Vertedores em Hidráulica

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Hidráulica Aplicada – Segunda Parte 
Vertedores 
Principal finalidade: deixar passar o excesso de água acumulada 
em um reservatório. Eles não permitem que as cotas fixadas em normas 
de segurança para barragens sejam ultrapassadas. Podem ser utilizados 
para medições de vazão. 
Um vertedor não eficaz pode conduzir o galgamento e, 
eventualmente, colapso de uma barragem. Além disso, níveis exagerados 
de água podem vir a causar alagamentos a montante e mesmo, no caso de 
passagem de vazões maiores, prejuízos à jusante. 
Vertedores devem ser projetados de modo a possibilitar 
capacidade suficiente, sem que as cotas permitidas sejam excedidas e 
sem por em risco a estrutura própria e as demais que os integram. 
Em barragens de acumulação (ou em aproveitamentos 
hidrelétricos), as grandes vazões passam pelas turbinas e os 
vertedores são utilizados para pequenas descargas. 
Já em barragens de derivação, se a vazão de desvio é pequena 
comparada ao fluxo total, os vertedores operam continuamente. As 
vazões de projeto são um ponto crítico a ser determinado1. Os 
vertedores geram escoamentos em altas velocidades e devem ser 
acompanhados por estruturas de dissipação de energia. 
Eles podem ser de diferentes tipos: 
a) Construídos no corpo das barragens de concreto: conduzem à 
vazão em queda livre ou em perfis apropriados; 
b) Posicionados em uma das margens do reservatório; 
c) Posicionados no lago, internamente (conduzem água de uma 
cota superior a outra inferior, no formato tulipa ou 
vórtice, por exemplo). 
Além disso, podem ser classificados quanto à forma (simples ou 
compostos), pela espessura da soleira (delgada ou espessa), pela 
presença ou não de contrações laterais, pela altura relativa (livre, 
quando a cota à montante é maior que a de jusante, e afogado, quando o 
oposto) etc. 
Para vertedores delgados: 
 
 
1 Especialmente em barragens de terra e enrocamento. 
 
Os vertedores podem ser de serviço – para vazões pequenas 
freqüentes – e de emergência – para grandes descargas. A descarga de 
grandes vazões pelo vertedor de serviço só pode ser efetuada se a 
barragem for resistente (e suportar a onda de cheia). 
Podem ser usados diques fusíveis, que só funcionam para vazões 
de período de retorno grande (> 100 anos); estes, localizados no 
extremo montante, se rompem, retendo boa parte da onda de cheia, 
evitando contato direto da cheia com a barragem principal. 
Os fatores que influem na seleção do tipo de vertedor podem ser 
divididos em dois grandes grupos: 
- Funcionais: 
 Capacidade de acomodação da vazão de projeto; 
 Compatibilidade com o tipo de barragem; 
 Satisfação das exigências do projeto; 
 Adequação às condições topográficas e geológicas; 
 Adoção de elementos econômicos; 
 Consideração da quantidade e duração dos eventos. 
 
- Segurança: 
 Grande segurança na operação; 
 Estruturalmente seguro para um grande intervalo de descargas; 
 Estruturas de saída que não alterem as condições da barragem; 
 Risco à jusante avaliado corretamente; 
 Segurança e precisão nas estimativas de vazões. 
 
