superfície sólida, permitindo que se determinem as condições críticas de operação que devem ser evitadas ou minimizadas durante as operações de esvaziamento ou de enchimento da câmara da eclusa. Esta pesquisa procura apresentar o estado da arte em relação à distribuição longitudinal das pressões a jusante de comportas tipo segmento invertida e os resultados e análises desenvolvidas em um modelo físico de laboratório. Estes estudos permitiram compreender o comportamento das pressões e verificar se o método sugerido por Batistton (2013), para estimar os valores da distribuição longitudinal das pressões junto à base e o teto da galeria a jusante da comporta, podem ser aplicados para todas as aberturas da comporta. As análises desenvolvidas consentiram observar que as situações críticas ocorrem para aberturas entre 40% e 60% e que as pressões mínimas ocorrem em uma distância adimensional ( ) em torno de 2 a 6. Destaca-se que todos os resultados apresentados na presente pesquisa são válidos para coeficiente de pressão média para abertura de 100% da comporta, CP* 100%, entre 2,8 e 65,9. / The practice of using of gates or valves in conduits to control the flow in hydraulic structures is a common one. One of the applications for this type of device is the flow control for filling and emptying navigation locks. However proper care should be taken when applying those due to the inherit complexity of the flows, which can present significant pressure and velocity fluctuation in the regions next to the floor and ceiling downstream of these gates. Fluctuations in the pressure gradients can cause damage by erosion and/or cavitation. For these reasons its of interest the understanding of criteria for the estimative of those pressures to then infer the possibility of damage in the solid boundaries, allowing the determination of critical operation conditions which to avoid or minimize during the emptying and filling operations of lock chambers. This research aims to present the state of art regarding the longitudinal pressure distribution downstream of inverted tainter gates and the results of experimental data obtained in a physical model. These study allowed to comprehend the behavior of the aforementioned pressures and to verify the method proposed by Battiston (2013) to estimate longitudinal pressure distributions next to the ceiling and floor of those types of structures. The developed analysis showed that the critical conditions occur in between the 40% and 60% opening and that the minimum pressures occur in between a dimensionless distance (Ladm) 2 and 6. The presented results are valid for a mean pressure coefficient of 100% gate opening, CP*100%, between 2,81 and 65,9.

Eclusas de navegação são estruturas utilizadas para transposição de desníveis por embarcações. Estes desníveis podem ser causados por obstáculos naturais ou artificiais. As eclusas de navegação devem ter como principais características a realização de uma transposição rápida e segura das embarcações. O estudo dos escoamentos a jusante das comportas nos condutos de enchimento e esvaziamento das eclusas são de grande importância, pois são escoamentos altamente turbulentos e com altas velocidades e regiões de baixas pressões, essas, por sua vez, podem ocasionar o fenômeno de cavitação. A cavitação tem efeitos nocivos às estruturas, podendo causar desde vibrações até a erosão nas estruturas de concreto. Esta pesquisa busca verificar o comportamento e desenvolver critérios para estimar as pressões mínimas a jusante de comporta tipo segmento invertida, quando da operação da mesma em condutos de enchimento e esvaziamento de eclusas de navegação. Para atendimento desses objetivos, foi construído, no laboratório de hidráulica experimental LAHE, um modelo hidráulico reduzido de uma eclusa de navegação, onde foram realizados os ensaios com medição de pressões “instantâneas” a jusante da comporta no teto e na base do conduto. Essas medições foram realizadas para diferentes condições de aberturas e cargas a montante da comporta em regime permanente e em regime transitório, onde foram utilizadas diferentes velocidades de operação da comporta. Através das análises das pressões, foi possível verificar que a condição em regime permanente é mais crítica que a em regime transitório, sugerindo que se utilize esta situação para a previsão das pressões mínimas que podem ocorrer durante a operação da comporta. / Navigation Locks are structures used for raising and lowering boats between stretches of water of different levels on rivers due to natural or artificial obstacles. Navigation Locks’ design shall aim a safe and fast boat transposition. The study of flow downstream of tainter gates inside the conduits is important because of the flow characteristics that are highly turbulent and with areas of low pressure. The occurrence of low pressure may induce the cavitation phenomenon which causes severe damages, going from vibration to erosion in concrete structures. This research aims to verify the behavior and to develop a criterion to estimate low flow pressures downstream of a tainter gate during its operation in conduits of navigation locks during the chamber filling and empting. To fulfill this aim, it has been built, at the hydraulic experimental lab of Furnas, a reduced scale model of a navigation lock, where were held studies with instantaneous measure of pressure downstream the gate, both in the upper and lower conduit level. Those studies were made for different conditions of the gate’s aperture and water level upstream it for both permanent and transitory flows. Different speeds of gate aperture were also studied. By analyzing the results it was possible to conclude that, regarding to minimum pressures, the permanent flow condition is more severe than the transitory one indicating that the former shall be used to predict the lower pressures in similar conditions.

