TE033 CENTRAIS ELÉTRICAS Capitulo III: EstudoHidrenergético Parte 1. Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila

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1 TE033 CENTRAIS ELÉTRICAS Capitulo III: EstudoHidrenergético Parte 1 Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila

2 Uma usina hidrelétrica (UHE) afluência NA MÁX VOLUME ÚTIL barragem VERTIMENTO NA MIN VOLUME MORTO reservatório CONDUTO FORÇADO Q Hb CANAL DE FUGA DEFLUÊNCIA Vazão turbinada

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5 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. 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

6 Barragem ou Represa

7 Vertedouro

8 Represa: Escada para peixes

9 As represas de Gravidade Cuja estabilidade é garantida principalmente pelos esforços de gravidade (peso próprio);

10 Barragem de contrafortes 10

11 Barragem de arco

12 Barragens em abóbadas 12

13 INTRODUÇÃO Conceitos e convenções para que os estudos da implantação das CH possam ser realizados. Calculo de cotas, volumes, riscos, quedas, potências. Reservatórios, hidrologia aplicada à geração, níveis e quedas dos aproveitamentos, vazões e potências.

14 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 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.

15 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 Ciclos hidrológicos Regularização anual Regularização plurianual Características dos ciclos: Tempo de regularização tre, tempo de enchimento- te

16 1 RESERVATÓRIOS Estes tempos podem ser calculados assim: t E P a r = e = t V Q u E a (kwh): Capacidade energética do armazenamento do ciclo de carga P (kw ) : Potencia média do ciclo de carga. 3 Q ( m / s: ) Vazão média do ciclo hidrológico ou VMLT

17 Fonte: De Souza, 2009 Fonte: De Souza, 2009 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.

18 Fonte: De Souza, 2009 Fonte: De Souza, 2009 Fonte: De Souza, 2

19 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 abaixodacotadenívelmínimonormal 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.

20 1 RESERVATÓRIOS Obtido as áreas Ai, o volume armazenado Vaassociado a cada cota h será calculado: V a n = 0,5 ( A + Ai 1)( hi hi 1) i = 1 i Fonte: De Souza, 2009 Fonte: De Souza, 2009

21 1 RESERVATÓRIOS A curva cota - volume é fundamental para os estudos de regularização, motivo pelo qual deve ser feito com a maior precisão/exatidão possível. Fonte: De Souza, 2009 Fonte: De Souza, 2009

22 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 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-seter 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.

23 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 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)

24 2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO: POSTOS FLUVIOMETRICOS Fonte: De Souza, 2009 Fonte: De Souza, 2009