Operao de HidreltricasApresentaes 02 e 03/06.Tractebel Energia | GDF SUEZ - Todos os Direitos Reservados1

APRESENTAESLucas Tarso Neier RiccioEngenheiro de Operaes - UHSSTractebel Energia | GDF SUEZ - Todos os Direitos Reservados2Agenda 01/06/2015APRESENTAO 01 - 02/06

ETAPA 1 (Manh)

Conceitos e definies de Centrais Hidreltricas;Tipos de Centrais Hidreltricas;Principais Estruturas Civis;Controle Reservatrios;Hidrologia Operacional (Princpios e Metodologias de Clculos PCO).

ETAPA 2 (Tarde)

PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS

Tomada DguaPrincipais ComponentesOperao

Turbinas HidrulicasTipos e Aplicaes;Curva de Colina;

n01/06/2015APRESENTAO 02 - 03/06

ETAPA 3 (Manh)

Principais Equipamentos Hidromecnicos:Suco;VertedouroSistemas de Emergncias.

ETAPA 4 (Tarde)

Reguladores de Velocidade;Reguladores de Tenso;Operao Usinas Hidreltricas;Procedimentos de Partida/Parada;Respostas dinmicas as variaes de cargas;Principais Protees e Bloqueios;

Agenda n

AULA 1

USINAS HIDRELTRICASGERALnCOMO SURGI UMA USINA HIDRELTRICA ?nCOMO PRODUZIR ENERGIA ? ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ELTRICA

A energia eltrica uma forma de energia que no pode ser armazenada;

Para ultrapassar essa limitao, as usinas geradoras acumulam o combustvel, e de acordo com a necessidade;

A gua (combustvel), utilizada para gerao, armazenada em reservatrios.

nDEFINIO HIDRELTRICA

As usinas hidreltricas utilizam a diferena de nveis, potencial de vazo e a energia potencial da gua acumulada em reservatrios, atravs do represamento de rios, para a posterior gerao da eletricidade n

O QUE COMPEM UMA USINA HIDRELTRICA? Reservatrio Tomada dguaConduto ForadoCasa de ForaUnidades Geradoras (Turbina + Gerador)Canal de FugaSala de ComandoBarragemVertedouron9

TOMADA DGUACONDUTOS FORADOSCANAL DE FUGASALA DE COMANDOCASA DE FORABARRAGEMVERTEDOURORESERVATRIOFOTO AREA USINA DE SALTO SANTIAGO NIVEL MONTANTENIVEL JUSANTEQueda Brutan

Tubo de SucoGRUPO TURBINAGERADORConduto ForadoTOMADA DGUAH(queda bruta)VazoEnergia PotencialEnergia CinticaEnergia Eltrican01/06/2015

nGerao Hidreltrica

A produo de energia eltrica ocorre da seguinte forma:

A gua que sai do reservatrio conduzida com muita presso atravs de enormes tubos at a casa de fora, onde esto instaladas as turbinas e os geradores que produzem eletricidade;

A turbina formada por uma srie de ps ligadas a um eixo, que ligado ao gerador;

A presso da gua sobre essas ps produz um movimento giratrio do eixo da turbina;

O gerador um equipamento composto por um im e um fio bobinado;

O movimento do eixo da turbina produz um campo eletromagntico dentro do gerador, produzindo a eletricidade.

nGerao Hidreltrica

A potncia hidrulica transformada em potncia mecnica quando a gua passa pela turbina, fazendo com que esta gire, e, no gerador, que tambm gira acoplado mecanicamente turbina, a potncia mecnica transformada em potncia eltrica.

n01/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASn01/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASCENTRAIS QUANTO POTNCIA INSTALADA E QUANTO QUEDA DE PROJETO.

As Usinas podem classificadas quanto:Potncia Instalada (P); Queda de projeto (Hb); CLASSIFICAOPOTNCIA - PQUEDA DE PROJETO - Hd (m)DAS CENTRAIS(MW)BAIXAMDIAALTAMICROP < 0,1Hd < 1515 < Hd < 50Hd > 50MINI0,1 < P < 1Hd < 2020 < Hd < 100Hd > 100PEQUENAS1.0 < P < 30Hd < 2525 < Hd < 130Hd > 130GRANDESP > 30Hd < 3030 < Hd < 150Hd > 150nisoladamente no permite uma classificao adequada.Para as centrais com alta e mdia queda, onde existe um desnvel natural elevado, a casa de fora fica situada, normalmente, afastada da estrutura do barramento. Consequentemente, a concepo do circuito hidrulico de aduo envolve, rotineiramente, canal ou conduto de baixa presso com extenso longa.

1601/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASCLASSIFICAO ANEEL (AGNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELTRICA).

A ANEEL, adota trs classificaes:

CGH Centrais Geradoras Hidreltricas (Com at 1MW de potncia instalada);

PCH Pequenas Centrais Hidreltricas (Entre 1 MW e 30MW de potncia instalada);

UHE Usina Hidreltrica de Energia (Com mais de 30MW).n1701/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASCGH CENTRAL DE GERAO HIDRULICA (RODA DGUA):

n1801/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASPCH PEQUENA CENTRAL HIDRULICA

n1901/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASUHE USINA HIDRELTRICA DE ENERGIA

n2001/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICAS - TBLEUSINAPOTNCIACLASSIFICAOUHPF226 MWUHEUHIT1450 MWUHEUHMA1140 MWUHEUHSS1420 MWUHEUHSO1078 MWUHEUHCB450 MWUHEUHSA240 MWUHEUHET1087 MWUHEUHPP176 MWUHERONDONPOLIS27 MWPCHJOS GELZIO24 MWPCHAREIA BRANCA20 MWPCHn21PRINCIPAISESTRUTURAS CIVIS HIDRELTRICA

nFOTO APOIO22

TOMADA DGUATOMADA DGUAn

TOMADA DGUA

FUNO distinada a captao e conduo dgua a ser turbinada.