Para a escolha do vertedor, devem ser determinadas: 
1. Vazão de saída e sobrecarga no reservatório; 
2. Alternativas de projetos; 
3. Combinações de componentes da estrutura; 
4. Estudos econômicos; 
5. Escolha do vertedor propriamente dita. 
VERTEDOR TIPO EXTRAVASOR 
É o mais comum de todos e tem aplicação em grandes intervalos 
de vazões. Sua crista é projetada para acompanhar o perfil da lâmina 
vertente e, portanto, gerar pressões próximas a da atmosférica para as 
vazões de projeto (soleira normal). 
As vazões menores produzirão pressões superiores à atmosférica 
e as maiores podem provocar pressões subatmosféricas e gerar o risco 
de aparecimento de cavitação. 
GEOMETRIA 
Sua forma é resultado da equação do perfil inferior de lâmina 
vertente escoando por um vertedor retangular ideal. O método do WES é 
o mais comum para o projeto. 
Se a origem é a crista – ponto mais alto da soleira, a 
expressão geral para o perfil a jusante da mesma é: 
 𝑌 =
𝑋𝑛
𝑘∙𝐻0
𝑛−1 
As constantes n e k dependem da inclinação do paramento de 
montante, e H0 é a carga para dimensionamento, incluindo a porção 
cinética. 
A concordância entre a crista e o paramento de montante é feita 
por arcos de circunferência (para inclinações vertical, 1:3 e 2:3) e 
por curva de raio variável (inclinação 3:3) 
CAPACIDADE 
Se um dado vertedor não possui comportas, a descarga pode ser 
obtida pela expressão abaixo: 
𝑄 = 𝐶 𝐿 2𝑔 𝐻3/2 
 Q é a vazão total, C é o coef. de descarga, L é o 
comprimento efetivo da crista (perpendicular ao escoamento) e H é a 
carga de funcionamento – incluindo a cinética. 
O coeficiente de descarga varia com a inclinação do paramento 
de montante e a relação entre as cargas de funcionamento e a de 
dimensionamento. Além disso, se a carga é diferente da de projeto, o 
coeficiente deve ser corrigido. Para ambos os casos, existem ábacos 
para tal. 
EFEITO DOS PILARES 
A largura efetiva da crista (L) é obtida pela largura L’, 
levando-se em conta o efeito dos muros de aproximação (Ka) e a forma 
dos pilares (Kp). Os pilares utilizados como suporte das comportas 
reduzem a largura efetiva e causam contrações no escoamento. 
Portanto, para L, deve ser utilizada a formulação: 
𝐿 = 𝐿′ − 2 2𝐾𝑝𝑛 + 𝐾𝑎 𝐻0 
L’ é o vão real entre os pilares, n é o número de pilares, Kp é 
o coeficiente de contração do pilar e Ka é o coeficiente de contração 
da encosta (0,10 para muro de cabeça arredondada) 
COMPORTAS 
Os vertedores deste tipo apresentam, geralmente, comportas do 
tipo segmento. A vazão nestes casos, é calculada pela fórmula a 
seguir: 
𝑄 = 2/3 𝐶 𝐿 2𝑔 𝐻1
3/2 − 𝐻2
3/2 
NÍVEIS D’ÁGUA 
Analisando-se a soleira com paramento de montante vertical, 
existem vários tipos de escoamento a jusante de um vertedor, por 
exemplo: 
- Tipo I: A diminuição do coeficiente de vazão é causada pela 
posição do leito a jusante; 
- Tipo II: Pode-se formar o ressalto hidráulico, com escoamento 
rápido a montante e lento a jusante; 
- Tipo III: O ressalto assume características de ondulado; 
- Tipo IV: O escoamento passa a ser considerado afogado. 
PERFIL DA LÂMINA D’ÁGUA 
Utilizado para dimensionar os muros laterais do vertedor e 
analisar o risco de cavitação, para cargas muito maiores (50% a mais) 
que a do projeto. 
Devem ser considerados cuidados no projeto, de modo a manter o 
paramento liso e garantir a geometria de modo a evitar o descolamento 
do perfil da lâmina d’água. 
VERTEDOR EM LABIRINTO 
Este vertedor apresenta uma soleira com crista em linha 
quebrada, repetindo ciclos e módulos poligonais. 
Sua parte superior pode ser um perfil do tipo WES ou circular. 
A espessura é pequena (cerca de 0,5 m) e as alturas raramente 
ultrapassam os 5 m (devem ser reduzidas de modo a manter a obra 
econômica). 
A largura disponível para o vertedor pode ser pequena, daí a 
vantagem do sistema em labirinto, que permite vazões maiores que os 
demais tipos de vertedores. Este tipo de soleira não permite 
instalação de comportas. 
DIMENSIONAMENTO 
As soleiras podem apresentar forma retangular, mas a mais usual 
é a trapezoidal simétrica. É definida pela relação l/w 
(desenvolvimento total / largura), pelo ângulo formato pelas paredes 
laterais e a direção do escoamento e pelo número inteiro de módulos. 
O comprimento de um módulo é l = 4a + 2b. 
A performance de um vertedor tipo labirinto, q* pode ser 
determinada pela relação entre a vazão descarregada pelo vertedor 
labirinto e por uma soleira retilínea. É tanto mais elevado quanto 
maior for o valor de l/w (máximo = 8,0). 
A relação entre a carga e a altura do vertedor , h/p, deve ser 
entre 0,2 e 0,6. O valor máximo da performance seria obtida com um 
vertedor triangular. 
A relação largura do módulo / altura do vertedor deve sermaior 
que 2,0 (2,5 para triangulares). 
Cálculo passo a passo: 
 Determinar a altura p e definir a geometria da soleira; 
 Definir a carga máxima h e vazão máxima QL; 
 Com p e h conhecidos, determinar o valor máximo de vazão 
que seria descarregada em um vertedor retilíneo Q; 
 Calcular as relações q* = QL/Q para h/p; 
 Com h/p e q*, usando ábacos, determinar a relação l/w; 
 Com o valor de w, lembrando que a largura do local vale B 
= nW 
VERTEDOR TIPO SIFÃO 
Utilizado quando as vazões são baixas, o espaço é reduzido e 
quando se quer manter o nível do reservatório praticamente constante. 
É um tubo fechado com forma de U invertido constituído de cinco 
partes: 
1) Entrada; 
2) Ramal superior; 
3) Garganta ou seção de controle; 
4) Ramal inferior; 
5) Saída. 
A crista coincide com o nível de água normal do reservatório. 
Se o nível d’água sobe, inicia-se o escoamento. 
O escoamento inicia-se como no vertedor extravasor, mas à 
medida que o nível do reservatório aumenta, a entrada fica sem 
comunicação com o exterior e as pressões originadas são inferiores à 
atmosférica. O sifão escorvado (seção plena) indica apenas a presença 
de água no mesmo e é neste momento que o mesmo atua de maneira 
forçada. O sifão pode apresentar um conduto de aeração. 
Para o momento inicial, a carga acima da crista proporcional à 
H3/2. Para o momento em que o sifão funciona a seção plena, vale a 
expressão: 
𝑄 = 𝐶𝐴 2𝑔 ℎ 
Onde A é a seção de controle, C é o coeficiente de descarga 
(entre 0,55 e 0,80), h é a carga de operação (h = z + H – z é a 
distância da crista ao nível de jusante e H é a carga acima da crista 
– montante). 
Os dispositivos de admissão do ar interrompem o efeito do sifão 
e são localizados a nível normal. A entrada pode ser colocada bem 
abaixo do nível normal. 
Este vertedor apresenta operação automática, mas requer 
cuidados quanto à cavitação e deve ser feita a limpeza periódica do 
conduto de aeração. 
VERTEDOR DO TIPO TULIPA 
É aquele onde a água é encaminhada a um poço vertical ou 
inclinado ligado a um túnel de descarga, que apresenta uma estrutura 
de dissipação de energia, amortecendo o impacto. 
ELEMENTOS 
Soleira de emboque, poço, curva de ligação entre poço e túnel, 
túnel de descarga e estrutura de saída. A relação entre o comprimento 
da galeria e o desnível depende de condições topográficas e varia de, 
no Brasil, entre 2,6 e 8,7. O comprimento pode atingir os 1,3km. 
CARACTERÍSTICAS 
O escoamento apresenta condições distintas, dependendo da seção 
de controle adotada. 
Cargas pequenas Controle na crista 
Q = f(H3/2) 
Semelhante ao vertedor 
extravasor 
 
