Aproveitamento Hidráulico em Barragens e Estruturas Existentes XXIII SNPTE 19/10/15

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1 Aproveitamento Hidráulico em Barragens e Estruturas Existentes XXIII SNPTE 19/10/15

2 Andritz Visão Geral A empresa ANDRITZ AG, Graz, Áustria (sede do Grupo). Mais de 220 empresas de produção e de serviços no mundo inteiro. Equipamentos Eletromecanicos para Usinas Hidroelétricas Participação no Grupo ANDRITZ: 30-35% do OI Equipamentos para produção de papel, polpa e caldeiras Participação no Grupo ANDRITZ: 30-35% do OI Empregados: Mais de Dados de Referência Entrada de Pedidos: milhões de euros Faturamento: milhões de euros Prensas para moldagem (Shuler), sistemas de produção de aço inox, carbono e metal não ferroso, plantas forno industrial Participação no Grupo ANDRITZ: 25% do OI Equipamentos para separação de solidos e liquidos, alimenstos para animais e biomassa Participação no Grupo ANDRITZ: 10% do OI O lucro líquido: 210 milhões de euros

3 Andritz Hydro Organização ANDRITZ HYDRO Large Hydro Compact Hydro Serviços & Reabilitações Bombas Turbo gerador Áreas dentro da ANDRITZ HYDRO 3

4 Andritz Hydro Fornecimento From Water to Wire Da água até a linha de Transmissão Barragem 2 Conduto forçado 3 Válvula de fechamento 4 Turbina 5 Gerador 6 Comando, controle e proteção 7 Instalação de distribuição de média tensão 8 Transformador 9 Instalação de distrib. alta tensão (GIS) 10 Linha de transmissão 3 4 4

5 Andritz Hydro Nossa História Mais de 170 anos de experiência em fornecimentos para a indústrias de energia hidrelétrica, bem como intensiva atividade de pesquisa, constituem a sólida base de nossa capacidade. Charmilles Pelton Water Wheel Baldwin-Lima-Hamilton J.P. Morris VOEST Hydro Vevey VOEST MCE Bouvier VA TECH HYDRO Ateliers de Construction Méchanique de Vevey (ACMV) Pichlerwerke Escher Wyss Bell Sulzer Hydro C.E.G.B. SAT ELIN Waplans Møller Tampella Andritz Andritz VA TECH HYDRO KVAERNER GE HYDRO inepar GE HYDRO English Electric KMW Finnshyttan NOHAB Boving KAMEWA Dominion Engineering Sorumsand Veksted 5

6 Andritz Presença Mundial Hammerfest Jevnaker Glasgow Nälden Västerås Tampere Moscow Vancouver Spokane Lewiston Lachine Ravensburg Praha Pointe Claire Vevey, Kriens Vienna, Linz, Peterborough Grenoble Weiz, Graz, Schio Chambly Tiszakécske Porto Madrid Charlotte Morelia Kiev Tbilisi Ankara Teheran Faridabad Bhopal Chengdu Hanoi Yangon Beijing Hangzhou Foshan Manila Bogota Caracas Lima Araraquara Araçatuba Sao Paulo Johannesburg Kuala Lumpur Jakarta Santiago de Chile Melbourne Escritórios Fábricas Escritórios com Fábrica Christchurch 6

7 Andritz Hydro Aproveitamento Hidráulico em Barragens e Estruturas Existentes

8 Andritz Hydro Introdução As soluções de aproveitamento hidráulico podem ser separadas em três diferentes classes: Soluções Convencionais: PIT; Viabilizar aproveitamentos Bulbo hidráulicos ainda não Francis utilizados; Soluções Compactas Baixa queda: Belt Driven Bulb Turbine Vazões Sanitárias; Bevel Gear Bulb Turbine Axial Bulb Turbine Instalações existentes cuja Ecobulb a instalação de uma Micro e Mini Soluções: solução convencional não Mini Compact Hydros; é viável; Turbina Helicoidal; Hydromatrix Turbina Reversível;

9 Andritz Hydro Aproveitamento Hidráulico em Barragens Existente Soluções Convencionais: Maiores intervenções civis; Longo prazo de instalação; Solução estabelecida no projeto inicial da usina; Soluções Compactas Aplicações em Baixas Quedas: Solução completa para empreendimentos menores, até 30MW; Soluções similares as convencionais, porém com menor impacto civil e ambiental; Sistema modular; Micro e Mini Soluções: Solução com pequena intervenção civil; Não há a necessidade da construção de uma casa de força; Viável onde as turbinas convencionais não são aplicáveis.

