prelegere eha 2

8/12/2019 Prelegere EHA 2

1/12

UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI

FACULTATEA DE ENERGETICA

Echipamente hidromecanice auxiliare

1

Capitolul I

DEFINIII. CLASIFICAREA STAVILELOR. FORTECE ACTIONEAZA ASUPRA STAVILELOR

Dispozitivele folosite la inchiderea si deschiderea orificiilor

descarcatoare cu scopul de a regla nivelurile si debitele in bieful amonte

si aval poarta denumirea de echipament mecanic al constructiilor

hidrotehnice.

Aceste dispozitive constau din: 1) stavile 2) gratare 3) poduri de

serviciu.

1) stavilele inchid partial sau total orificiile constructiilorfiind elemente mobile. Ele au elemente fixe, incastrate

in corpul constructiei ca: sine de reazem, dispozitive

pentru asigurarea etanseitatii, instalatii pentru

incalzirea suprafetelor de contact. Pentru manevrarea

stavilelor, ridicarea, fixarea si curatirea gratarelor sunt

necesare mecanisme cu cabluri, lanturi, tije etc.

2) gratarele protejeaza orificiile de golire impotrivapatrunderii in ele a corpurilor plutitoare.

3) Podurile de serviciu se construiesc peste deschiderileorificiilor pentru a asigura: amplasarea pe ele a

mecanismelor mobile (macarale) si deplasarea

diferitelor obiectelor de echipare. In unele cazuri,podurile de serviciu preiau o parte din impingerea

provenita la stavile.

Stavilele care inchid orificii deversoare suntstavile de suprafata,

creasta lor in pozitie inchisa fiind deasupra apei din bieful amonte. Cele

care inchid orificile de fund (orificiile de adancime) poarta denumirea de

stavile de adancime (vane) si se gasesc sub nivelul apei din bieful

amonte.


2/12

conf. dr. ing. SAFTA Carmen Anca

titular curs EHA, 2013-2014

2

CLASIFICARE

Dup forma geometric

Stavile plane, la care nchiderea apei este realizat de unul sau doupanouri plane, care transmit pilelor forele de presiune ale apei prinintermediul unui sistem de grinzi.

a) stavila plan simpl format din panou metalic rezemat pe grinziprincipale metalice (de obicei grinzi cu inima plin).b)stavila plan dublnlimea cmpului deversat este barat de dou

panouri care admit micri relative. Au avantajul c pot fi folosite lanlimi de retenie mari i c permit evacuarea att a flotrilor ct i aaluviunilor.

c)stavila plan cu clapetcompus dintr-o stavil plan unit articulatcu o alt stavil (clapet) de nlime mic, care se rotete n jurul unui axorizontal.

nlimea clapetei este de 12 m pentru a evacua gheaa, iar faasuperioar a clapetei trebuie s aib un profil deversat hidrodinamic.

Domeniul de folosire a stavilelor plane acoper deschideri pn la45 m, nlimi pn la 18 m i suprafee pn la 380 m2.

Avantaje:a) construcia lor este simpl; b) exploatarea lor (mai alespe timp de var) este simpl.

Dezavantaje: a) fora de ridicare este mare, mai ales la nceputulcursei de ridicare; b) necesit pile nalte pentru a permite ridicareastavilei deasupra nivelului din amonte cu 0,71,5 m; c) niele suntadnci i duc la ngroarea pilelor.


3/12




3

Stavile segment.Se folosesc la deschideri mai mari i nlimi de reteniemai mici dect stavilele plane. S-au atins deschideri de pn la 36 m lanlimi de retenie de 57 m. Suprafaa amonte a stavilei are formcilindric circular (uneori suprafaa amonte poate fi i plan).


4/12



4

Panoul frontal este acionat cu dou brae laterale articulate n aval.i aceast stavil poate fi combinat cu o clapet i se pot construi

i stavile segment duble.

Avantaje: a) for de ridicare mic; b) manevr simpl; c)manevrare rapid; d) pile subiri.


5/12




5

Stavile sector.Au seciunea transversal sub form de sector de cerc, carese fixeaz pe radierul barajului printr-un ax orizontal. Sub stavil ncorpul barajului se amenajeaz o ni, denumit camer de presiune, ncare se coboar vana. n general, automatizate.

a) stavil articulat aval cptuit pe dou fee care se mainumesc i stavile necate.

Dac faa aval nu este cptuit necesit mecanisme de acionare. b) stavil articulat amonte cptuit pe tot conturul, purtnd

denumirea de stavile plutitoare.