H é a carga acima da 
crista. 
Cargas ligeiramente 
maiores 
Grande variação na 
vazão. 
A seção transversal 
fica completamente 
preenchida com água. 
Varia até que a crista 
submirja e o poço 
vertical opere a seção 
parcial. 
 
Controle na garganta 
Q = f(H1/2) 
Semelhante a um 
orifício. 
 
H é a carga acima da 
garganta. 
Ainda maiores 
O poço passa a escoar 
a seção plena. 
 
Controle na porção 
inferior do poço 
Semelhante ao caso 
anterior 
 
H é a carga acima da 
parte inferior do poço 
Máximas 
Neste caso, o controle 
passa à curva até 
atingir a saída do 
túnel. 
 
Valem as leis dos 
escoamentos forçados 
Q = f(Ht-Hl)1/2 
 
Ht é a carga total 
acima do túnel. 
Hl é a perda de Carga 
total. 
 
Hv = Ht-Hl 
Os projetos devem garantir que o extravasor funcione livre com 
pequenas cargas e afogado para as demais. 
CONDICIONANTES 
Se não há espaço para construção de outros tipos de vertedores, 
ele pode ser uma boa solução. Em vales estreitos formados por 
barragens de terra ou enrocamento, ou se uma barragem de concreto não 
apresentar comprimento suficiente de crista e mesmo em barragens em 
arco, onde não é conveniente a operação de vertedores na barragem. 
Outras vantagens são suas pequenas dimensões e o pouco volume 
de concreto empregado na sua construção. 
PROBLEMAS 
Dissipação da energia cinética, otimização da curva de ligação 
e arrastamento de ar. 
OUTROS TIPOS 
Outros tipos de vertedores são os em escada (boa dissipação de 
energia), em galeria, caixas de nível ou monges (usados em açudes – 
juntamente com desarenadores) 
Canal lateral: soleira de controle paralela ao canal de 
descarga, usado em encostas íngremes. 
Tipo mexicano: presença de um canal de acesso para garantir 
distribuição uniforme de descarga. 
Além disso, podem ser utilizados vertedores com soleira de 3 
faces e o tipo Y. 
REABILITAÇÃO DE VERTEDORES 
A causa mais freqüente de deterioração de barragens é o excesso 
de vazão. Geralmente as causas mais prováveis para tal é a deficiente 
avaliação em tempo de projeto, alteração de condições, mudanças de 
regime hidrológico, dimensionamento insatisfatório, operação errada 
das comportas e erros no cálculo de estruturas de dissipação de 
energia. 
Podem ser reabilitados vertedores abaixando-se a cota da crista 
e aumentando-se o desenvolvimento da mesma (suportando maior vazão), 
construindo-se descarregadores adicionais etc. 
DISSIPAÇÃO DE ENERGIA 
A água que retorna ao leito de um rio, a jusante de uma 
barragem, por exemplo, apresenta grandes quantidades de energia 
cinética, que devem ser reduzidas antes de retornarem ao curso d’água 
original, sob pena de ocasionar excessiva erosão à jusante das 
estruturas – comprometendo a estabilidade da própria barragem. 
A energia pode ser transformada em turbulência e calor – 
ocasionado pelo atrito, e o escoamento deve apresentar características 
o mais próximo das naturais quanto possível. 
Existem inúmeras formas de se dissipar energia, e estas são 
escolhidas, levando-se em conta basicamente a eficiência hidráulica e 
o custo (o material do leito do rio poderá implicar em uma maior ou 
menor dissipação de energia, sendo ele resistente ou não). 
As estruturas podem ser divididas em grupos: 
- Estruturas que dissipam em seu interior grande parte da 
energia: usadas quando não há pouca resistência do leito do rio à ação 
do escoamento; 
- Estruturas que dissipam parte da energia em seu interior: 
neste caso, parte da energia será dissipada pelo leito do rio, 
principalmente aonde o jato incide. 
São basicamente três estruturas de dissipação de energia: 
- Estruturas de dissipação por ressalto hidráulico – 
convencionais; 
- Estruturas de dissipação em concha – “roller bucket”; 
- Estruturas de lançamento de jato ao ar livre – salto esqui. 
O perfil de vertedor em degraus pode ser utilizado como forma 
de dissipação de energia e sua eficiência restringe-se a vazões não 
elevadas. 
A topografia, a geologia, o tipo da barragem, o arranjo geral 
das obras, os parâmetros hidráulicos, comparações econômicas, 
freqüências de operação e riscos associados são alguns dos fatores 
levados em conta na construção de bacias de dissipação. 
RESSALTO HIDRÁULICO 
O ressalto é o resultado da passagem brusca de uma corrente 
torrencial para o regime fluvial (escoamento supercrítico para o 
subcrítico). Esta passagem é acompanhada de grande turbulência e 
formação de vórtices e grande parte da energia hidráulica inicial é 
dissipada. 
Ele pode ser formado na base de vertedores, nos escoamentos sob 
comportas de fundo, nas junções de canais, em mudanças de declividade 
e em canais longos a baixa declividade. 
O ressalto hidráulico pode ser classificado de acordo com o 
número de Froude do escoamento na seção inicial: 
 Fr = 1,0 -> escoamento é crítico; 
 Fr = 1,0 a 1,7 -> ressalto ondular; 
 Fr = 1,7 a 2,5 -> pré-ressalto (não dissipa muito); 
 Fr = 2,5 a 4,5 -> transição; 
 Fr = 4,5 a 9,0 -> ressalto estável (melhor dissipação); 
 Fr > 9,0 -> ressalto forte, pode ser necessário o uso de 
dissipadores do tipo concha. 
EQUACIONAMENTO 
Alturas conjugadas: Y1’ e Y2’ 
𝑌2′
𝑌1′
=
1
2
 1 + 8𝐹𝑟1
2 − 1 
𝐹𝑟1 =
𝑉1
 𝑔𝑌1′
 
𝑉1 = 2𝑔 𝑍 −
𝐻
2
 
Z éa altura de queda e H é a carga no vertedor. 
Perda de carga: (canal retangular de largura unitária) 
∆𝐻 =
 𝑌2′ − 𝑌1′ 3
4 𝑌2′ 𝑌1′
 