CONSIDERAES RELEVANTES:

Deve ser localizada, sempre que possvel, junto margem do reservatrio;

Os arranjos tpicos sero variados, em funo dos aspectos topogrficos e geolgico-geotcnicos de cada local.

TOMADA DGUAVIDEOnFOTO APOIO24PROJETOS TOMADA DGUA

Os projetos da tomada dgua, em geral, comtempla os seguintes elementos:

Um canal de aproximao/aduo do escoamento, em superfcie livre, estrutura de tomada dgua;

Inclui a grade para proteo contra corpos flutuantes e as comportas da Tomada Dgua e de manuteno;

Se a casa de fora situa-se afastada da tomada dgua, a jusante da estrutura, posiciona-se geralmente o canal de aduo em superfcie livre, ou tubulao de aduo de baixa presso, at o conduto forado, por onde o escoamento conduzido turbina;

nFOTO APOIO25TIPOS DE TOMADA DGUAOs tipos de tomada dgua mais usuais so:

Torre;

Gravidade;

Integrado casa de fora ou prximo casa de fora.nFOTO APOIO26

TIPO TORRE

Tomadas dgua tipo torre so geralmente empregadas em aproveitamentos onde se utiliza o TNEL DE DESVIO tambm para aduo.Entrada Tomada dguaGrade Tomada dguaCondutonFOTO APOIO2701/06/2015TIPO GRAVIDADE

Tomadas dgua do tipo gravidade so INTEGRADAS BARRAGEM e a aduo feita para condutos forados externos.

Essas tomadas so empregadas em aproveitamentos equipados com turbinas tipo Pelton, Francis. Entrada Tomada dguaGrade Tomada dguaConduton01/06/2015TIPO INTEGRADO A CASA DE FORA

INTEGRADO CASA DE FORA, recomendado para aproveitamentos equipados com turbinas tipo Bulbo ou KaplanEntrada Tomada dguaGrade Tomada dguaTurbinaCasa de Foran01/06/2015TIPO INTEGRADO OU PRXIMO CASA DE FORA

Conceitualmente falado: Estrutura com semi conduto. n01/06/2015EXEMPLOS TIPOS DE TOMADA DGUA - USINAS TRACTEBELUSINAS TIPO TOMADATURBINAUHITGravidade AliviadaFrancisUHSSGravidade AliviadaFrancisUHETTipo IntegradoKaplanUHSATipo IntegradoKaplann

CONDUTOS FORADOSCONDUTOS FORADOSn

FUNO Interliga a tomada dgua ou o final do canal de aduo com a casa de mquinas

CONSIDERAES RELEVANTES:

Nesta tubulao possvel o desenvolvimento de presso, e desta forma nela que o desnvel existente e necessrio para construo de uma central hidreltrica comea a ser aproveitado;

A tubulao forada fica apoiada sobre blocos de pedra ou concreto, chamados de blocos de sustentao, e engastada (presa) a outros blocos que so chamados de blocos de ancoragem, dos quais sempre existe pelo menos dois, um no incio e outro no final da tubulao.CONDUTOS FORADOSnFOTO APOIO33

Pontos relevantes no dimensionamento de um conduto forado.

Dimetro;

Vazo;

Presso (Golpe de Ariete);

Velocidade de Escoamento; Perdas Hidrulicas;

Curvatura < 45;

Pontos relevantes Dimetro Econmico=

A presso normal esttica ao longo do conduto forado sofre variaes decorrentes quando h mudanas sbitas de vazo, resultantes de fechamentos ou aberturas rpidas, parciais ou totais, do dispositivo de fechamento da turbina.

Essas variaes, positivas (sobrepresses) ou negativas (depresses), conforme diminua ou aumente repentinamente o engolimento da turbina, condicionam a espessura da chapa do conduto

nFOTO APOIO34

CANAL DE FUGACANAL DE FUGAn

FUNO O canal de fuga, a jusante do tubo de suco, entre a casa de fora e o rio, o canal atravs do qual a vazo turbinada restituda ao rio.

CONSIDERAES RELEVANTES:

Dimenses e Geometria condicionado ao tipo e dimenses da casa de fora e pela distncia entre a casa de fora e o rio;

Canais com superfcie livre, a largura varivel ao longo de seu comprimento. A largura inicial dever ser igual largura da casa de fora (Tubo de Suco);

O comprimento depende da distncia entre a casa de fora e o rio. Ter controle sobre o escoamento;

Se necessrio introduzir-se uma soleira afogadora, a jusante do tubo de suco, para garantir a manuteno do nvel dgua mnimo necessrio ao perfeito funcionamento das turbinas.

CANAL DE FUGAnFOTO APOIO36

Casa de ForaConduto ForadoGrupo Turbina - GeradorTubo de SucoCANAL DE FUGAnFOTO APOIO37

nFOTO APOIO38Nvel Canal de Fuga01/06/2015O nvel mnimo no canal de fuga (Nvel Jusante) ser definido em funo da vazo sanitria, ou em funo da vazo de engolimento nominal de uma mquina.

Vazo Sanitria a vazo mnima a jusante do barramento e dever atender s exigncias dos rgos ambientais e da legislao em vigor.