O uso de comportas ou válvulas em condutos para efetuar o controle de fluxo em estruturas hidráulicas é bastante usual. Uma das aplicações deste tipo de dispositivo de controle de vazões é para fazer o enchimento e esvaziamento de câmaras de eclusas de navegação. Entretanto, a sua aplicação deve ser feita com cuidado em função da complexidade do escoamento, o qual pode apresentar grandes variações de velocidade e pressões junto à base e ao teto da galeria a jusante da comporta. O gradiente de pressão pode variar no tempo e no espaço podendo vir a ocasionar danos por erosão (desgaste) e/ou cavitação. Assim, torna-se fundamental obter critérios para a estimativa de previsão do valor dessas pressões para, então, poder inferir a possibilidade de danos junto à superfície sólida, permitindo que se determinem as condições críticas de operação que devem ser evitadas ou minimizadas durante as operações de esvaziamento ou de enchimento da câmara da eclusa. Esta pesquisa procura apresentar o estado da arte em relação à distribuição longitudinal das pressões a jusante de comportas tipo segmento invertida e os resultados e análises desenvolvidas em um modelo físico de laboratório. Estes estudos permitiram compreender o comportamento das pressões e verificar se o método sugerido por Batistton (2013), para estimar os valores da distribuição longitudinal das pressões junto à base e o teto da galeria a jusante da comporta, podem ser aplicados para todas as aberturas da comporta. As análises desenvolvidas consentiram observar que as situações críticas ocorrem para aberturas entre 40% e 60% e que as pressões mínimas ocorrem em uma distância adimensional ( ) em torno de 2 a 6. Destaca-se que todos os resultados apresentados na presente pesquisa são válidos para coeficiente de pressão média para abertura de 100% da comporta, CP* 100%, entre 2,8 e 65,9. / The practice of using of gates or valves in conduits to control the flow in hydraulic structures is a common one. One of the applications for this type of device is the flow control for filling and emptying navigation locks. However proper care should be taken when applying those due to the inherit complexity of the flows, which can present significant pressure and velocity fluctuation in the regions next to the floor and ceiling downstream of these gates. Fluctuations in the pressure gradients can cause damage by erosion and/or cavitation. For these reasons its of interest the understanding of criteria for the estimative of those pressures to then infer the possibility of damage in the solid boundaries, allowing the determination of critical operation conditions which to avoid or minimize during the emptying and filling operations of lock chambers. This research aims to present the state of art regarding the longitudinal pressure distribution downstream of inverted tainter gates and the results of experimental data obtained in a physical model. These study allowed to comprehend the behavior of the aforementioned pressures and to verify the method proposed by Battiston (2013) to estimate longitudinal pressure distributions next to the ceiling and floor of those types of structures. The developed analysis showed that the critical conditions occur in between the 40% and 60% opening and that the minimum pressures occur in between a dimensionless distance (Ladm) 2 and 6. The presented results are valid for a mean pressure coefficient of 100% gate opening, CP*100%, between 2,81 and 65,9.

Esta dissertação tem como enfoque principal abordar o tema de esforços nas amarras das embarcações durante o processo de eclusagem. A principal motivação foi a busca em atender a legislação brasileira, a qual vem incentivando a utilização do transporte hidroviário e a construção de novas eclusas, tendo em vista a atratividade econômica deste meio de transporte. O estudo foi desenvolvido a partir da modelagem e elaboração de um sistema de medição de esforços, almejando a verificação de sua aplicabilidade na previsão de esforços sobre as amarrações das embarcações. A investigação dos esforços hidrodinâmicos sofridos pela embarcação durante o enchimento e esvaziamento das eclusas de alta queda foi possível com a construção deste sistema de medição em um modelo reduzido de uma eclusa de alta queda. Foram realizados 42 ensaios para diferentes situações iniciais, variando a composição e o peso total da embarcação, bem como a velocidade de abertura da comporta dos condutos de enchimento e esvaziamento da eclusa. A realização destes ensaios permitiu a confirmação das relações existentes entre esforços máximos medidos com o aumento da velocidade de abertura das comportas de enchimento e esvaziamento e entre os esforços máximos com o peso deslocado e área ocupada pela embarcação na eclusa. Possibilitou, também, a constatação de que os valores dos esforços máximos durante o processo de enchimento são superiores àqueles verificados no esvaziamento da câmara da eclusa. A partir destes resultados, foram propostas duas equações que relacionam a razão da força máxima pelo peso da embarcação com a razão das áreas da embarcação com a da câmara da eclusa e com o próprio peso da embarcação, evidenciando a relação existente entre a força máxima com o peso e a área da embarcação. / This piece of work disserts about the hawser forces in the vessels during the lock operational. The main motivation was the quest to attend the Brazilian legislation, which has encouraged the use of the hydroways and construction of new locks, in view of the economic attractiveness of this transportation medium. The study was developed from the modeling and development of a measurement system of hawser forces, aiming to verify its applicability in forecasting the vessels mooring forces. The investigation of hydrodynamics forces suffered by the vessel during the process of filling and emptying high lift locks became possible with construction of this measuring system in a reduced scaled model of a generic high lift lock. There was realized 42 tests with different initial conditions, varying the vessel´s size and its total weight, as well, varying the gate´s opening velocity localized in the conducts of the filling and emptying system. This tests made it possible to confirm the existence of relationship between maximum hawser forces and this gate´s opening speed and the vessel´s size and its total weight. With this tests, it became viable to find out that the values of maximum hawser forces during the lock´s chamber filling process are greater than during its emptying process. From these results, it was proposed two formulas relating the ratio of maximum hawser force with the vessel´s weight and the ratio of the area occupied by the vessel with the lock chamber area and, as well, the vessel´s weight. This showed the existence of relationship between the maximum hawser forces and the vessel´s weight and its area.

