TE033 CENTRAIS ELÉTRICAS Capitulo III: Estudo Hidrenergético Parte 2. Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila

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1 TE033 CENTRAIS ELÉTRICAS Capitulo III: Estudo Hidrenergético Parte 2 Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila

2 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: SÉRIES TEMPORAIS Instala-se postos fluviométricos em locais do curso da agua onde provavelmente, será construído uma CH. Por exemplo para a casa de máquinas a curva-chave local é de fundamental importância no posicionamento das TH, consequentemente, todos os demais componentes do GG e do sistema de proteção contra as cheias. Leituras feitas ao longo do dia. Valores médios diários: Para estudos de vazões extremas mínima e máxima). Valores médios mensais: Para analise hidrenergética da CH.

3 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: SÉRIES TEMPORAIS Área de drenagem de um rio: É área da superfície do solo que contém o rio e seus afluentes, delimitada pela linha divisória de águas capaz de coletar a água das precipitações e conduzi-las ao rio. Área de drenagem em uma seção P de interesse de um rio: É a parte da área de drenagem deste rio a montante de seção de interesse.

4 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: SÉRIES TEMPORAIS Fonte: De Souza, 2009

5 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: SÉRIES TEMPORAIS Vazão especifica ou contribuição Unitária: É a relação entre a vazão de interesse e a área de drenagem posto fluviométrico. Transposição de vazões. q Q A d [ m 3 /( s km Deflúvio: É a vazão integralizada volume acumulado no período de interesse. Estudos de regularização. V 2 1 Carga hídrica: É a relação entre o deflúvio e a área de drenagem do posto fluviométrico. Sintetização de vazões. h a h t t V A Q ( ) d a d [m] 2 )] [ hm 3 ]

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7 Vazão Q (m3/s) Vazão especifico q Qmax Qmin Deflúvio Va Carga hídrica hh m Altura média da lámina da água (H) m Fonte: De Souza, 2009

8 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: TRASPOSIÇÃO DE VAZOES Geralmente, em estudos para implantação de CH, é não ter se o histórico de vazões para o local de interesse. Nesse caso é necessária a transposição de dados de outros postos fluviométricos, que, em principio devem estar próximos e terem características semelhantes(área de drenagem, topografia, geologia, cobertura vegetal), à bacia do posto objeto de estudo. O ideal é se buscar bacia postos a montante e a jusante, dentro da mesma bacia. A transposição tem por base, em principio, a hipótese de se ter vazões especificas iguais nas bacias.

9 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: TRASPOSIÇÃO DE VAZOES A Vazão no local de interesse pode ser calculado por: Q i A A di d. Q s [ m 3 / s] Onde i indica o posto de interesse e s o posto semelhante. Quando se tem posto fluviométricos distantes: Q i a A b di [ m 3 / s]

10 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: TRASPOSIÇÃO DE VAZOES Aplicando o método dos mínimos quadrados : Q 0,18612 A 0,71805 d [ m 3 / s]

11 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: ESTATÍSTICA DE VAZOES- Fluviograma Fonte: De Souza, 2009

12 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: ESTATÍSTICA DE VAZOES- Fluviograma Representa as vazões (médias diárias, semanais mensais ou anuais, máximas e mínimas) em função do tempo. Posto santa Rosa, área de drenagem km^2 no rio Paracatu. Nos 10 anos a máxima vazão media mensal ocorreu em fevereiro de 1966 (628 m^3/s), a média mínima em agosto de Maiores vazões aparecem entre novembro e março, em quanto os períodos de menores vazões ocorrem sempre entre maio e setembro de cada ano.

13 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: ESTATÍSTICA DE VAZOES- CURVA DE DURAÇÃO Curva de duração, permeância ou frequência acumulada de vazões, fornece o tempo ou fração do período em que ocorreram vazões iguais ou superiores à fixada. Isto é, mostra a probabilidade de uma dada vazão ser igualada ou superada.