A influncia das oscilaes do nvel de gua decorrentes do escoamento dovertedouro dever ser observada em modelo reduzido.n

CASA DE FORACASA DE FORAn

FUNO Abrigar todas estrutura das mquinas necessrias para gerao de energia.

CONSIDERAES RELEVANTES:

O arranjo tpico da casa de fora condicionado pelo tipo da turbina e do gerador;

As principais elevaes da casa de fora so definidas em funo dos nveis dgua notveis de jusante e da submergncia da turbina;

A qualidade da curva-chave de extrema importncia para a fixao dessas elevaes, como, por exemplo, a cota do piso dos transformadores. Esse piso (cota), evidentemente, deve estar a salvo de inundao.

CASA DE FORAVIDEOnFOTO APOIO41

TIPOS DE CASAS DE FORAS EM HIDRELTRICASA casa de fora classificada, de acordo com o arranjo geral do aproveitamento, em:

Subterrnea; Externa.E sua estrutura, em:

ABRIGADA: quando possui superestrutura completa e cobertura permanente; a movimentao das peas pesadas feita atravs de ponte rolante;

SEMI-ABRIGADA: quando a superestrutura tem altura suficiente para operao de uma ponte rolante auxiliar; a movimentao das peas pesadas feita com prtico rolante externo atravs de coberturas mveis;

ABERTA: quando no possui superestrutura; o prtico rolante opera no nvel do piso do gerador e os equipamentos so protegidos por coberturas mveis.

nFOTO APOIO42

TIPO ABRIGADA (TIPO EXTERNA OU SUBTERRNEA)ConcretoPonte RolanteRochasCasa de ForanFOTO APOIO43

TIPO SEMIABRIGADA Estrutura Cobertura MvelPrtico RolanteRochasCasa de ForanFOTO APOIO44

TIPO ABERTAEstrutura Cobertura MvelPrtico RolanteRochasCasa de ForanFOTO APOIO45

TIPO DE CASA DE FORA - TRACTEBELUSINATIPO CASA DE FORAUHPFAbrigadaUHITAbrigadaUHMAAbrigadaUHSSAbrigadaUHSOAbrigadaUHCBAbrigadaUHPPSubterrneaUHETAbrigadaPCH AREIA BRANCAAbrigadaPCH JOS GELAZIOSemi AbrigadaPCH RONDONOPOLISSemi AbrigadanFOTO APOIO46

BARRAGEMBARRAGEMn

FUNO Barragens so obras hidrulicas destinadas a efetuar o represamento de um curso dgua, objetivando o uso mais racional dos recursos hdricos.

CONSIDERAES RELEVANTES:As barragens podem ter diversas finalidades, como por exemplo:

Aproveitamento energtico;

Controle de inundao;

Capitao de gua para irrigao ou abastecimento;

Regularizao de nveis para navegao

Numa Hidreltrica a barragem a estrutura que tem a funo de represar a gua, visando, com a elevao do nvel dgua do rio, possibilitar a alimentao da tomada dgua. No caso de locais de baixa queda, a barragem tem tambm a funo de criar o desnvel necessrio produo da energia desejada.

BARRAGEMnFOTO APOIO48

A concepo da barragem depender das caractersticas topogrficas e geolgicas do local, sendo que a classificao das mesmas depende do material predominantemente utilizado na obra

TIPOS DE BARRAGENS:

Barragem de terra;

Barragem de enrocamento;

Barragem de concreto;

Barragem mistaTIPOS DE BARRAGENSnFOTO APOIO4901/06/2015PARTES BSICAS QUE COMPEM UMA BARRAGEM

n01/06/2015TIPOS DE BARRAGENSBARRAGEM DE TERRA apropriado para locais onde a topografia se apresente suavemente ondulada, nos vales pouco encaixados, e onde existam reas de emprstimo de materiais argilosos/arenosos suficientes para a construo do macio compactado;

Adequabilidade do Local:

reas de emprstimo e pedreiras localizadas em cotas superiores s da barragem, visando facilitar o transporte de materiais;

as fundaes devem ter resistncia e estanqueidade suficientes;

o eixo deve ser posicionado no local mais estreito do rio, visando-se reduzir o volume da barragem;

as margens do reservatrio devem ser estveis, visando-se minimizar escorregamentos.n01/06/2015

BARRAGEM DE TERRAn01/06/2015TIPOS DE BARRAGENSBARRAGEM DE ENRRONCAMENTOEsse tipo de barragem, com espaldares de rocha e ncleo impermevel, apropriado para os vales medianamente encaixados em regies rochosas, nas quais o capeamento de solo muitas vezes no existe ou pouco espesso, onde existam condies adequadas de fundaes e pedreiras facilmente explorveis a custo competitivo e/ou excesso de escavaes obrigatrias em rocha.

Adequabilidade do Local:

Disponibilidade de material rochoso em quantidade suficiente;

Possibilidade de utilizao direta do material, sejam os mesmos provenientes da escavao das fundaes das outras estruturas ou das pedreiras;

A largura do vale, na cota da crista da barragem, deve ser a mais estreita no trecho aproveitvel do rio, visando-se reduzir o volume da barragem;n

BARRAGEM DE ENRRONCAMENTORochaNcleo de ArgilanFOTO APOIO5401/06/2015TIPOS DE BARRAGENSBARRAGEM DE CONCRETOMaioria a do tipo muro-gravidade, capaz de resistir, com seu peso prprio, presso da gua do reservatrio e subpresso das guas que se infiltram pelas fundaes. Esse tipo de barragem recomendado para vales estreitos, encaixados, em macio rochoso pouco fraturado e com boas condies de fundao.A seo da barragem pode incorporar o vertedouro quando as condies topogrficas do local dificultarem a concepo de vertedouro lateral.