Esta dissertação tem como enfoque principal abordar o tema de esforços nas amarras das embarcações durante o processo de eclusagem. A principal motivação foi a busca em atender a legislação brasileira, a qual vem incentivando a utilização do transporte hidroviário e a construção de novas eclusas, tendo em vista a atratividade econômica deste meio de transporte. O estudo foi desenvolvido a partir da modelagem e elaboração de um sistema de medição de esforços, almejando a verificação de sua aplicabilidade na previsão de esforços sobre as amarrações das embarcações. A investigação dos esforços hidrodinâmicos sofridos pela embarcação durante o enchimento e esvaziamento das eclusas de alta queda foi possível com a construção deste sistema de medição em um modelo reduzido de uma eclusa de alta queda. Foram realizados 42 ensaios para diferentes situações iniciais, variando a composição e o peso total da embarcação, bem como a velocidade de abertura da comporta dos condutos de enchimento e esvaziamento da eclusa. A realização destes ensaios permitiu a confirmação das relações existentes entre esforços máximos medidos com o aumento da velocidade de abertura das comportas de enchimento e esvaziamento e entre os esforços máximos com o peso deslocado e área ocupada pela embarcação na eclusa. Possibilitou, também, a constatação de que os valores dos esforços máximos durante o processo de enchimento são superiores àqueles verificados no esvaziamento da câmara da eclusa. A partir destes resultados, foram propostas duas equações que relacionam a razão da força máxima pelo peso da embarcação com a razão das áreas da embarcação com a da câmara da eclusa e com o próprio peso da embarcação, evidenciando a relação existente entre a força máxima com o peso e a área da embarcação. / This piece of work disserts about the hawser forces in the vessels during the lock operational. The main motivation was the quest to attend the Brazilian legislation, which has encouraged the use of the hydroways and construction of new locks, in view of the economic attractiveness of this transportation medium. The study was developed from the modeling and development of a measurement system of hawser forces, aiming to verify its applicability in forecasting the vessels mooring forces. The investigation of hydrodynamics forces suffered by the vessel during the process of filling and emptying high lift locks became possible with construction of this measuring system in a reduced scaled model of a generic high lift lock. There was realized 42 tests with different initial conditions, varying the vessel´s size and its total weight, as well, varying the gate´s opening velocity localized in the conducts of the filling and emptying system. This tests made it possible to confirm the existence of relationship between maximum hawser forces and this gate´s opening speed and the vessel´s size and its total weight. With this tests, it became viable to find out that the values of maximum hawser forces during the lock´s chamber filling process are greater than during its emptying process. From these results, it was proposed two formulas relating the ratio of maximum hawser force with the vessel´s weight and the ratio of the area occupied by the vessel with the lock chamber area and, as well, the vessel´s weight. This showed the existence of relationship between the maximum hawser forces and the vessel´s weight and its area.