14 Fonte: De Souza, 2009

15 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: ESTATÍSTICA DE VAZOES- CURVA DE DURAÇÃO Vazão firme Q95 (duração de 95% do tempo total) >= Qmin. Q95= 23,7 m 3 /s ; Qmin=Q100= 21 m 3 /s Qm=141,4 m 3 /s com duração de 33% do período. Qm > Q50 (73 m 3 /s)

16 Fonte: De Souza, 2009

17 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: ESTATÍSTICA DE VAZOES- Períodos critico Existem períodos, determinados em função das condições hidrológicas ao longo do tempo, de fundamental importância nos estudos hidrenergéticos de implantação de CH. Período Critico: Usado para estudos de regularização total com uma só vazão média, desde o instante em que o reservatório esta em seu nível máximo até o instante em que alcança seu nível mínimo, sem que neste período tais níveis sejam alcançados.

18 Regularização das vazões As vazões naturais dos cursos de água tem uma natureza extremamente variável. As grandes variações, podem apresentar características catastróficas. Nessas condições, será muito difícil projetar um aproveitamento hidráulico pois, se escolhermos turbinas para vazões iguais às mínimas, grandes quantidades de energia não seriam aproveitadas. Por outro lado, turbinas dimensionadas para vazões maiores ficariam sem produzir sua capacidade durante longos períodos. Como é, em geral, possível substituir as sucessões de vazões naturais, altamente variáveis, por uma sucessão de vazões mais regulares, e portanto mais úteis, efetua-se a regularização, ou regulação das vazões; 18

19 Regularização das vazões A fim de se efetuar a regularização das vazões de um rio e necessário que se disponha de um reservatório para acumular a água nos períodos das chuvas e restituí-la, juntamente com as vazões naturais que chegam ao reservatório, na época das secas. Dependendo do volume de água armazenável, ou seja, da capacidade do reservatório, podemos conseguir uma regularização semanal, anual ou plurianual, pela qual podemos substituir a sucessão de vazões naturais anuais ou plurianuais por uma única vazão, constante durante todo o período abrangido; Por isso a regularização, para fins de aproveitamentos hidrelétricos, é conveniente, pois permite um dimensionamento das turbinas para um melhor aproveitamento da energia hidráulica, que será toda aproveitada, de forma regular 19

20 Regularização das vazões Em reservatórios menores não teremos uma única vazão regularizada, porém uma sucessão delas, de durações variáveis. Um aproveitamento integral exige o dimensionamento das máquinas para a maior vazão regularizada e um fracionamento maior das unidades, pois durante certas épocas as vazões disponíveis serão bem menores. Somente um apurado estudo de viabilidade econômica e socioambiental poderá indicar qual a potência a ser instalada, visando primordialmente a obtenção do menor preço por kwh gerado e com mínimos impactos socioambientais. 20

21 Regularização das vazões Quando as condições locais não permitirem a ocupação de grandes áreas, os volumes acumuláveis serão pequenos e muitas vezes deveremos contentar-nos com uma regulação semanal. Para se efetuar os estudos de regulação das vazões de um rio, é de fundamental importância os dados precipitação pluviométrica 21

22 Regularização das vazões: Diagrama de Rippl Denominamos curva de massa das vazões ou diagrama de Rippl, em homenagem ao engenheiro austríaco que primeiro a utilizou em 1882, o gráfico dos valores acumulados de volume ou deflúvio (dv = Qdt) representados em ordenadas e tendo os tempos em abscissas. V Q t f t 1 dv dt Q. dt t t f 1i ; Q Q i Y X. t i 22

23 I Regularização das vazões (continuação) Tabela 2 - Tabela com registros de vazões médias mensais Com os valores da Tabela acima constrói-se o diagrama de Rippl, mostrado na Figura, no slide seguinte. 23

24 Regularização das vazões (continuação) A reta AB na Figura representa uma vazão constante Q = 779,77 m 3 /s; Se fosse exigida permanentemente a vazão de 779,77 m 3 /s o rio só teria condições de fornecer entre o tempo corresponde a AC e DB, já que entre C e D todos os pontos da curva apresentam menor coeficiente angular; Vale observar que esta curva é de fundamental importância no estudo de regularização de cursos de água, de armazenamento de água e muitos outros. Figura 8 - Diagrama de Rippl 24