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2 edio

2 edioUtilidadesUTILIDADES 2008 Petrobras Petrleo Brasileiro S.A.Todos os direitos reservadosPetrleo Brasileiro S.A. - PETROBRASAvenida Chile, 65 20 andar Ala Norte SALA 2001CEP: 20031-912 Rio de Janeiro RJRevisado e Atualizado por:

FERNANDO POCHMANN DE MAGALHAESUN REDUC

REDUC/ER

EDUARDO GOMES SANTOS

UN REDUC

REDUC/ER

ndice

INTRODUO 08

(a) Energia eltrica 08

(b) gua 09

(c) Vapor 10

(d) Ar comprimido 11

SISTEMAS ELTRICOS 12

(a) Introduo 12

(b) Subestao de recepo 12

(c) Nveis de tenso 13

(d) Transformador com comutador de tapes automtico 13

(e) Transformadores de medio 14

(f) Transformadores de proteo 14

(g) Chaves seccionadoras 15

(h) Disjuntores de alta-tenso 15

(i) Fontes Geradoras16

(j) Turbogeradores17

(l) Sistema de excitao 18

(m) Formas de excitatriz 18

(n) Barramentos distribuidores de carga 19

(n.1) Descrio geral 19

(n.2) Barra de sincronismo 19

(n.3) Reatores da barra de sincronismo 19

(n.4) Painel dos alimentadores de 13,8kV 20

(n.5) Sincronismo 20

(o) Fator de potncia 23

(o.1) Fundamentos tericos 23

(o.2) Conceito24

(p) Subestao de rea25

(p.1) Descrio25

(p.2) Painis de distribuio de carga26

(p.3) Primrio seletivo26

(p.4) Secundrio seletivo27

(p.5) Configurao U fechado27

(p.6) Configurao U aberto27

(p.7) Configurao LA ou LB 28

(q) Sistema de corrente contnua 28

(q.1) Descrio29

(r) Sistema de UPS (inversores)30

(r.1) Descrio30

(s) Rels de proteo31

(s.1) Seletividade32

(s.2) Coordenao32

(s.3) Principais rels usados na proteo32

(t) Rejeio de carga 34

(t.1) Introduo 34

(t.2) Descarte eltrico 34

(u) SCMD 35

(u.1) Introduo35

(u.2) Objetivos do SCMD 35

(u.3) Funes do SCMD 36

(u.4) Diferenas entre SDCD e SCMD 36

SISTEMAS DE GUAS37

(a) Captao37

(b) Impurezas da gua e suas conseqncias38

(c) Tratamento geral da gua42

(c.1) Clarificao43

(1.1) Impurezas43

(1.2) Coagulao e tipos de coagulantes43

(1.3) Floculao 43

(1.4) Sedimentao 43

(1.5) Funcionamento de um clarificador44

(1.6) Teste de jarro46

(c.2) Desinfeco48

(2.1) Processos fsicos49

(2.2) Processos Qumicos49

(2.2.1) Clorao49

(2.2.2) Fatores que influenciam na desinfeco

51

(2.2.3) Influencia do pH na reao

51

(2.2.4) Teoria do break-Point

51

(2.2.5) Pr-clorao 52

(2.2.6) Ps-clorao52

(c.3) Filtrao52

(c.4) gua para fins industriais54

(4.1) Desclorao55

(4.2) Desmineralizao55

(4.3) Osmose reversa60

(4.4) Ultrafiltrao61

(4.5) Reuso nas estaes de tratamento de gua62

(c.5) Tratamento de Efluentes Hdricos65

(5.1) Processos Fsicos66

(5.2) Processos Biolgicos67

(5.3) Reuso nas estaes de tratamento de efluentes69

(5.4) Reflexo70

(d) Tratamento de gua para caldeira71

(d.1) Desaerao e Tratamento de condensado (tratamentos externos)72

(d.2) Tratamento Interno73

(d.3) Parmetros de controle74

(d.4) Alimentao de produtos qumicos74

(e) Tratamento de gua de refrigerao74

(e.1) Sistemas abertos75

(e.2) Sistemas semi-abertos de recirculao76

(e.3) Sistemas fechados76

(e.4) Termos usuais em sistemas de refrigerao76

(e.5) No conformidades na gua de refrigerao77

(e.6)Objetivos dos tratamentos83

SISTEMAS TRMICOS E DE AR COMPRIMIDO89

(a) Sistemas Trmicos89

(a.1) Vaporizao da gua89

(a.2) Propriedades do vapor dgua90

(a.3) Cuidados no manuseio do vapor90

(a.4) Distribuio do vapor 92

(a.5) Condensado98

(a.6) Isolamento trmico104

(b)Ar comprimido 105

(b.1) Ar comprimido para instrumentos105

(b.2) Ar comprimido de servio106

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 107

FigurasSISTEMAS ELTRICOSFigura 1Diagrama geral12

Figura 2Vista geral da subestao receptora 13

Figura 3Vista do transformador de fora 13

Figura 4Vista do transformador de potencial 14

Figura 5Vista do transformador de corrente 14

Figura 6Vista da chave seccionadora 15

Figura 7Vista do disjuntor 15

Figura 8Vista geral da turbina16

Figura 9Vista da turbina de extrao/condensao desmontada16

Figura 10Turbinas de alta presso 17

Figura 11Diagrama simplificado do sistema de excitao 19

Figura 12Seqncia de fases 20

Figura 13ngulo de fases21

Figura 14Freqncia21

Figura 15Tenses22

Figura 16Fator de potncia 23

Figura 17Vista geral da subestao de processo 26

Figura 18Primrio seletivo 26

Figura 19Configurao U fechado 27