Altura do ressalto: 𝑌𝑟 = 𝑌2′ − 𝑌1′ 
O comprimento do ressalto é definido por relações empíricas, 
sendo que a mais usada é o sêxtuplo do valor de Y2. 
A eficiência do ressalto é a variação entre a perda de carga e 
a energia inicial. 
RELAÇÕES ENTRE ALTURA CONJUGADA (y2’) E PROFUNDIDADE DE JUSANTE 
(y2) 
Classe 1 
Representa a condição ideal, com a curva chave da jusante igual 
à da curva da altura conjugada, para todas condições de vazão. 
Basta projetar um radier horizontal (bacia) sobre o qual se 
formará o ressalto hidráulico. O movimento formado é contido na bacia. 
Pode ser necessária a construção de uma rampa inclinada que 
garantirá a formação do ressalto nestas condições. 
Qualquer diferença entre o valor assumido e o real fará com que 
o mesmo se desloque, portanto o mesmo deve ser controlado. 
Classe 2 
A profundidade de jusante é sempre menor que a necessária para 
a formação do ressalto. A erosão do leito a jusante irá acontecer, até 
que seja proporcionada a profundidade suficiente para que o fenômeno 
ocorra. 
O fundo da bacia pode ser abaixado, aumentando a profundidade a 
jusante. Ou, pode-se dirigir o jato para longe com estruturas tipo 
concha (o leito deverá ser constituído de material resistente). 
Ainda pode ser possível a construção de uma barragem secundaria 
baixa à jusante, proporcionando reservatório com nível suficiente para 
a formação de um ressalto (fundações de terra). 
Classe 3 
As alturas conjugadas sempre são inferiores à curva-chave. É um 
caso bastante raro e acontece quando as fundações estão em 
profundidade considerável – maior que a necessária para a formação do 
ressalto. 
Neste caso, há um deslocamento do ressalto para montante e pode 
ser afogado pelo escoamento. É um projeto seguro, porém não eficiente 
quanto à dissipação de energia. 
Pode ser construída uma soleira inclinada, auxiliando a 
formação de um ressalto – acima do nível do leito. 
Se a curva não estiver muito abaixo, uma soleira em concha 
também é indicada. Em obras pequenas, pode-se escavar canais à 
jusante. 
Classe 4 
Ocorre quando a altura conjugada está acima da curva chave para 
baixas vazões e abaixo para altas vazões. 
As soluções neste caso são as soleiras inclinadas (a 
extremidade mais alta deve estar acima do leito do rio), as bacias de 
dissipação combinadas com soleiras (para baixas e altas vazões, 
respectivamente) e pode-se represar o nível à jusante da rampa. 
Classe 5 
Condições inversas ao anterior. 
A profundidade deve ser aumentada para permitir a formação do 
ressalto em altas vazões, combinando-se soleiras inclinadas e 
escavação de fundo à jusante. 
SÍNTESE 
Bacias de dissipação servem para ressaltos ordinários (Fr < 9) 
Saltos em esqui servem para grandes ressaltos e devem ser 
obtidos escavando-se até atingir grande resistência. Em Tucuruí, foram 
necessários 40 m para encontrar rocha sã (o impacto da água baixou 
mais 30 m). 
Dissipadores em degrau servem para pequenas vazões, cerca de 
12m³/s por unidade de largura. 
Em uma transição A, entre um canal de forte declividade, a um 
canal de fraca declividade, há a formação de ressalto. 
Se o ressalto se posicionar no ponto A, é considerado ideal 
(altura conjugada jusante igual ao nível d’água jusante). 
Se ele se posicionar a jusante de A (altura conjugada maior), 
pode se rebaixar à bacia de um valor Tw (Tail Water) para que o 
ressalto se forme em A – aumentando o nível d’água disponível. 
Se, por outro lado, o ressalto se formar a montante de A (com a 
altura conjugada menor), é considerado razoável. 
DISSIPADORES DE ENERGIA 
Bacias horizontais com formação de ressalto: 
São as mais utilizadas e podem ser calculadas da seguinte 
maneira: 
a) Cálculo de velocidade no pé do vertedor e eventuais 
correções. 
b) Cálculo de Y1 e Fr1. 
c) Pelo Fr1, seleciona-se o tipo de bacia. 
d) Cálculo de Y2 – seção retangular. 
e) Cálculo do comprimento da bacia pelos gráficos ou fórmula 
empírica. 
f) Pela curva-chave, determina-se NA pela vazão de projeto; 
g) Compara-se este NA com a altura conjugada do ressalto e 
aplica-se uma das soluções; 
h) Dimensionam-se elementos acessórios 
i) Repete-se o roteiro para vazões inferiores. 
Dissipador em concha – Roller Bucket: 
Estrutura mais compacta em relação à anterior. Assumindo-se 
conhecidos q e desnível montante-jusante 
a) Calculam-se as velocidades teórica e real 
b) Calcula-se o número de Froude 
c) Calcula-se Y1 + V1²/2g (E1) e com Fr1, entra-se nos ábacos 
de dimensionamento, obtendo-se o valor do raio mínimo R. 
d) Do mesmo ábaco: nível de lançamento, níveis mínimo e máximo 
de operação. 
e) Definir o valor final do raio e a cota de fundo da bacia. 
 
