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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2021.tde-01072021-140939
Documento
Autor
Nombre completo
Felipe Santos de Castro
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2021
Director
Tribunal
Assi, Gustavo Roque da Silva (Presidente)
Franzini, Guilherme Rosa
Freire, César Monzu
Título en inglés
Experimental study of the dynamic behavior of a log boom employed at hydropower plants.
Palabras clave en inglés
Debris containmen
Experimental hydrodynamics
Log Boom
Resumen en inglés
The incidence of wooden debris in Santo Antônio hydropower plant (HPP) is a major issue to be addressed in order to avoid its own reduction efficiency. Log booms are floating structures assembled to form barriers upstream of the plant to protect its machinery, mainly against wood logs. Given their huge proportions and the turbulent environment where they operate, to understand its dynamics and movements is very important to achieve better performances in terms of design and operation. The use of experimental techniques to simulate the hydrodynamics response of log booms, with and without debris,can provide significant results to estimate their dynamic behavior. This study proposes to design and conduct hydrodynamic tests using scale log booms in two different perspectives:the log boom as a truncated line, to measure loads at its anchorage points and the motion of some modules of this line; and the log boom as a captive unity of this line, to characterize its dynamics, in a static approach, as a single bare body, in the presence of adjacent bodies, and subject to a flow with scale debris. The experiments with the truncated model helped to understand the behavior of scale log booms lines. The inclination with the flow, along with the variation of stream velocity and presence of debris, affected their load response, and their pitch and heave motion. These conclusions guided the hypothesis to design the experiments using a single captive model to measure drag, lift, and moment coefficients on the waterline plane, in a static two-dimensional approach. This second part considered variation of flow angle, flow velocity, and debris amount. The results caught the interference influence of adjacent log boom modules, the blockage effect generated by the test facility size, and the effects of debris in the log boom module resistance response.
Título en portugués
Estudo experimental do comportamento dinâmico de um log boom empregado em usinas hidrelétricas.
Palabras clave en portugués
Contenção de detritos
Estruturas flutuantes
Hidrodinâmica
Log boom
Madeira
Resumen en portugués
A incidência de detritos de madeira na usina hidrelétrica de Santo Antônio é uma questão importante a ser tratada, a fim de evitar redução de sua própria eficiência. As barreiras de contenção de madeiras (log booms) são estruturas flutuantes, agrupadas com o intuito de formar obstáculos à montante da usina e proteger o maquinário, principalmente contra toras de madeira. Dados suas proporções enormes e o ambiente turbulento no qual operam, entender sua dinâmica e movimentos é fundamental para alcançar uma melhor performance de projeto e operação. O uso de técnicas experimentais a fim de simular a resposta hidrodinâmica de barreiras de contenção de madeiras, com e sem detritos, pode proporcionar resultados significantes para a estimativa do seu comportamento dinâmico. Este estudo se propõem a projetar e executar testes hidrodinâmicos utilizando barreiras de contenção de madeira em escala, em duas abordagens: a barreira de contenção de madeiras como uma linha truncada, a fim de medir carregamentos nos seus pontos de ancoragem e a movimentação de alguns dos módulos desta linha; e a barreira de contenção de madeiras como uma unidade cativa desta linha, para caracterizar sua dinâmica, em uma abordagem estática, como um corpo nu individual, na presença de corpos adjacentes, e sujeito ao escoamento com detritos de madeira em escala. Os experimentos com o modelo truncado ajudaram a entender o comportamento das linhas de barreiras de contenção de madeiras em escala. A inclinação em relação ao escoamento, juntamente com a variação da velocidade do escoamento e a presença de detritos, afetou a resposta do carregamento, bem como seu afundamento e arfagem. Estas conclusões guiaram a formulação de hipóteses para projetar os experimentos utilizando um modelo cativo invidual de um módulo de barreira de contenção de madeiras, com o intuito de medir coeficientes de arrasto, sustentação e momento no plano de linha d'água, em uma abordagem estática bidimensional. Esta segunda parte considerou a variação do ângulo de escoamento, velocidade do escoamento e quantidade de detritos. Os resultados capturaram o efeito de interferência de módulos vizinhos, o efeito de blocagem gerado pelas dimensões do modelo em relação as dimensões do local de teste, e os efeitos do detritos na resposta de resistência de um módulo de barreira de contenção de madeiras.
 
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Fecha de Publicación
2021-07-01
 
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