Adequabilidade do Local:

A largura do vale na crista da barragem deve ser a mais estreita do trecho aproveitvel do rio, visando-se reduzir o volume da barragem;

Disponibilidade de pedreiras para obteno da brita e jazidas de areia facilmente explorveis nas proximidades do local;

facilidade de construo e de acessos.n01/06/2015BARRAGEM DE CONCRETO

n01/06/2015BARRAGEM MISTA

TERRACONCRETOENRRONCAMENTOCONCRETOn01/06/2015TIPO DE BARRAGENS - TBLEUSINABARRAGEMO.DIRCENTRALO.ESQUHPFEnrocamento (Ncleo Arg.)ConcretoEnrocamento (Ncleo Arg.)UHITEnrocamento (Ncleo Arg.)Face ConcretoEnrocamento (Ncleo Arg.)Face ConcretoUHMAEnrocamento (Ncleo Arg.)Face ConcretoEnrocamento (Ncleo Arg.)Face ConcretoUHSSEnrocamento (Ncleo Arg.)-Enrocamento (Ncleo Arg.)UHSOEnrocamento (Ncleo Arg.)-Enrocamento (Ncleo Arg.)UHPPTerraTerraUHETEnrocamento (Ncleo Arg.)-Enrocamento (Ncleo Arg.)PCH AREIA BRANCAEnroncamento e Terra Hom.-ConcretoPCH JOS GELAZIOTerra Hom.-ConcretoPCH RONDONOPOLISConcreto-Concreton

VERTEDOUROVERTEDOUROn

FUNO Estrutura responsvel pelo o extravasamento do excesso de gua afluente ao local do aproveitamento

CONSIDERAES RELEVANTES:

Por um canal lateral, em cota elevada em relao ao leito natural do rio, com soleiravertedoura a jusante;

Por sobre o prprio corpo da barragem, ao longo de toda a extenso da crista ou parte dela;

Atravs da combinao dos tipos acima citados.

A melhor soluo depender das condies topogrficas e geolgico-geotcnicas de cada local, as quais condicionam a definio do arranjo geral das obras e da vazo de projeto do vertedouro.VERTEDOUROnFOTO APOIO60

VERTEDOURO SUPERFCIE COM COMPORTAS

VIDEO 1VIDEO 2nFOTO APOIO61

VERTEDOURO SUPERFCIE LIVRE

VIDEO 1 VIDEO 2nFOTO APOIO62

VERTEDOURO SUPERFCIE LIVRE AREIA BRANCA

nFOTO APOIO63

VERTEDOURO DE DRENAGEM

VIDEO nFOTO APOIO64

TIPOS DE VERTEDOURO TBLEUSINATIPO VERTEDOURON COMPORTASVAZO (SEGURA)(m3/s)VAZO CHEIA (m3/s)UHPFComporta de Superfcie6-2.250UHITComporta de Superfcie10-49.940UHMAComporta de Superfcie8-37.874UHSSComporta de Superfcie819.00027.800 (509,00)UHSOComporta de Superfcie915.500 V111.500 V227000UHCBComporta de Superfcie6-17802UHSAComporta de Superfcie6-19300UHETComporta de Superfcie14-62719PCH AREIA BRANCASuperfcie Livre-1.438PCH JOS GELAZIOSuperfcie Livre-310PCH RONDONOPOLISSuperfcie Livre-310nFOTO APOIO65

RESERVATRIORESERVATRIOn

RESERVATRIOFUNO Local destinado ao acumulo de gua para gerao de energia

CONSIDERAES RELEVANTES:

Os tipos de Centrais Hidreltricas, quanto capacidade de regularizao do reservatrio, so:

Fio dgua;

Acumulao, com Regularizao Diria do Reservatrio;

Acumulao, com Regularizao Mensal do Reservatrio.

nFOTO APOIO6701/06/2015

Usinas de Acumulao Grandes reservatrios; Flutuao significativa do NA do reservatrio; Grandes reas inundadas. Usinas a Fio Dgua Pode turbinar toda gua afluente; O NA do reservatrio varia pouco; Geralmente Menores reas inundadas.RESERVATRIOn

TIPOS FIO DGUAEsse tipo de Hidreltrica usalmente empregado quando as vazes do rio so iguais ou maiores que a descarga necessria potncia a ser instalada para atender demanda mxima prevista.

Esse tipo apresenta, dentre outras, as seguintes simplificaes:

Em alguns casos dispensa estudos de regularizao de vazes;

Em alguns casos dispensa estudos de sazonalidade da carga eltrica do consumidor;

Facilita os estudos e a concepo da tomada dgua.

RESERVATRIO GERALMENTE MENOR.

nFOTO APOIO69

USINAS HIDRELTRICAS TBLE - FIO DGUA USINARESERVATRIOUHITFio DguaUHMAFio DguaUHSOFio DguaUHCBFio DguaUHSAFio DguaUHETFio DguaPCH Areia BrancaFio Dgua PCH RondonpolisFio DguaPCH Jos GelzioFio DguanFOTO APOIO70

USINAS HIDRELTRICAS TBLE - FIO DGUA

nFOTO APOIO71

TIPOS ACUMULAODEPENDE TIPO DE GEOLOGIA DA REGIO.

