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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ATQNCR| Type: | Dissertação de Mestrado |
| Title: | Levantamento experimental e computacional do comportamento de uma escada de peixes do tipo ranhura vertical em diferentes vazões e declividades |
| Authors: | Fernando Luis Fonseca de Oliveira Tome |
| First Advisor: | Edna Maria de Faria Viana |
| Abstract: | A continuidade ecológica, em particular a conectividade longitudinal de cursos dágua se torna o principal fator de restauração em cursos dágua regularizados por barragens. O objetivo da construção de um Mecanismo de Transposição de Peixes (MTP) é restaurar ao máximo essa conectividade, possibilitando a ocorrência do fluxo ascendente dos peixes migratórios na região da barragem. O sucesso de um projeto de MTP depende tanto do estudo da capacidade natatória de peixes quanto da análise dos parâmetros hidráulicos e estruturais mais adequados do mecanismo para a passagem aos peixes migrantes durante a piracema. O estudo da eficiência de subida do peixe pelo MTP depende do monitoramento de parâmetros como a velocidade, a dissipação de energia e a tensão cisalhante de Reynolds ao longo do trajeto. A avaliação dos campos de velocidade é de fundamental importância para a passagem de peixes, que por natureza possuem capacidade natatória limitada. O tempo e a velocidade com que o peixe sofre fadiga são usados para cálculo de sua velocidade crítica natatória e diversos testes em laboratório são feitos para determiná-la, para as diferentes espécies. O valor da velocidade de escoamento na estrutura não deve ultrapassar o valor limite suportado pelo animal. Para esse estudo, o valor limite de velocidade adotado é de 1,3 m/s. Além do limitador de velocidades, a transposição ainda deve ocorrer sem que valores muito grandes de dissipação de energia sejam atingidos. Para o MTP do tipo ranhura vertical em estudo, o valor limite de dissipação de energia no sistema é de 191 W/m³. E ainda sem ultrapassar os limites de tensão cisalhante de Reynolds de 500N/m². Esse trabalho apresenta um estudo do comportamento hidráulico de um MTP do tipo escada com ranhura vertical, com o objetivo de analisar os campos de velocidade, os níveis de dissipação de energia e a tensão cisalhante de Reynolds para os valores de vazão de 35; 40; 45; 50 e 55 m³/h (modelo reduzido) ou 1,50; 1,71; 1,93; 2,14 e 2,35 m³/s (protótipo) e declividades variáveis de 6; 8; 10 e 12%. Os valores da velocidade são obtidos experimentalmente em um modelo reduzido de MTP utilizando-se um sistema de medição de velocidades ADV (Anemômetro Doppler Velocímetro). Os valores medidos de velocidade são pós-processados permitindo a geração de mapas de velocidades em um tanque. Os mapas de velocidade permitem estimar os níveis de dissipação de energia e de tensão cisalhante de Reynolds. A análise comparativa dos parâmetros hidráulicos obtidos para os valores de vazão permite avaliar a influência da vazão e da declividade nas velocidades, dissipação de energia e tensão cisalhante de Reynolds dos tanques do MTP para a transposição eficiente de peixes. Por fim um modelo de simulação matemática, através elementos finitos de volume, com o software Flow3D, desenvolvido pela Flow Science, foi utilizado para se chegar em um modelo matemático coerente, e de acordo com os experimentos físicos para futuros usos com variações no design da escada de peixes dentre outras variações possíveis. |
| Abstract: | Fishways provide a better environmental surrounds to streams and rivers that were intercepted with weirs or dams. It is achieved providing the migration of fish through these systems. Fish swim capabilities correlated to hydraulic and structural parameters are the key of design a good fishway. Velocity, dissipation energy and Reynolds shear stress are hydraulic parameters necessaries to assessment the fishways in terms of capability to be a good ambience to fishes swim. Making a good appraisal of the distribution of velocity through a tank is important, especially for fish with limited swim capability. Critical swimming speed is a standard measurement to assess swimming capabilities of different species of fishes based on its fatigue using time of exposure for different velocities. The value of flow velocity on a fishway should not be above the animal resistance. For this study, the threshold velocity considered is 1.3m/s or 4.3ft/s. Further velocity threshold, the fish travel should be done with acceptable values of power dissipation. Vertical slots ladder fish were used and 191 W/m³ or 5.41 W/ft³ is the power dissipation threshold for this specific fishway. The third and last threshold used as reference was of 500N/m² or 46.5N/ft² for Reynolds shear stress. Using an experimental scale model, fishway with vertical slots through a channel this study aim analyse velocity distribution, power dissipation and Reynolds shear stress. These were done with discharges of 35, 40, 45, 50 and 55 m³/h on scale model (i.e. range of 0.34 to 0.54 cfs) or, with no scale, discharges of 1.50, 1.71, 1.93, 2.14 and 2.35 m³/s (i.e. range of 53 to 83 cfs). Besides that, longitudinal slopes were of 6, 8, 10 and 12%. All data were collected, prepared and analyzed, providing support to compare hydraulic parameters on a tank for different discharges and slopes, given enough to achieve the evaluation of fish travel efficiency. An finite element mathematical simulation was prepared and was ran at Flow3D software, developed by FlowScience, in accordance with the physical experiment results and it provided consistence for future experiments at design variations of fishways. |
| Subject: | Hidraulica Peixe Migração Recursos hídricos Desenvolvimento Peixe Locomoção Engenharia sanitária |
| language: | Português |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-ATQNCR |
| Issue Date: | 29-Jun-2016 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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