Dissipadores de jato lançado e lançados em queda livre: 
Estruturam bastante versáteis, podendo ser utilizadas em 
diversos valores de vazões e quedas. Os últimos não são muito comuns 
no Brasil, por limitações topográficas e geográficas. 
Dissipador de energia tipo salto de esqui: 
Nestes dissipadores, a energia cinética é aproveitada para o 
lançamento do jato. A energia é dissipada na trajetória do jato e no 
ar, atenuando o poder erosivo. 
Bacia com blocos para canais: 
Os blocos têm a função de dissipar energia durante a queda, 
reduzindo a velocidade terminal, dependendo da altura da queda. 
A declividade da superfície de queda geralmente obedece a 
relação 2H:1V, e é colocado enrocamento. 
A fase de montante da primeira fileira deverá estar localizada 
0,30 m abaixo do ponto mais alto da queda. 
A altura dos muros laterais deve ser de 3 a 4 vezes a altura H 
dos blocos. Recomendam-se blocos mais estreitos contra a parede (1/3 a 
2/3 da largura) e alternar-se com espaços de mesma largura. 
A altura H recomendada é de 80% da altura crítica ( 𝑞2
3
/𝑔) a 
largura dos blocos deve ser igual ao espaçamento dos blocos e a 
distancia das fileiras deve ser igual a 2H. 
A velocidade neste caso, deverá ser inferior à metade da 
velocidade crítica. 
TURBINAS HIDRÁULICAS 
Estruturas de alta eficiência (cerca de 97%), onde as perdas 
localizam-se principalmente no conduto forçado – e são reduzidas 
utilizando-se velocidades menores para estes. 
As turbinas podem ser de vários tipos: 
Pelton – utilizadas em grandes quedas e baixas vazões – Ex.: 
Henry Borden. 
Francis – são utilizadas corriqueiramente no Brasil, indicadas 
em quedas e vazões médias. Ex.: Itaipu (720MW cada) 
Kaplan – utilizadas para grandes vazões e baixas quedas. São de 
formas diferentes das convencionais. 
DESVIO DE RIOS 
Conjunto de estruturas destinadas ao manejo do rio durante o 
período construtivo do aproveitamento. Ensejam o ensecamento e 
proteção contra enchentes do local onde serão construídas as obras. 
Deve-se escolher o esquema de desvio e dimensionar/detalhar as 
estruturas escolhidas. 
A melhor solução sempre depende de um estudo técnico-econômico 
que deve levar em conta problemas, cronogramas, e, principalmente, 
logística de pessoal e mercadorias. 
As obras de desvio podem ter finalidade simples, quando apenas 
atendem ao propósito de manejo do rio ou múltipla, quando atende 
propósitos complementares. 
O custo deve situar-se em torno de 5% (e no máximo 10%) do 
valor da obra principal. Deve-se, portanto, definir período de retorno 
para dimensionamento, largura do canal e utilização de galerias ou 
vãos. 
Início Fim da escolha do esquema geral e início 
do dimensionamento 
Definições Período de retorno 
Largura do canal x altura ensecadeira 
Definição entre galerias de desvio e vãos 
Projeto Estudos de hidrologia 
Projeto Hidráulico 
Projeto Geotécnico 
Projeto Estrutural 
Projeto Mecânico 
Projeto Elétrico 
Quantitativos e custos 
Planejamento e programação 
Relatórios 
Desenhos 
Especificações 
Instruções de Serviço 
 