GERALMENTE RESERVATRIOS MAIORES QUE AS FIO DE GUA

nFOTO APOIO72

USINAS TBLE COM REVERVATRIOS DOTIPOS ACUMULAOUSINARESERVATRIOUHPFAcumulaoUHSSAcumulaonFOTO APOIO73

NIVEL RESERVATORIOS - COTAS

nFOTO APOIO74

NVEIS E VOLUMES OPERATIVOS NOS RESERVATRIOSNAmin Nvel mnimo operativo normal;

NAmxn nvel mximo operativo normal;

NAm nvel mdio, situado entre NAmin e o NAmxn;

NAmm Nvel mximo maximorum, correspondente ao funcionamento nas cheias de projeto;

Volume til volume entre NAmin e NAmxn;

Volume morto volume abaixo do Namin.nFOTO APOIO7501/06/2015NVEIS E VOLUMES OPERATIVOS NOS RESERVATRIOS TBLEUsina Un.UHPFUHITUHSSUHSOUHCBUHSAUHETNvel de MontanteMx. Maximorum Provvvel (Namm)(m)---375,70509,00---334,00287,300158,00Mximo Excepcional (m)598,50375,35507,30398,00334,04287,30158,00Mximo Normal (Namxn)(m)598,00370,00506,00397,00333,00287,000156,00Mnimo Operacional (Namin)(m)584,00364,00481,00389,00330,00286,50156,00Mnimo de Contingncia (*)(m)583,00358,00479,00387,00328,00284,50153,00 e 151,00Deplecionamento Normal(m)14,006,0025,008,003,000,500,50Deplec. em Contingncia (*)(m)15,0012,0027,0010,00------3,00 (El. 153,0 m) e 5,00 (El. 151,0 m)n

NVEIS E VOLUMES OPERATIVOS DAS BARRAGENSBARRAGEMNAmin Nvel mnimo operativo normalNAmxn nvel mximo operativo normalNAm nvel mdio, situado entre NAmin e o NAmxn;NAmm Nvel mximo maximorum, correspondente ao funcionamento nas cheias de projeto?nFOTO APOIO77Conceitos Bsicos de Regulao dos Reservatrios01/06/2015

MONTANTEJUSANTEVazo VertidaVazo TurbinadaDeflunciaVazo SanitriaAflunciaAflunciaVERTEDOUROUN GERADORASLateraisLateraisn

AFLUENTE = Defluncia J + (Variaes niv)

DEFLUENTE = Vazo Vertida (VV) + Vazo Turbinada (VT)

VARIAES NIV = Laterais + Defluente Mon - I Evaporao I + etc

SANITRIAS = Vazo Mnima para manter o Rio. Conceitos Bsicos de Regulao dos Reservatrios01/06/2015ACUMULADAn01/06/2015Bacia do Iguau

n01/06/2015Resultado desta anliseImpacto na Gerao para atendimento ao SIN.

Manobras para Gerao (Vazo Turbinada) e manobras para Vertimento (Vazo Vertida)

Controle de Cheias. n01/06/2015Diretrizes para as regras de operao de controle de cheias ONS.Introduo

O planejamento da operao hidrulica para o controle de cheias dos reservatriosdo Sistema Interligado Nacional - SIN realizado em duas etapas:

Na primeira so desenvolvidos os estudos de preveno de cheias, nos quais so determinadas as necessidades de recursos fsicos para o controle de cheias.

Na segunda etapa so realizados estudos para a definio das diretrizes para as regras de operao de controle de cheias, nos quais so estabelecidas as medidas a serem tomadas durante a ocorrncia de cheias, tanto de carter administrativo como de engenharia.

A operao de controle de cheias executada sob a coordenao do ONS, atravs dos seus Centros de Operao, com base em Instrues de Operao especficas, elaboradas a partir destas diretrizes. n01/06/2015Metodologia para operao de controle de cheias - PAPCAspectos geraisConforme estabelecido no Submdulo 9.3 Planejamento Anual de Preveno de Cheias, os sistemas de reservatrios para controle de cheias podem ser classificados em dois tipos:

Interdependentes - So constitudos por dois ou mais reservatrios operados por diferentes agentes de gerao, cujos reservatrios apresentem as seguintes caractersticas:

Tenham capacidade de influenciar na proteo de locais situados a jusantede outros reservatrios, sujeitos restrio de vazo mxima; ou

Possam ser influenciados por outros reservatrios situados a montante,na proteo de locais situados imediatamente a jusante.

Os sistemas de reservatrios para controle de cheias que no apresentem as caractersticasanteriormente listadas so classificados como sistemas de reservatrios independentes para controle de cheias.n01/06/2015Metodologia para operao de controle de cheias - PAPC

n01/06/2015Metodologia para operao de controle de cheias - PAPCRestricao Vazao Maxima Jusante

Nos sistemas de reservatrios para controle de cheias com restrio de vazomxima a jusante, a situao de operao caracterizada no ponto de controle eestendida ao(s) aproveitamento(s) hidroeltrico(s) situado(s) imediatamente amontante deste, a partir das vazes afluentes, dos indicativos de risco e dos volumes vazios existentes no sistema de reservatrios. Na apurao dos volumes de espera, so considerados todos os reservatrios situados a montante do local de restrio e que compem o sistema de reservatrios para controle de cheias.

Restricao Vazao Maxima Montante

Nos sistemas de reservatrios para controle de cheias com restrio de nvelmximo a montante, a situao de operao caracterizada no ponto de controlee estendida ao reservatrio situado imediatamente a jusante deste e que influencia nesse nvel, a partir das vazes afluentes e da influncia do reservatrio no local da restrio.n01/06/2015Metodologia para operao de controle de cheias - PAPCApresenta-se, abaixo, as responsabilidades do ONS e dos agentes de gerao, na operao hidrulica de controle de cheias desses aproveitamentos, em cada situao de operao:

Na situao Normal:

O ONS responsvel pela definio das defluncias mdias semanais, conforme estabelecido no Programa Mensal de Operao Energtica PMO (Submdulo 7.3) e suas revises semanais, e pela definio das defluncias dirias, conforme estabelecido no Programa Dirio de Defluncias PDF (Submdulo 8.1).