6/12



6

Stavile cilindrice. Sunt construcii tubulare orizontale, care acoper

deschideri pn la 50 m i nlimi pn la 10 m. Ele se deplaseaz peine i cremaliere nclinate montate n niele pilelor. La capetelecilindrului se fixeaz bandajele dinate i dou lanuri unul activ, deridicare la un capt al cilindrului i altul nfurat n sens invers avnd rolde a transmite reaciunea reazemului corespunztor.Stavilele cilindrice folosite pentru nlimi de retenie mari sunt prevzutepe faa din amonte cu un scut care preia presiunea hidrostatic a apei i otransmite cilindrului prin intermediul unor ferme. n acest caz cilindrul

joac rolul unei grinzi solicitate la ncovoiere, transmind ncrcrilecelor dou reazime.


7/12




7

Stavile clapete. Sunt construcii executate din panouri plane care serotesc n jurul unor axe orizontale fixate n radier i sunt meninute npoziie ridicat prin nite contravntuiri sau prin presiunea apei pe ostavil de echilibrare. Stavilele de acest tip transmit mpingere apei numairadierului.

Stavilele clapete sunt caracterizate prin nlime de retenie H mic (12m).

Clapetele au avantaje: a) barajul poate avea nlimi mici deasuprafundului; b) montajul lor este simplu; c) pot lipsi podurile.

Dezavantaje: a) funcionare greoaie unde sunt multe aluviuni; b) nu potfunciona n condiii de iarn cu gheuri; c) etanarea lor este slab,pierznd mult ap; d) reparaiile se fac greu.


8/12



8

Forme hidrauli cesunt compuse din dou panouri care se pot roti n jurula dou axe orizontale fixate pe radier sau pe coronament avnd formaunui acoperi.

Ridicarea sau coborrea stavilei se face prin meninerea sub ea a niveluluide ap necesar. Pentru aceasta n pile se prevd galerii care leag spa iulde sub panouri cu bieful amonte sau aval.

Dezavantaje: a) consum mare de metal; b) necesit radier larg; c)aparatul de reglare este complex; d) este sensibil la aluviuni i nghe.

Batardouripermit punerea la uscat a unei incinte.Dup materialul din care este construit

Stavile metalice. Sunt cele mai rspndite att panoul frontal ct ielementele de rezisten sunt metalice.Stavil e din lemn folosite n trecut i la dimensiuni mici. n prezent semai folosesc stavile cu panoul frontal din grinzi de lemn rezemate pe un

cadru metalic i clftuite pentru a asigura etanarea.Stavile din beton armatconstrucii rare greu de manevrat cu deficienede montaj i etanare.

Dup modul de acionare


9/12




9

Stavile acionate manual se folosesc n general la construcii mici istavilele sunt din lemn sau n cazurile n care stavilele se folosesc, i deci

trebuie acionate, foarte rar (splri la prize, sifoaneBistria-Cracu),ingeneral cele plane.Stavile acionate mecanic (mecano-electric sau mecano-hidraulic).

Stavilele sunt acionate cu un servomotor (electric sau hidraulic) prinintermediul unor mecanisme. Cele plane, segment, clapet, cilindrice.Stavile acionate hidraulic la care manevrarea stavilelor se face prin

variaia presiunii pe una din feele stavilei. Aceasta poate fi automat(provocat de ridicarea nivelului apei n lac) sau produs prin manevrareaunor robinete. Stavilele care se preteaz la aceast acionare sunt stavilelesector, clapet i fermele hidraulice.

Dup sensul de micare al stavilei

Stavila ridictoare la care apa este evacuat pe sub stavil; are avantajulc evacueaz bine aluviunile dar nu evacueaz gheaa plutitoare dect npoziia complet ridicat, deci cu un consum mare de ap. Stavileridictoare sunt stavilele plane, stavile segment, stavile cilindrice.

Stavile cobortoare, la care deschiderea se face prin coborrea stavileiavnd avantajul de a evacua bine gheaa i plutitorii, fr a evacuaaluviunile n afar de poziia complet cobort, deci cu un consum mare deap. Stavile cobortoare sunt sectorul, clapeta i ferma hidraulic.Stavil e mixtecare pot evacua apa att prin ridicare ct i prin coborre.Pot evacua bine att aluviunile ct i flotorii. Din aceast categorie facparte stavilele duble (plane duble, segment duble), plane cu clapet,segment cu clapet i uneori stavilele cilindrice.

Dup modul de transmitere a forelor de presiune

Transmit presiunea pilelor sau culeelor barajulu i la care ncrcareapreluat de panoul transversal este transmis, prin intermediul unor grinzipilelor (fie nielor, fie articulaiilor). n aceast categorie intr stavileleplane, stavilele segment i stavilele cilindrice.Transmit presiunea radierului la care ncrcarea este transmisarticulaiilor ncastrate n radier. Fac parte sectorul, clapetele i fermele

hidraulice.


10/12



10

FORELE CARE ACIONEAZ ASUPRA STAVILELOR

Asupra stavilelor acioneaz fore de natur static i dinamic.