Eclusas de navegação são estruturas utilizadas para transposição de desníveis por embarcações. Estes desníveis podem ser causados por obstáculos naturais ou artificiais. As eclusas de navegação devem ter como principais características a realização de uma transposição rápida e segura das embarcações. O estudo dos escoamentos a jusante das comportas nos condutos de enchimento e esvaziamento das eclusas são de grande importância, pois são escoamentos altamente turbulentos e com altas velocidades e regiões de baixas pressões, essas, por sua vez, podem ocasionar o fenômeno de cavitação. A cavitação tem efeitos nocivos às estruturas, podendo causar desde vibrações até a erosão nas estruturas de concreto. Esta pesquisa busca verificar o comportamento e desenvolver critérios para estimar as pressões mínimas a jusante de comporta tipo segmento invertida, quando da operação da mesma em condutos de enchimento e esvaziamento de eclusas de navegação. Para atendimento desses objetivos, foi construído, no laboratório de hidráulica experimental LAHE, um modelo hidráulico reduzido de uma eclusa de navegação, onde foram realizados os ensaios com medição de pressões “instantâneas” a jusante da comporta no teto e na base do conduto. Essas medições foram realizadas para diferentes condições de aberturas e cargas a montante da comporta em regime permanente e em regime transitório, onde foram utilizadas diferentes velocidades de operação da comporta. Através das análises das pressões, foi possível verificar que a condição em regime permanente é mais crítica que a em regime transitório, sugerindo que se utilize esta situação para a previsão das pressões mínimas que podem ocorrer durante a operação da comporta. / Navigation Locks are structures used for raising and lowering boats between stretches of water of different levels on rivers due to natural or artificial obstacles. Navigation Locks’ design shall aim a safe and fast boat transposition. The study of flow downstream of tainter gates inside the conduits is important because of the flow characteristics that are highly turbulent and with areas of low pressure. The occurrence of low pressure may induce the cavitation phenomenon which causes severe damages, going from vibration to erosion in concrete structures. This research aims to verify the behavior and to develop a criterion to estimate low flow pressures downstream of a tainter gate during its operation in conduits of navigation locks during the chamber filling and empting. To fulfill this aim, it has been built, at the hydraulic experimental lab of Furnas, a reduced scale model of a navigation lock, where were held studies with instantaneous measure of pressure downstream the gate, both in the upper and lower conduit level. Those studies were made for different conditions of the gate’s aperture and water level upstream it for both permanent and transitory flows. Different speeds of gate aperture were also studied. By analyzing the results it was possible to conclude that, regarding to minimum pressures, the permanent flow condition is more severe than the transitory one indicating that the former shall be used to predict the lower pressures in similar conditions.

O uso de comportas ou válvulas em condutos para efetuar o controle de fluxo em estruturas hidráulicas é bastante usual. Uma das aplicações deste tipo de dispositivo de controle de vazões é para fazer o enchimento e esvaziamento de câmaras de eclusas de navegação. Entretanto, a sua aplicação deve ser feita com cuidado em função da complexidade do escoamento, o qual pode apresentar grandes variações de velocidade e pressões junto à base e ao teto da galeria a jusante da comporta. O gradiente de pressão pode variar no tempo e no espaço podendo vir a ocasionar danos por erosão (desgaste) e/ou cavitação. Assim, torna-se fundamental obter critérios para a estimativa de previsão do valor dessas pressões para, então, poder inferir a possibilidade de danos junto à superfície sólida, permitindo que se determinem as condições críticas de operação que devem ser evitadas ou minimizadas durante as operações de esvaziamento ou de enchimento da câmara da eclusa. Esta pesquisa procura apresentar o estado da arte em relação à distribuição longitudinal das pressões a jusante de comportas tipo segmento invertida e os resultados e análises desenvolvidas em um modelo físico de laboratório. Estes estudos permitiram compreender o comportamento das pressões e verificar se o método sugerido por Batistton (2013), para estimar os valores da distribuição longitudinal das pressões junto à base e o teto da galeria a jusante da comporta, podem ser aplicados para todas as aberturas da comporta. As análises desenvolvidas consentiram observar que as situações críticas ocorrem para aberturas entre 40% e 60% e que as pressões mínimas ocorrem em uma distância adimensional ( ) em torno de 2 a 6. Destaca-se que todos os resultados apresentados na presente pesquisa são válidos para coeficiente de pressão média para abertura de 100% da comporta, CP* 100%, entre 2,8 e 65,9. / The practice of using of gates or valves in conduits to control the flow in hydraulic structures is a common one. One of the applications for this type of device is the flow control for filling and emptying navigation locks. However proper care should be taken when applying those due to the inherit complexity of the flows, which can present significant pressure and velocity fluctuation in the regions next to the floor and ceiling downstream of these gates. Fluctuations in the pressure gradients can cause damage by erosion and/or cavitation. For these reasons its of interest the understanding of criteria for the estimative of those pressures to then infer the possibility of damage in the solid boundaries, allowing the determination of critical operation conditions which to avoid or minimize during the emptying and filling operations of lock chambers. This research aims to present the state of art regarding the longitudinal pressure distribution downstream of inverted tainter gates and the results of experimental data obtained in a physical model. These study allowed to comprehend the behavior of the aforementioned pressures and to verify the method proposed by Battiston (2013) to estimate longitudinal pressure distributions next to the ceiling and floor of those types of structures. The developed analysis showed that the critical conditions occur in between the 40% and 60% opening and that the minimum pressures occur in between a dimensionless distance (Ladm) 2 and 6. The presented results are valid for a mean pressure coefficient of 100% gate opening, CP*100%, between 2,81 and 65,9.