10 Andritz Hydro Conceitos Gerais Agua Rio, lago, represa Civil Barragem, conduto forçado, tomada d agua Turbina Turbina, válvula de entrada, regulador de velocidade Gerador Gerador AT + BOP e Auxiliares Automação, sistemas elétricos, Sistema de resfriamento,... Média Voltagem Transformador de media voltagem, linha de transmissão Linha de Transmissão Consumidor

11 Andritz Hydro Soluções Compactas Aplicações em Baixas Quedas

12 Andritz Hydro Aproveitamento Hidráulico em Barragens e Estruturas Existentes Belvel Gear Bulb Turbine H = 2 a 12m Q = 6 a 50m3/s P = até 2.600kW Compact PIT H = até 12m Q = até 100 m3/s P = até kW Belt Driven Bulb Turbine H = 2 a 5m Q = 6 a 25m3/s P = até 600kW Compact Bulb H = até 18m Q = 15 a 100m3/s P = até kW

13 Andritz Hydro Aproveitamento Hidráulico em Barragens e Estruturas Existentes - BGB Projeto: Yeoju, South Korea Grandes variações de vazão: 168 a 424m 3 /s Quedas variando de 3,26 a 5,70m; Aplicação de 8 BGB ao invés de 3 PIT; Aplicação: P = 1,4MW por máquina Q = 29 a 50 m3/s Redução em 3m de escavação; Produção anual de 80GWh; Maior flexibilidade operacional;

14 Andritz Hydro Aproveitamento Hidráulico em Barragens e Estruturas Existentes Projeto: Olympia, Pakistan Turbina: Bevel Gear Bulb Turbine Planta com 12 comportas; Aplicação: H = 4,5 a 4,95m Q = 50 a 130 m3/s Andritz Hydro

15 Andritz Hydro Mini Compact Hydro Alta performance a partir de modelos existentes Equipamentos Standards Modulo standard de automação e sistemas elétricas Mini Compact -Hydro

16 Andritz Hydro Mini Compact Hydro Novas equipamentos eletromecânicos standards; Potencia de 20 a 5000kW; Alta Performance garantida, produtos baseados em modelos existentes e testados; Vantagens: Menor numero de componentes; Menor risco a partir da aplicação de soluções testadas; Componentes pré-montados diminuindo custo e risco da montagem em campo; Redução de tarefas de projeto (engenharia, fabricação, montagem e comissionamento)

17 Andritz Hydro Mini Compact Hydro Kaplan - 7 diferentes tipos de solução Kaplan AET: Queda: 2 a 6m Potência: 20 a 300kW Kaplan AES Queda: 2 a 4m Potência: 20 a 300kW Kaplan ADVG: Queda: 5 a 26m Potência: 50 a 1500kW Kaplan ADC: Queda: 2 a 6m Potência: 20 a 300kW Kaplan ADCM: Kaplan ADCM: Kaplan ADCM: Queda: 2 a 18m Queda: 2 a 8m Queda: 5 a 26m Potência: 200 a 1500kW Potência: 50 a 300kW Potência: 50 a 1500kW

18 Andritz Hydro Mini Compact Hydro Francis: Diâmetros de 300 a 1200mm; 6 tipos de caixa espiral combinados com 20 modelos de perfil; Eixo vertical ou horizontal; Quedas: 10 a 150m Potência: 50 a 3000kW

19 Andritz Hydro Mini Compact Hydro Pelton: De 1 a 3 jatos; 8 tamanhos diferentes de injetores combinados com 20 tipos diferentes de carcaça; Eixo vertical ou horizontal; Quedas: 60 a 800m; Potência: 50 a 5000kW; Aplicações especais para aguas potáveis;

