capitulo iii: estudohidrenergético parte 1clodomirounsihuayvila.weebly.com/uploads/1/0/2/1/... ·...
TRANSCRIPT
TE033 CENTRAIS ELÉTRICASCapitulo III: Estudo Hidrenergético
Parte 1
Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila
Uma usina hidrelétrica (UHE)
VOLUME ÚTILVOLUME ÚTILNA MÁX
NA MIN
afluência
barragem
VERTIMENTO
VOLUME MORTOVOLUME MORTO
Hb
Q
CANALDE FUGA
reservatório
Vazão turbinada
DEFLUÊNCIADEFLUÊNCIA
CONDUTO FORÇADO
3
4
As principais partes de uma usina hidrelétrica
• Barragem ou Represa: É uma estrutura construída no leito de um rio, permitindo acumular água, possibilitando a formação de um lago ou reservatório. Pode ser de terra, enrocamento (blocos de rocha compactados), alvenaria ou concreto.
• Casa de Força ou de Máquinas: Local de onde se opera a usina. Neste local são instalados os geradores, as turbinas e equipamentos auxiliares.
• Vertedouro: Nos períodos de cheias, possibilita o controle do nível da água do lago (reservatório). Pode ter ou não comportas.(reservatório). Pode ter ou não comportas.
• Tomada d’água: Responsável pela captação da água para fazer girar a turbina . Equipada com comportas de fechamento e grades de proteção (proteção contra a passagem de elementos estranhos pela turbina).
• Conduto Forçado: É a canalização/tubulação que conduz água, sob pressão, para as turbinas. Podem ser externos ou subterrâneos.
• Canal de Fuga: Local de saída da água após movimentar as turbinas.
• Subestação Elevadora: Instalações onde se recebe a energia elétrica gerada pela usina, transformando-a em alta tensão, para que possa ser transportada pelas linhas de transmissão a grandes distâncias.
5
Barragem ou Represa
Vertedouro
Represa: Escada para peixes
As represas de GravidadeCuja estabilidade é garantida principalmente pelos esforços de gravidade (peso próprio);
Barragem de contrafortes
10
Barragem de arco
Barragens em abóbadas
12
INTRODUÇÃO
● Conceitos e convenções para que os estudos da
implantação das CH possam ser realizados.
● Calculo de cotas, volumes, riscos, quedas, potências.● Calculo de cotas, volumes, riscos, quedas, potências.
● Reservatórios, hidrologia aplicada à geração, níveis e
quedas dos aproveitamentos, vazões e potências.
1 RESERVATÓRIOS
● Tem grande importância pelos seus aspectos energéticos
e ambientais.
● A barragem, a fixação da sua altura e o consequente
volume do reservatório é um estudo técnico-econômico
que envolve outros aspectos socioambientais, de que envolve outros aspectos socioambientais, de
mercado, volume de regularização e localização da
tomada da água.
● Regularização: O volume útil do reservatório pode servir
para armazenar água em um período de excesso hídrico
para que a mesma seja usada no período de carência.
1 RESERVATÓRIOS
● Assim a capacidade de um reservatório deve ser
dimensionada segundo o ciclo que se deseja regularizar :● Ciclos de carga
● Regularização diária
● Regularização semanal● Regularização semanal
● Ciclos hidrológicos● Regularização anual
● Regularização plurianual
• Características dos ciclos: Tempo de regularização – tr e,
tempo de enchimento- te
1 RESERVATÓRIOS
● Estes tempos podem ser calculados assim:
Q
Vt
P
Et u
e
a
r ==
● : Capacidade energética do armazenamento do ciclo
de carga
● : Potencia média do ciclo de carga.
● : Vazão média do ciclo hidrológico ou VMLT
QP
)/( 3smQ
)(kWhEa
)(kWP
● Geralmente, os reservatórios que apresentem valores
pequenos destes tempos, são denominados reservatórios a
fio de água independentemente de seus volumes. Ex. CH
Itaipu.
● As PCH quase sempre são a fio de água .
Fonte: De Souza, 2009 Fonte: De Souza, 2009
Fonte: De Souza, 2009
Fonte: De Souza, 2009
Fonte: De Souza, 2009
1 RESERVATÓRIOS
● Volume intermediário ou útil- Vu é o volume de
reserva energética a ser utilizada na regularização;
● Volume Inferior ou morto- Vm- Volume que nunca será
utilizado. Em raras vezes o reservatório terá seu nível
abaixo da cota de nível mínimo normal – hmn.
● Volume superior o de espera –Ve o qual está limitado por
hcn e pela cota do nível correspondente á cheia
excepcional ou máxima maximorum – hcm.
● Há uma relação biunívoca entre cota do reservatório e
volume acumulado o qual dá origem denominada curva
cota-volume.
1 RESERVATÓRIOS• Obtido as áreas – Ai, o volume armazenado Va associado a
cada cota – h será calculado:
))((5,0 111
−−
=
−+= ∑ iii
n
i
ia hhAAV
Fonte: De Souza, 2009Fonte: De Souza, 2009
1 RESERVATÓRIOS
• A curva cota - volume éfundamental para osestudos de regularização,motivo pelo qual devemotivo pelo qual deveser feito com a maiorprecisão/exatidãopossível.
Fonte: De Souza, 2009Fonte: De Souza, 2009
2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO
● A hidrologia aplicada à geração de energia elétrica objetiva fornecer dados e
métodos para os estudos energéticos, de segurança operativa e também para
outros fins. Assim, os estudos das cheias máximas servirão para o
dimensionamento dos extravasores, obras de desvio e operação com risco
controlado do reservatório;
● Os estudos de vazão mínima são importantes para a fixação do número de grupos
geradores, tipo de turbina hidráulica e operação da central hidrelétrica, sob o pontogeradores, tipo de turbina hidráulica e operação da central hidrelétrica, sob o ponto
de vista técnico, econômico e ambiental;
• Todos os estudos dependem do horizonte que se quer estabelecer (curto, médio, ou longo prazo), estando o risco diretamente ligado a ele;
• Deves-se ter sempre em mente que quaisquer que sejam os métodos utilizados sempre serão considerados os conjuntos de dados obtidos no passado.
• Os estudos serão desenvolvidos sempre considerando-se o que ocorreu no período tomado como base e que este se repetirá em períodos iguais no futuro;
• Como os estudos envolvem tratamentos estatísticos, o período considerado deverá conter sempre um número grande de dados.
2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO:POSTOS FLUVIOMETRICOS
● Levantar e armazenar dados hidrométricos é de extrema
importância. No Brasil (ANA, ONS).
● Com base ao histórico de dados, e utilizando-se recursos
estatísticos, podem ser simulados milhares de outras possibilidades
de sequencia de vazões para cada aproveitamento.
● A origem destes dados são os postos fluviométricos, que permite● A origem destes dados são os postos fluviométricos, que permite
fazer as medições da altura da lamina da água (ha) em relação à
vazão (Q), o que dará origem através de regressão linear á curva –
chave do posto fluviométrico.
● Destaca-se a importância de se manter os postos fluviométricos
existentes , instalar novos e sempre que é possível, automatizar seu
funcionamento ( por exemplo Telemetria com transmissão on line o
via satélite)
2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO:POSTOS FLUVIOMETRICOS
Fonte: De Souza, 2009
Fonte: De Souza, 2009