Os agentes de gerao so responsveis pela disponibilizao dos insumos necessrios definio das defluncias mdias semanais e dirias, conforme estabelecido no PMO (Submdulo 7.3) e suas revises semanais, e no PDF (Submdulo 8.1).n01/06/2015Metodologia para operao de controle de cheias - PAPCb) Na situao de Ateno:O ONS responsvel pela consolidao das defluncias, a partir da proposiodos agentes de gerao, e pela compatibilizao do PDF e do PMO, e suas revisessemanais, com essas defluncias. O ONS comunica aos agentes de geraoas justificativas para as proposies de defluncias que no foram implementadas.

Os agentes de gerao so responsveis pela proposio das defluncias mdiassemanais e dirias, pela disponibilizao dessas defluncias para o ONS, bem como pelo acompanhamento da compatibilizao do PDF e do PMO, e suas revises semanais, com essas defluncias, realizada pelo ONS.

c) Nas situaes de Alerta e de Emergncia:O ONS responsvel pela compatibilizao do PDF e do PMO, e suas revisessemanais, com as defluncias definidas pelos agentes de gerao. Os agentes de gerao so responsveis pela definio das defluncias mdias semanais e dirias, pela disponibilizao dessas defluncias ao ONS, bem como pelo acompanhamento da compatibilizao do PDF e do PMO, e suas revisessemanais, com as defluncias definidas pelos agentes de gerao, realizada peloONS.n01/06/2015Metodologia para operao de controle de cheias - PAPCPremissas BsicasCaracterizao de cheia na bacia hidrogrficaConforme estabelecido no Submdulo 9.4, a caracterizao de cheia em umabacia hidrogrfica definida pela previso ou ocorrncia de vazes naturais nos pontos de controle superiores s restries de vazes mximas consideradas no PAPC.

Os principais pontos a serem considerados nesta caracterizao so:

a obteno de vazes nos pontos de controle; a disponibilidade e o horizonte de previso; a metodologia e processo adotados na obteno das vazes previstas; a compatibilizao dos valores.a ocupao de volumes de espera dos reservatrios.n01/06/2015Metodologia para operao de controle de cheias - PAPCCaracterizao da situao de operao de controle de cheias - UHSS

O critrio, indicado na metodologia para delimitar as situaes de operao Ateno e Alerta foi adaptado para o controle de cheias da usina Salto Santiago, em vista a natureza da restrio hidrulica (inundao da casa de fora da prpria usina), o alto tempo de recorrncia 155 anos) e alto valor da vazo de restrio (19.000 m/s), bem como devido rapidez com que ocorrem das cheias na bacia incremental. Assim, as situaes de operao de controle de cheias da usina Salto Santiago so caracterizadas da seguinte forma:

Normal: enquanto a vazo afluente natural, verificada ou prevista, for inferior a 10.000 m/s;

Ateno: quando a vazo afluente natural, verificada ou prevista, estiver entre 10.000 m/s e 15.000 m/s;

Alerta: quando a vazo afluente natural, verificada ou prevista, for superior a 15.000 m/s.

Emergncia: quando a vazo afluente natural, verificada ou prevista, for superior a 19.000 m/s ou h indicativo de violao da restrio hidrulica.n01/06/2015Metodologia para operao de controle de cheias - PAPC

n01/06/2015Metodologia para operao de controle de cheias - PAPC

n01/06/2015MEDIDORES DE NVEL

MONTANTE: O nvel de montante, o nvel efetivo do reservatrio, pode ser verificado num dos seguintes pontos de medio:

Indicador digital na Sala de Comando;Rgua limnimtrica fixada no entorno da barragem.

JUSANTE: O nvel de jusante, ou o nvel da gua no canal de fuga, pode ser verificado num dos seguintes pontos:

Indicador digital na Sala de Comando;Rgua limnimtrica fixada junto ao canal de fuga.nPROCEDIMENTOS PARA OBTENO, REGISTRO E TRANSMISSO DE DADOS01/06/2015Leitura e Clculos

Devem ser feitos a cada hora:

Leitura dos nveis montante e jusante;

Clculo das vazes turbinadas;

Clculo das vazes vertidas;

Clculo das vazes afluentes;

Verificao do Estado Hidrulico do Reservatrio identificando a situao.

Essas leituras e clculos devem ser feitos com o mximo cuidado, na preciso estipulada.nPROCEDIMENTOS PARA OBTENO, REGISTRO E TRANSMISSO DE DADOS01/06/2015RegistroAs leituras e clculos feitos sero registrados no SAU (Sistema de Acompanhamento de Usinas). Caso o sistema no esteja disponvel as leituras e clculos feitos sero registrados no formulrio intitulado Controle Hidrulico do Reservatrio.

Transmisso dos Dados

ONS

A usina transmitir para o Centro de Operao do ONS - Operador Nacional do Sistema Eltrico as leituras e clculos feitos com frequncia horria.No sendo possvel o contato da Usina com o ONS, as leituras e clculos devero ser transmitidos para um local alternativo (DGH, PCO, outro departamento da TRACTEBEL ENERGIA) que possa retransmitir as informaes ao ONS, com a mesma periodicidade.

