Estudo de uma tomada de água em modelo reduzido

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em hidráulica

O presente estudo tem como objetivo avaliar experimentalmente - no modelo físico do aproveitamento hidroelétrico do Foz Tua (LNEC) - o campo de velocidades do circuito hidráulico na vizinhança da tomada de água e interpretar, com base nos resultados obtidos, as razões da assimetria observada na restituição dos caudais bombados à albufeira. A preparação teórica do estudo experimental envolveu um trabalho de revisão bibliográfica sobre as tomadas de água e, ainda sobre o impacto de singularidades no campo de velocidades dos escoamentos pressurizados. A medição do campo de velocidades desenvolvida numa das duas condutas que modela o circuito hidráulico dos grupos geradores para o funcionamento hidráulico em bombagem e turbinagem foi efetuado através do sistema de velocimetria Doppler ultrassónico (UDV). Tendo por base os perfis diametrais de velocidades registados com as diferentes posições do sensor (espaçamentos angulares de 45º), a aplicação de uma técnica numérica de interpolação linear-polar, permitiu a caracterização 2D do campo de velocidades nas diferentes secções do circuito. Os resultados obtidos são apresentados e discutidos. Verifica-se que a constatada assimetria com que se processa a restituição dos caudais bombados na albufeira, está relacionada com o efeito da curva do circuito hidráulico, a montante, que ainda se faz sentir na secção do plano das grades da tomada de água.

Abstract: The present study aims to evaluate experimentally - at the existing physical Foz Tua dam model at (LNEC) - the velocity field of the hydraulic conduits in the water intake and interpret the results obtained to explain the reasons for the observed asymmetry in the restitution for pumping cycle. The theoretical preparation of the experimental study involved a research review about water intakes and also on the impact of singularities in the velocity field of the pressurized flow. The velocity field measurements were made using the electronic system of ultrasonic Doppler velocimetry (UDV) for 2 flow situations (pumping and generation cycles hydraulic) in one of the two pipelines that models the hydraulic circuit for power production. Based on the diametrical velocity profiles registered with the different positions of the transducer (angular spacing of 45°), the 2D characterization of the velocity field in the different sections of the circuit was allowed by the application of a linear-polar interpolation . The results obtained are presented and discussed. It is found that the observed asymmetry which is processed in the restitution for pumping cycle is related to the effect of the upstream curve of the hydraulic circuit and it remains until the section of the plan bars of the water intake.