A soma dascurvas de risco e custo, quando do seu ponto mínimo, 
permitirá a obtenção do período de retorno a ser adotado. 
É aconselhável a escolha de 3 a 4 períodos de retorno 
diferentes, realizar-se os dimensionamentos e estimar-se os prejuízos 
se houver o galgamento das obras. A probabilidade de acontecer o 
galgamento é determinada pela fórmula r = 1-(1-1/Tr)n, onde Tr é o 
período de retorno adotado e n o número de períodos de enchentes 
esperados. 
Esquemas de desvio: 
POR TÚNEL: 
1 – Implantação da galeria de concreto colocada sob um berço 
concretado ou de material compactado. Execução da tomada d’água e 
início da implantação do vertedouro. 
2 – Construção de duas ensecadeiras transversais ao fluxo – 
materiais escavados na etapa 1, desviando o fluxo do rio pela galeria 
de desvio. 
3 – Com o leito ensecado, executa-se a barragem e tampona-se a 
tubulação de desvio. 
POR CANAL: 
Este é o caso de Itaipu: 
O rio Paraná foi desviado por meio de um canal lateral aberto 
na margem esquerda (2km de comprimento, 150m de largura e 90m de 
profundidade). Foram retirados 22,5 mi de m³ de rocha e terra. 
(Descarga máxima: 35.000 m³) 
1 – Construção do canal e estruturas de desvio. Ensecadeiras em 
arco, septos de rocha e barragem de enrocamento. 
2 – Removidos os septos de rocha e ensecadeiras, fechadas as 
ensecadeiras principais, constroem-se a barragem e a casa de força. 
3 – Conclusão da barragem e do vertedouro, fechamento do canal 
de desvio, continuação da construção da casa de força e enchimento do 
reservatório até a cota da soleira. 
BUEIROS 
São tubulações curtas que destinam drenar água de canais por 
meio do aterro de uma rodovia ou outro tipo de obstrução. 
A escolha do tipo de bueiro vai depender do perfil da rodovia, 
características do canal, estimativa das vazões máximas, custos de 
construção e manutenção e da estimativa da vida útil. 
As vazões podem ser avaliadas pela máxima altura de água à 
montante e à jusante do mesmo. 
GEOMETRIA 
A seção de um bueiro geralmente é circular, retangular, em arco 
ou outros tipos. O perfil da rodovia e a seção do aterro permitem 
definir características de um bueiro. 
Definida a localização, obtêm-se as cotas de entrada e de saída 
e o comprimento total do mesmo (valores aproximados). 
A estrutura da entrada pode ser pré-moldada ou construída no 
local. A estabilidade estrutural, controle de erosão, estética são 
fatores que devem ser levados em conta. A seção de entrada permite a 
melhora na capacidade do bueiro – entradas que permitam transições 
suaves e perdas de energia menores são sem dúvida as mais eficientes. 
O material a ser escolhido depende da resistência estrutural, 
da rugosidade hidráulica, da durabilidade e da resistência à corrosão. 
TIPOS DE CONTROLE 
Bueiros são estruturas de controle, pois eles de certa forma 
limitam o escoamento que seria ultrapassado dadas as condições de 
montante e jusante. O tipo de escoamento irá determinar a localização 
da superfície de controle. 
Em um escoamento supercrítico, a seção de controle está na 
entrada. Em um escoamento subcrítico, a seção de controle está na 
saída. 
Controle na entrada: 
A seção interna possui condição de transportar mais vazão que a 
entrada. Neste local, o escoamento é crítico e, a jusante, 
supercrítico. A seção a jusante pode ser reduzida sem reduzir a vazão, 
ou pode-se elevar a descarga melhorando-se a seção de entrada. (A 
altura d’água à montante e a forma da entrada afeta a vazão) 
Controle na saída: 
A seção interna não tem condição de transportar toda a vazão 
que passa pela entrada. O escoamento será subcrítico ou sob pressão, 
dependendo das alturas d’água à montante e à jusante. Características 
hidráulicas e geométricas irão influir na vazão. 
Análise econômica: 
Bueiros de grande capacidade que permitem acomodar todos os 
eventos possíveis são normalmente desconsiderados. Devem ser 
considerados períodos de retorno para realizar o dimensionamento. 
A descarga total de um bueiro, para o caso de enchente é a 
vazão Q0 acima do aterro e Qp, no bueiro, propriamente dita. 
A vazão de projeto depende da importância da rodovia e do 
período de retorno selecionado, podendo-se encontrar um ponto ótimo 
nas curvas de custo e risco para realizar o dimensionamento. 
ESCOAMENTO 
O escoamento em um bueiro decorre de inúmeras variáveis: 
geometria, dimensões, rugosidade, condições de entrada e saída, 
declividade etc. 
Declividade neutra é a declividade da linha de energia 
correspondente ao escoamento da vazão máxima de projeto. Se a 
declividade do assentamento for maior que ela, o bueiro será 
considerado um conduto livre. Caso contrário, o bueiro será 
considerado conduto forçado. 
Entradas não afogadas são as que cuja relação (h1-z)/D (h1 é o 