Forele ce acioneaz asupra stavilelor plane sunt de trei categorii:principale, secundare i excepionale.

Fore principale: greutatea proprie, presiunea hidrostatic dinamonte la nivelul de retenie; presiunea hidrostatic din aval la nivelulnormal; suprasarcina la deversarea peste stavil; suciune la scurgerea pe

sub stavil; forele de frecare n timpul ridicrii sau coborrii stavilei.Fore secundare:presiunea hidrostatic la nivelul maxim n amonte

i nivelul minim n aval; aciunea valurilor i a undelor rezultate dinmicrile nepermanente; presiunea vntului; forele provocate dedeplasrile reazimelor; forele datorite variaiilor de temperatur.

Fore excepionale: presiunea gheii; fore datorate blocriietanrilor sau a rolelor prin ngheare; ciocnirile vaselor (pe rurilenavigabile); fore de cutremur.

1.Fore de greutate, se calculeaz cu formule statistice (Brezinski sauDorin Pavel).

2.Fore de presiune hidrostatic, de exemplu pentru stavila plan: Fp= 0,5 gLH2

3.Forta de presiune hidrodinamic a apei apare atunci cnd stavilaeste ridicat paial. Presiunea hidrodinamic se manifest astfel:presiunea din amonte se micoreaz fa de presiunea hidrostatic

din cauza pierderilor de sarcin pe sub stavil (diferena poate sfie de max. 13%).

La ridicarea unei stavile de pe radier fenomenele hidrodinamice

sunt foarte importante deoarece curgerea apei pe sub stavil seface cu viteze mari. Apar fenomene nedorite:

- Formare de vacuum sub stavil;- Apariia unor vibraii puternice datorit pulsaiei vitezei i a

presiunii lamei de ap de sub stavil.


11/12




11

Dac perioada pulsaiei apei coincide cu perioada vibraiilor propriiale elementelor stavilei, se produce fenomenul de rezonan ceea ce duce

la avarierea stavilei.Vacuumul se formeaz lng faa inferioar a stavilei dacgrosimea stavilei este mare i are o form nehidrodinamic. Vacuumulcreaz la rndul su un efort de suciune mare i mrete rezistenastavilei la ridicare.

4.Fora de presiune a valurilor, este o presiune suplimentar celeihidrostatice i mrimea ei depinde de dimensiunea valului(lungime i nlime), de adncimea apei i de forma suprafeeistavilei.

5.Fora de presiune a gheii are o aciune static i dinamic asuprastavilei. Presiunea static a gheii este dat de creterile rapide detemperatur ale aerului care fac ca stratul de ghea s se dilate.

6.Fora de presiune a aluviunilordepuse n faa stavilei. La lacurilede acumulare adnci se admite ca proprietile mecanice alealuviunilor depuse s fie apropiate de proprietile mecanice aleunui fluid.

7.Forele provenite din variaiile de temperatur. Variaiile detemperatur influeneaz stavilele ale cror schelet de rezisteneste static nedeterminat. Astfel fa de temperatura de montajconsiderat la +100C se iau n considerare urmtoarele variaii detemperatur:- 350C la stavilele care sunt tot timpul n afara apei sau se scot

uneori din ap;- 200C la stavilele care sunt mereu n ap fiind scoase uneori

parial din ap;

-

100

C pentru construcii care sunt mereu n ap.8.Fora de presiune a vntului acioneaz asupra stavilelor ridicatedeasupra apei. Se admite c presiunea vntului acioneazorizontal. n practic se pot folosi urmtoarele valori pentrupresiunea vntului: pv= 50 pn la 60 daN/mm

2pentru stavilele

n micare i pv = 100 pn la 120 daN/mm2pentru stavilele n

repaus.

9.Forele seismice solicit stavilele n timpul oscilaiilor elastice alescoarei terestre produse de cutremur.


12/12



12

10.Forele care apar n cazul manevrrii stavilelor, sunt fore care seopun deplasrii datorit frecrii din reazeme, cii de rulare,etanrilor sau alte fenomene ca suciunea de prag ce apare la

ricarea stavilei, etc.Forele de frecare sunt date de fora normal la direcia dedeplasare, multiplicat de coeficientul de frecare. Coeficientul defrecare depinde de materialele aflate n contact i de tipul frecrii(frecare uscat, de alunecare, de rostogolire). De exemplu lafrecarea de alunecare coeficientul de frecare este de 0,3 la

contactul oel/oel i 0,7 lemn/lemn. La frecarea de ristogolirecoeficientul de frecare este de 0,05 pn la 0,1.

n figura de mai jos sunt reprezentate forele ce acioneaz asupraunei stavile plane simple.

prelegere eha 2

Documents