Análise da ocorrência de vórtices em tomadas de água horizontais simétricas

Abstract

Tendo em vista que as tomadas d´água são estruturas fundamentais na captação de água e os efeitos causados por vórtices são altamente prejudiciais a estas estruturas, realizou-se uma investigação sobre a influência dos parâmetros físicos no desempenho e consequentemente no dimensionamento de tomadas de água. Com a finalidade de compreender o fenômeno de formação de vórtices, foram coletados dados em um modelo experimental genérico montado no Laboratório de Obras Hidráulicas no IPH da UFRGS. Com a análise dos dados retirados do modelo foi possível identificar a influência de parâmetros físicos como: condições de aproximação do escoamento, vazão, reentrância da tomada (distância da tomada à parede) e níveis de submergência na formação de vórtices. Nos ensaios para aquisição dos dados foram observados a frequência e intensidade dos vórtices formados no modelo físico de uma tomada de água com aproximação simétrica e reservatório de nível constante, variando o número de Froude do escoamento no conduto, o nível de submergência e a reentrância da tomada. Identificados os vórtices, foram propostos limites para as zonas de intensidade, onde definiu-se as faixas de aumento de intensidade dos vórtices, desde vórtices fracos até os vórtices fortes, ou seja, com arraste de ar para o interior da tubulação. Os resultados indicaram que qualquer alteração nos parâmetros pesquisados como o aumento da vazão de descarga (aumento do número de Froude), o aumento da reentrância da tomada e a redução da submergência são fatores que colaboram para a formação de vórtices com arraste de ar.

Considering that intakes are key structures in the uptake of water and the effects caused by vortices are highly prejudicial to these structures, an investigation was conducted about the influence of the physical parameters in the performance and consequently in the design of water intakes. In order to study the vortex formation, data were collected from a generic experimental model located at Laboratório de Obras Hidráulicas - LOH / IPH UFRGS. The parameters studied were: approaching conditions, discharge, distance from the intake to the reservoir wall and submergence levels. By analyzing the model data, it was possible to identify zones where the intensity of the vortices increase ranges. The results indicated that any change in these parameters investigated like discharge increase (Froude number increase), distance from outlet increase and submergence reduces are factors that contribute to the formation of vortex with air entrainment.