nível d’água de aproximação e z, a cota inferior da entrada) ou H/D (D 
é a dimensão vertical do bueiro) se encontrar entre 1,2 e 1,5. 
Considerar a entrada afogada quando a relação for >= 1,5. 
Há seis tipos de escoamento: 
1) Se nível à jusante / D > 1,0. Só é possível o tipo 1; 
2) Se for igual ou menor a 1,0 e (h1-z)/D >= 1,5, só serão 
possíveis o tipo 2 e 3. 
3) Se for igual ou menor a 1,0 e (h1-z)/D < 1,5, só serão 
possíveis os tipos 4,5 e 6. 
A formulação dos bueiros segue os critérios das fórmulas para 
perdas de carga, bem como demais fórmulas utilizadas em condutos 
livres e forçados da hidráulica básica. 
Vazão ecológica (remanescente ou mínima) 
Uma das primeiras definições diz que ela deve ser uma vazão 
remanescente suficiente para manter a integridade do ecossistema. 
Outras definições: 
É a demanda necessária de água a manter num rio de forma a 
assegurar a manutenção e conservação dos ecossistemas aquáticos 
naturais, aspectos da paisagem e outros de interesse científico ou 
cultural (J. M. Bernardo 1996) 
Vazão que se deve garantir a jusante de uma estrutura de 
armazenagem (barragem) ou captação (tomada de água), para que se 
mantenham as condições ecológicas naturais de um rio 
(www.ecolnews.com.br/agua/glossario_agua.htm) 
É a vazão necessária a manter num corpo d’água de forma a 
assegurar a manutenção e a conservação dos ecossistemas aquáticos 
naturais, dos aspectos da paisagem, e outros de interesse científico 
ou cultural (Alves, 1993; Bernardo, 1996; Bettencourt, 1996). 
Esta vazão foi determinada com métodos estatísticos, 
hidráulicos, ecológicos, holísticos e até mesmo por negociação direta. 
Os problemas mais comuns para esta primeira abordagem diz 
respeito ao excessivo foco nas vazões mínimas, não levando em 
consideração a variabilidade, as grandes vazões e nem a época de 
ocorrência. 
Vazões mínimas: 
 São suficientemente baixas para concentrar presas em 
áreas limitadas, e assim, favorecer os predadores durante 
um período limitado do tempo; 
 São suficientemente baixas para eliminar, ou reduzir a 
densidade de espécies invasoras; 
 São suficientemente altas para manter o habitat das 
espécies nativas; 
 São suficientemente altas para manter a qualidade da 
água, especialmente a temperatura e a concentração de 
oxigênio dissolvido; 
 São suficientemente altas para manter o nível do lençol 
freático na planície; 
 São suficientemente baixas para expor bancos de areia e 
praias que são utilizados para reprodução de répteis ou 
aves; 
 São suficientemente baixas para secar áreas de inundação 
temporária. 
Vazões altas: 
 Determinam o tipo de sedimento do fundo do rio; 
 Evitam a invasão do leito do rio por plantas terrestres; 
 Renovam a água armazenada em lagos marginais, braços 
mortos do rio e em regiões de estuários. 
Cheias: 
 Modificam a calha do rio, criando curvas, bancos de 
areia, ilhas, praias, áreas de maior ou menor velocidade 
de água, e diversidade de ambientes; 
 Inundam as planícies, depositando sedimentos e nutrientes 
necessários para a vegetação terrestre; 
 Inundam e criam lagoas marginais na planície, criandooportunidades de reprodução e alimentação para peixes e 
aves; 
 Indicam o início do período de migração ou de reprodução 
para algumas espécies de peixes; 
 Eliminam ou reduzem o número de espécies invasoras ou 
exóticas; 
 Controlam a abundância de plantas nas margens e na 
planície; 
 Espalham sementes de plantas pela planície. 
As barragens garantem a presença de vazões mínimas, mas ao 
mesmo tempo, reduzem os períodos de cheia e praticamente anulam o 
efeito das estiagens. 
No rio São Francisco, por exemplo, ocorreu uma certa constância 
nas vazões à partir da construção de Sobradinho, no entanto, inúmeros 
problemas ambientais foram relatados, dentre os quais: 
Problemas de estabilidade das praias, diminuição na produção de 
plâncton (faltas de sedimentos), redução na produção de peixes (falta 
de cheias e de conexões com lagos marginais) e possível redução nas 
espécies. 
A água deve ser manejada sustentavelmente, pensando-se nas 
necessidades de vazão do ecossistema como um todo, determinando-se as 
influências humanas, monitorando-se o sistema e implementando-se 
manejos adaptativos de água. 
As análises deverão ser estatísticas, hidráulicas e ecológicas. 
Cada uma das análises deverá anular ao máximo, incompatibilidades 
relativas aos diferentes métodos. 
Por exemplo, se são necessárias vazões para expor bancos de 
areia e ao mesmo tempo, deve ser gerada energia elétrica na bacia, 
tentemos um ponto em comum entre as duas necessidades. 
Também são importantes as diferenças regionais (climáticas, por 
exemplo, que afetam inclusive a regularidade dos períodos de cheia e 
estiagem). 
Palestra CPFL 
 