20 Andritz Hydro Mini Compact Hydro Gerador: Síncrono ou assíncrono; Horizontal ou vertical; Resfriado a ar ou a água; Excitação brushless; Sistemas elétricos: A ANDRITZ fornece a solução completa, como cabos, transformadores, automação: Diminuição no prazo de entrega; Menor numero de problemas com o fornecimento e um design otimizado; Sistemas modulares; Soft start-up;

21 Andritz Hydro Micro e Mini Soluções Turbina Helicoidal Turbina Reversível Hydromatrix

22 Andritz Hydro Micro e Mini Soluções As Micro e Mini Soluções são eficazes em aproveitamentos onde as turbinas convencionais e standarts não são economicamente viáveis; As 3 soluções se completam, preenchendo a região não alcançada pelas turbinas convencionais; Turbinas sem um sistema de regulação de vazão; *Vazões Unitárias

23 Andritz Hydro Micro e Mini Soluções de Geração Hidrelétrica Turbina Helicoidal Turbina Helicoidal

24 Turbina Helicoidal Principio de Funcionamento A turbina helicoidal é montada inclinada, tendo suas extremidades contato com os níveis montante e jusante do rio; A pressão estática da água provoca o movimento rotativo das hélices, permitindo o fluxo d'água de forma controlada; A energia mecânica é transferida para o gerador através de um multiplicador de velocidade; Voltada ao aproveitamento em pequenas barragens.

25 Turbina Helicoidal Principio de Funcionamento - Gerador Gerador síncrono ou assíncrono; Possibilidade de se adaptar o gerador a freqüência da rede, dispensando o sistema de regulação; Possibilidade de se utilizar um inversor de freqüência: Para controlar os níveis de água; Locais onde não exista uma rede ou a mesma seja instável; A conexão entre a turbina e o gerador se da através de caixa de engrenagens.

26 Turbina Helicoidal Faixa de Operação Turbina Helicoidal Queda Vazão Potência até 10m até 10 m3/s até 500kW Solução aplicável em baixas quedas e vazões, com potências de até 500kW Alto rendimento em cargas parciais.

27 Turbina Helicoidal Aplicações Barragens; Saída de água limpa em instalações de tratamento de água e esgotos; Substituição de turbinas antigas; Represas de irrigação; Transposições de água;...

28 Turbina Helicoidal Vantagens Comparação da intervenção civil entre uma solução convencional e a turbina helicoidal: Casa de Força Solução maior complexidade Escavação

29 Turbina Helicoidal Vantagens Robusta; Resistente ao Desgaste; Manutenção Mínima e operação automatizada; A passagem da água não requer intervenção no curso natural do rio; Obra Civil de pequeno porte e não necessita escavação; Tempo reduzido de instalação; Ambientalmente amigável. Pesquisa científica feita por orgão independente aponta que os peixes desde os menores com 8cm até os maiores com 58cm conseguem passar pela turbina sem sofrer ferimentos.

30 TALMÜHLE Dados Técnicos: Vazão: 1000 l/s Queda: 2,50 m Potência: 17,70 kw Data do fornecimento: 2006

31 MESCHEDE Dados Técnicos: Vazão: 1000 l/s Queda: 2,0 m Potência: 14 kw Data do fornecimento: 2005

32 KRECHTING Dados Técnicos: Vazão: 2800 l/s Queda: 2,5 m Potência: 49,10 kw Data do fornecimento: 2006

33 Andritz Hydro Micro e Mini Soluções de Geração Hidrelétrica Turbina Reversível Turbina Reversível

34 Turbina Reversível Produto Mini turbinas aplicadas para fins pessoais ou industriais; Produto standard voltado a grandes quedas; Turbinas com um design robusto, com alta resistência ao desgaste, longo ciclo de vida, alta eficiência e facilidade de manutenção; Design de bomba operando como turbina 34

35 Turbina Reversível Características Construtivas 35

36 Turbina Reversível Faixa Operativa Bomba-Turbina Queda até 80m Vazão até 6 m3/s Potência até 2 MW 36

37 Turbina Reversível Aplicações Fluido: Água Potável; Esgoto; Particulado em suspensão; Aplicações: Como turbina de recuperação; Substituição de válvulas redutoras de pressão; Pequenas gerações hidroelétricas; Fornecimento de energia em locais isolados. 37