PCO

Quando se tratar de uma dessas situaes: Alerta e Emergncia, recomenda-se realizar contato, com um dos gerentes dos departamentos: DGH e PCO, para uma melhor coordenao do repasse das informaes. Tal atribuio poder ser feita pelo Gerente da Usina, Gerente da Operao ou Chefe de Turno.

nPROCEDIMENTOS PARA OBTENO, REGISTRO E TRANSMISSO DE DADOS01/06/2015PROGRAMAS COMPUTACIONAIS PARA ROTINAS DE LEVANTAMENTOS E REGISTROS DE DADOS MDULO DE CLCULO HIDROLGICO SAU

O conceito bsico cadastrar as informaes e efetuar os clculos, de forma que essas informaes estejam disponveis, e que os usurios devidamente autorizados acessem a uma base comum (servidor) onde os dados esto residentes.

Como a usina tem horrios pr-definidos para efetuar os clculos hidrolgicos, esses tambm passam a ser os horrios de transmisso dos dados. Desta forma, os diferentes usurios sabem exatamente o momento de resgatar os dados, tendo assim, acesso s informaes em tempo quase real.

nPROCEDIMENTOS PARA OBTENO, REGISTRO E TRANSMISSO DE DADOS01/06/2015MOVIMENTAO DAS COMPORTASCadastramento de alterao na posio das comportas. Deve ser registrado a hora e minuto do evento, o nvel do reservatrio naquele instante e a abertura que se encontra determinada comporta (em metros).

Funo: Clculo da vazo vertida.

nPROCEDIMENTOS PARA OBTENO, REGISTRO E TRANSMISSO DE DADOS01/06/2015GERAOAtualizao horria do valor de gerao de cada unidade geradora da usina. Essa atualizao automtica a partir da importao dos dados do Sistema de Medio de Energia (SME), que por sua vez, importa os dados do Sistema de Telemedio. Se houver qualquer falha na importao dos dados, os valores de gerao devem ser inseridos manualmente no Sistema.

Funo: Clculo da vazo turbinada.

nPROCEDIMENTOS PARA OBTENO, REGISTRO E TRANSMISSO DE DADOS01/06/2015NVEL DO RESERVATRIO E DO CANAL DE FUGA

Cadastramento dos nveis do reservatrio e canal de fuga. Permite o clculo da queda bruta (m), que juntamente com o valor da energia gerada (MW) servir para determinar a vazo turbinada. O nvel do reservatrio tambm serve para determinar a variao de volume til (hm3) do reservatrio no intervalo de tempo considerado.

Funo: Clculo da vazo turbinada e Volumes (Espera).

nPROCEDIMENTOS PARA OBTENO, REGISTRO E TRANSMISSO DE DADOS01/06/2015ESTADO DAS UNIDADES GERADORAS

Cadastramento das alteraes no estado de operao de uma determinada unidade geradora, registrando a hora e minuto do evento, e o estado assumido, quais sejam: Gerador, Compensador Sncrono, Rodando em Vazio e Parada.

Funo: Clculo do tempo em que a unidade esteve em determinado estado de operao.

nPROCEDIMENTOS PARA OBTENO, REGISTRO E TRANSMISSO DE DADOS01/06/2015CHUVACadastramento do total de precipitao registrada s 07:00 horas de cada dia, em milmetros.

nDIVERSASESTRUTURAS HIDRELTRICA

VIDEO 1 VIDEO 2 nFOTO APOIO101

DESARENADORFUNO O desarenador uma cmara posicionada a montante da estrutura da tomada dgua, destinada decantao da totalidade ou parte do material slido grosso

CONSIDERAES RELEVANTES:

Slidos com granulometria compreendida entre 0,1 mm e 10 mm, transportado pelo escoamento;

nFOTO APOIO102

CAMERA DE CARGAFUNO A cmara de carga a estrutura, posicionada entre o canal de aduo e a tomada dgua propriamente dita, destinada a:

CONSIDERAES RELEVANTES:

Promover a transio entre o escoamento a superfcie livre, no canal de aduo, e o escoamento sob presso no conduto forado;

Aliviar o golpe de arete que se processa no conduto forado quando ocorre o fechamento brusco do dispositivo de controle de vazes turbinadas;

Fornecer gua ao conduto forado quando ocorre uma abertura brusca desse mesmo dispositivo, at que se estabelea, no canal de aduo, o regime permanente de escoamento.

nFOTO APOIO10301/06/2015CAMERA DE CARGA

n104

CHAMIN DE EQUILIBRIOFUNO Eliminar o presso excessiva de dentro do conduto forado. A utilizao de chamins de equilbrio est ligada ao problema da reduo do golpe de arete nos condutos forados e s exigncias da regulao de do grupo turbina-gerador. Os dois problemas so tanto mais agudos quanto maior o comprimento dos condutos forados com relao queda da usina.

CONSIDERAES RELEVANTES:

Amortecer as variaes de presso, que se propagam pelo conduto forado, golpe de arete, decorrente do fechamento rpido do distribuidor da turbina;

Armazenar gua para fornecer ao conduto forado o fluxo inicial provocado pela nova abertura da turbina, at que se estabelea o regime contnuo;

Quando necessrio, a chamin de equilbrio deve ser instalada o mais prximo possvel da casa de fora, para reduzir o comprimento do conduto forado e diminuir os efeitos do golpe de arete.

nFOTO APOIO105

CHAMIN DE EQUILIBRIO

nFOTO APOIO10601/06/2015CHAMIN DE EQUILIBRIO

n01/06/2015PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS NAS USINAS HIDRELETRICASn

GRUPO TURBINAGERADORTOMADA DGUARV RT Auxiliares - Operaon

TOMADA DGUACOMPONENTES TOMADA DGUAn

TOMADA DGUA

BASICAMENTE CONSTITUIDA DOS SEGUINTES EQUIPAMENTOS:

GRADES

COMPORTA SERVIO

CENTRAL HIDRULICA

PAINEL CONTROLE LOCAL

STOP LOGS

nFOTO APOIO111

TOMADA DGUA

GRADES

A grade, no paramento de montante da tomada dgua, visa impedir a entrada de corpos flutuantes que possam danificar os equipamentos.Quando o paramento de montante inclinado, a grade obedece mesma inclinao.