Figura 20Configurao U aberto 28

Figura 21Configurao LA ou LB 28

Figura 22Banco de baterias 29

Figura 23Esquema do banco de baterias 29

Figura 24Esquema do UPS30

Figura 25Exemplo de tela do SCMD 35

Figura 26Arquitetura da rede do SCMD 36

SISTEMAS DE GUAS

Figura 1Esquema geral do tratamento da gua em uma refinaria 42

Figura 2Detalhe do desaerador72

Figura 3Deposio de CaCO3 85

SISTEMAS TRMICOS E DE AR COMPRIMIDO

Figura 1Vaporizao da gua89

Figura 2Jato de vapor 90

Figura 3Balano termeltrico diagrama simplificado 98

Figura 4Diagrama de bloco da central de ar comprimido106

TabelasSISTEMAS ELTRICOS

Tabela 1Vantagens dos rels de proteo 31

SISTEMAS DE GUAS

Tabela 1As impurezas e suas conseqncias 39

Tabela 2Impureza versus tratamentos40

[Introduo: (a) Energia EltricaEnergia a propriedade que permite a um sistema realizar trabalho. A energia pode assumir vrias formas: potencial, mecnica, qumica, eletromagntica, eltrica, calorfica, etc. Estas vrias formas de energia podem ser transformadas umas nas outras.A energia eltrica, ou eletricidade, a designao dos fenmenos em que esto envolvidas cargas eltricas. Ela pode ser gerada atravs de fontes renovveis de energia (a fora das guas e dos ventos, o sol e a biomassa), ou de fontes no renovveis de energia (combustveis fsseis e nucleares). No Brasil, onde grande o nmero de rios, a opo hidrulica mais utilizada para gerao de energia, sendo apenas uma pequena parte gerada a partir de combustveis fsseis ou em usinas termeltricas.As partes principais de uma usina hidreltrica so: A barragem, que tem por funo barrar o fluxo da gua do rio, represando-a; As comportas e o vertedouro, que controlam o nvel de gua da represa, evitando transbordamentos; e A casa de mquinas, onde esto instalados os geradores acoplados s turbinas. Para transformar a fora das guas em energia eltrica, a gua represada passa por dutos forados, gira a turbina que, por estar interligada ao eixo do gerador, faz com que este entre em movimento e gere a eletricidade.

No caso de uma usina termeltrica, temos uma combinao diferente. Temos um gerador de vapor de alta presso, onde queimado o combustvel para a produo do vapor. O jato de vapor extrado da caldeira gira a turbina que, por estar interligada ao eixo do gerador, faz com que este entre em movimento e gere a eletricidade.

Aps ser gerada, a energia eltrica conduzida por cabos at a subestao elevadora, onde transformadores elevam o valor da tenso eltrica. Nesse nvel maior de tenso, a eletricidade pode percorrer longas distncias pelas linhas de transmisso, sustentadas por torres, at chegar nas proximidades de onde ser consumida.

Antes disso, a energia eltrica precisa ser reduzida na subestao abaixadora atravs de transformadores. Em seguida, ela percorre as linhas de distribuio, que podem ser subterrneas ou areas. Finalmente, a energia eltrica transformada novamente para os padres de consumo local e chega s residncias e a outros estabelecimentos.(b) gua

O aumento populacional e o desenvolvimento humano impem uma necessidade cada vez maior dos recursos hdricos. O controle e a posse dos corpos dgua geram inmeros conflitos, uma vez que a gua limita o desenvolvimento sustentvel em funo de ser um recurso natural, no-renovvel e finito.O uso irracional da gua em quantidade superior ao volume disponvel gera escassez, principalmente porque a qualidade determina seu uso, em especial o abastecimento da populao. Por esse motivo, tem crescido a utilizao de guas subterrneas para uso no residencial, na totalidade ou em conjunto com as guas superficiais.Indubitavelmente, sem os recursos hdricos no existe vida e conseqentemente da gua depende o desenvolvimento scio-econmico de uma regio. Ela est presente em toda a biosfera, no solo, no ar e nos seres vivos. Presume-se que cerca de um milho e meio de Km3 no nosso planeta sejam formados por gua, sendo que desse total somente 3% so gua doce, e 97% correspondem gua salgada. A distribuio de gua doce, por sua vez, d-se na seguinte proporo: 77,2% formam as calotas polares, 22,4% guas subterrneas e somente 0,4% formam os rios e lagos. Os rios, mares e oceanos no reconhecem fronteiras, e so fontes inesgotveis de vida. A gua precisa ser entendida como bem finito e escasso, cuja dis