38 Turbina Reversível Vantagens Aproveitamento eficiente de pequenos aproveitamentos hidrelétricos; Baixa submergência requerida; Design compacto e flexível; Sistema de montagem modular: Experimentada e testada; Alta disponibilidade; Projeto de desgaste robusto e resistente; Operação otimizada em cargas parciais: Vibração reduzida; Redução na emissão de ruídos. 38

39 Turbina Reversível Características Construtivas Válvula: Controla o nível ou serve como válvula de emergência; Painel: Distribuição de tensão; Equipamentos de proteção; Controle eletrônico; Gerador: Operação síncrona operação isolada); Assíncrona (operação em paralelo) 39

40 Turbina Reversível Exemplo de uma Possível Instalação Limitantes: HWL=746,5m Vazão Espaço nos vãos Hg = 18m Energia a ser gerada Possibilidade de se criar uma casa de força Solução: 4 ou 5 máquinas; Vazão total =~ 25m3/s Queda = 18m Eficiência =~ 85% P=3.75MW 40

41 Turbina Reversível Exemplo de uma Possível Instalação 4 ou 5 Máquinas de 6m3/s 41

42 Turbina Reversível Exemplo de uma Possível Instalação 42

43 Andritz Hydro Micro e Mini Soluções de Geração Hidrelétrica Hydromatrix Hydromatrix

44 Hydromatrix O Produto Um novo conceito de geração hidráulica para aproveitamentos com barragens existentes; Solução para aplicações de baixa queda; Desenvolvido a partir de turbinas Compactas de tamanho similar; Mais de 700 turbinas axiais em operação. Aproveitamento hídrico para geração elétrica complementar. 44

45 Hydromatrix O Produto 4 Pás Turbina axial sem regulação; Acoplamento direto a um gerador de indução; Selo mecânico do eixo; Condutos hidráulicos em aço carbono; Equipamento elétrico modular; Entrada Palhetas Fixas Guias Conceito flexível; Manutenção mínima. Gerador Acoplado 4 Pás 45

46 Hydromatrix Características do Produto Potência da unidade entre 100 e 1500 kw Submergência > 1,5m Queda entre 2 e 15m Vazão total > 40m 3 /s Vazão unitária 5-12 m 3 /s 46

47 Hydromatrix Faixa Operativa Hydromatrix Queda Vazão Potência 2-20 m 5-12,5m3/s kw A Hydromatrix opera com várias unidades em paralelo, sempre gerando energia com uma alta eficiência. Como podem ser removidas, não interferem em casos de cheias (inundações) no estreitamento de passagens hidráulicas. 47

48 Hydromatrix Aplicações Aplicações: Barragens de Irrigação Diques de navegação Eclusas Tomada d água 48

49 Hydromatrix Vantagens Energia limpa e compatível com o meio ambiente. Utilização de infra-estrutura existente; Modificações menores na obra civil existente; Sem risco ecológico; Sem necessidade de utilização de espaço adicional; Conceito modular standard (módulos desmontáveis); Manutenção do curso normal do rio; Alta disponibilidade; Aplicação inovadora de tecnologias reconhecidas; Baixo custo de instalação. 49

50 Hydromatrix Influência sobre a Barragem Cargas sobre a barragem: Cargas horizontais: Cargas estáticas menores com Hydromatrix Cargas dinâmicas idênticas Cargas verticais: Peso adicional devido aos módulos Peso adicional devido à nova ponte e limpagrades Efeitos na obra civil: Suportes para os módulos e plataformas Proteção de tubulações, bandejamento e etc. 50

51 Hydromatrix Gerador Gerador síncrono ou assíncrono; Possibilidade de se adaptar o gerador a freqüência da rede, dispensando o sistema de regulação; Imãs permanentes ou bobina convencional do rotor; Compensação do Fator de Potência para a versão assíncrona. 51

52 Hydromatrix Aplicações 52

53 Hydromatrix Aplicações Diâmetro 1,250m Rotação 500 rpm Queda 6,5m Potência unit. 500 kw Núm. Unid. 2*17 *(5modulos) Potência Total 85MW Rio Ohio, EUA 53

54 Contatos: Rodrigo Parada Tel.: Cel.: Andritz Hydro Av. Juruá Alphaville Industrial Barueri - SP Brasil "We focus on the best solution From water to wire 54 Andritz Hydro

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