A limpeza da grade pode ser feita manualmente, com o auxlio de Clamishel, oumecanicamente atravs de mquina limpa-grade.

nFOTO APOIO112

TOMADA DGUA

COMPORTAS DE MANUTENO (STOP-LOG)

Dispositivo usado para obstruir o fluxo de gua a montante das comportas servio, com o objetivo de fornecer condies ideias para realizao dos servios de manuteno nas comportas de servio.

As manobras de montagem ou desmontagem do stop-log s podero ser efetuadas com equilbrio de presso e sem fluxo de gua.

nFOTO APOIO113

TOMADA DGUACOMPORTAS SERVIOSA comporta um elemento mvel que atua como um escudo contra a presso da gua e se compe de painis formados por chapa de paramento, patins, rodas, vedao etc.

Painis O painel uma estrutura de ao carbono, constituda principalmente dos seguintes componentes: Chapa de paramento Vigas horizontais

Rodas e patins So os elementos de apoio e guiamento da comporta dentro da ranhura. As rodas tem a funo de reduzir o atrito entre a comporta e as peas fixas de modo a reduzir os esforos de acionamento da comporta. As rodas principais transferem para as peas fixas todo o esforo do carregamento hidrosttico atuante na comporta.

Vedao A vedao o elemento responsvel por conseguir a estanqueidade da comporta e composta por perfis de borracha fixados estrutura da comporta atravs de parafusos, porcas e arruelas de vedao. nFOTO APOIO114

TOMADA DGUACOMPORTAS SERVIOS

nFOTO APOIO115

TOMADA DGUACENTRAL HIDRULICA

A unidade hidrulica, composta por bombas, sensores e vlvulas, responsvel pelo armazenamento e fornecimento de leo ao cilindro hidrulico da comporta. Cilindro hidrulico ou Guinchos Hidraulicos

O cilindro hidrulico o componente responsvel por fazer a abertura da comporta. Quando a comporta se encontra na posio aberta o servomotor est com a haste completamente recolhida, quando ela est na posio fechada o servomotor esta com a haste estendida.O cilindro hidrulico tambm tem a funo de reduzir a velocidade da comporta no fim do curso de fechamento da comporta, para evitar que a comporta se choque contra a soleira.

nFOTO APOIO116

TOMADA DGUA

nFOTO APOIO117

TOMADA DGUAPAINEL DE CONTROLE LOCALO painel de controle da Tomada dgua tem a funo de realizar as operaes de em modo local e em manuteno.

Operao Abertura

Operao Fechamento Normal e de Emergncia (Bloqueio 86H)

Operao de Parada;

Operao de Reposio;

Manuteno

nFOTO APOIO118TURBINAS HIDRULICAS

nFOTO APOIO11901/06/2015Transforma a energia mecnica (a energia de presso e a energia cintica ) de um fluxo de gua, em torque no eixo.

Acoplada a um gerador eltrico, ocorre a transformao da energia mecnica em energia eltrica.CONCEITO DE TURBINA HIDRULICAnTIPOS DE TURBINASTurbina Francis1849

Turbina Pelton 1880

Turbina Kaplan1912

Turbina Bulbo 1933

nTIPOS DE TURBINASDEFINIES: So consideradas mquinas de fluxo motrizes Mquinas de Fluxo

Podem ser classificadas quanto forma dos canais entre as ps do rotor em:

Mquinas de fluxo de ao;

Mquinas de fluxo de reao:nTIPOS DE TURBINASAo

As turbinas de ao no funcionam imersas na gua turbinada, mas sim ao ar livre; a gua encontra a roda mvel (rotor) atravs de jactos, sendo a presso de entrada e de sada iguais.

Reao

As turbinas de reao trabalham no seio da gua turbinada. A gua penetra na roda mvel por toda a periferia, fazendo a descarga paralelamente ao eixo de rotao. Nas turbinas de reao a presso sada inferior entrada. Estas turbinas so normalmente utilizadas para mdias e baixas quedas. Pode-se ainda efetuar a distino, dentro das de reao, entre dois grandes grupos: turbinas radiais e turbinas axiais. Os elementos comuns s turbinas so a cmara de entrada, o distribuidor, a roda mvel (rotor) e o difusor.nTIPOS DE TURBINAS

nTIPOS DE TURBINAS1- A turbina Turgo;

2- A Turbina Pelton (AO);

3- A turbina de fluxo cruzado;

4- A turbina Francis (REAO);

5- A turbina Axial;

6- A turbina sifo;

7- A turbina Kaplan (REAO);

8- A turbina Bulbo (REAO);

9- A bomba centrfuga funcionando como turbina;

10- A turbina de guas correntes.

nCLASSIFICAO DOS TIPOS DE TURBINASA QUEDA LIQUIDA e a VAZO de projeto so os parmetros utilizados para a escolha preliminar do tipo de turbina

HQn126CLASSIFICAO DOS TIPOS DE TURBINAS

QUEDA - mTURBINA4 < H