Etapas para a viabilização de uma usina hidrelétrica 
 
 
 
Normatizações da vazão ecológica: 
Norma Nº 2, de 1984 
DNAEE – Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica. 
Durante os estudos e a concepção do projeto básico, deve ser levado em 
consideração que a vazão remanescente no curso de água na jusante da 
represa não deve ser menor que 80% da vazão mínima média mensal, 
caracterizada com base nos dados históricos das vazões naturais dos 
últimos 10 anos. Os casos para os quais os critérios supramencionados 
não se aplicam e os reservatórios em cascata serão examinados pelo 
DNAEE. 
Estudos de Caso 
PCH Gavião Peixoto 
A construção de escada de transição de peixes possibilitou uma 
elevação de 6m³/s da vazão turbinável e reduziu consideravelmente a 
perda que seria implicada à usina, de modo a obedecer critérios de 
vazão ecológica. 
UHE Monte Claro 
O projeto foi elaborado considerando-se como vazão mínima 5,5 
m³/s da barragem (80% da média mínima mensal). A licença de operação, 
por sua vez, exigiu, uma média semanal de 18,6 m³/s. 
Foram realizadas, então, avaliações ambientais e econômicas dos 
efeitos da vazão reduzida. Os resultados obtidos foram similares aos 
esperados pela vazão anteriormente, com exceção da geração de energia, 
que se reduziu em cerca de 8%.