X Simpósio sobre Pequenas e Médias Centrais Hidrelétricas e Usinas Reversíveis. 27 de abril de 2016

X Simpósio sobre Pequenas e Médias Centrais Hidrelétricas e Usinas Reversíveis 27 de abril de 2016 1

Sumário Voith Hydro Aplicação hidráulica: Gráfico da aplicação - Turbinas axiais Pequenas e médias centrais hidrelétricas (Kaplan / Bulbo / PIT / Kaplan S) Desenvolvimento Hidráulico nas Pequenas Centrais Micro centrais hidrelétricas: SteamDriver e Tubular Desenvolvimento de Soluções 2

Voith Hydro 3

A Voith em números de60 Em mais países 20.000 colaboradores 5mercados Porcentagem P&D Empresa familiar desde Vendas 4,9 % 1867 4,3 bilhões Período: 2014/15 4

Cinco Divisões uma empresa bem posicionada Voith GmbH Voith Digital Solutions Voith Hydro Voith Paper Voith Turbo Voith Industrial Services Soluções para a Internet das Coisas: networking e digitalização Fornecedor completo de equipamentos para usinas hidrelétricas Parceiro e pioneiro na indústria do papel Sistemas e soluções de acionamento inteligentes Principal fornecedor de serviços técnicos 5

Voith no Brasil Planta em São Paulo Jaraguá Área Total Planta: 300.000 m² Área Construída: 142.000 m² 6

Planta em Manaus Área Total Planta: 111.000 m² Área Construída: 17.200 m² 7

Soluções completas para usinas hidrelétricas Novas Usinas Modernização Automação Pequenas centrais hidrelétricas AMB (After Market Business) Usina hidrelétrica de Santo Antonio (RO) 8

Quase metade da energia gerada na América Latina possui soluções Voith Hydro 9

Presença Global em PCHs Desenvolvimento tecnológico em 3 localidades. Centros de fabricação de turbinas e geradores em 7 localidades. Rede mundial de fornecedores certificados. Controle total da qualidade. Balanço de carga entre unidades. 10

Voith Hydro Portifólio Produtos e Serviços Turbinas e Geradores Automação e Auxiliares Gerenciamento de Projeto Montagem e Comissionamento Plant Engineering Operação e Manutenção 11

Voith Hydro Portifólio - Soluções Unidade Geradora - PU Planta completa Turn Key 12

Aplicação Hidráulica 13

Seleção de Turbinas Tipo de máquina Tamanho Rotação Escavação Operação Número de unidades; Análise econômica: Capacidade Instalada Custo do Investimento: - Tamanho - Fabricação - Escavação - Estruturas civis - Geração anual de energia 14

Faixa Operacional - Quedas Para definição do tipo de máquina e suas condições de operação: HWL: Nível do Reservatório de Montante TWL: Nível do Reservatório de Jusante Queda Bruta: Hb = HWL TWL Queda Líquida: energia disponível entre a seção de entrada e seção de saída da turbina Hn = Hb perda de carga Fonte: IEC 60041 Queda Líquida de Referência: mínima queda líquida para a qual a turbina, com o distribuidor totalmente aberto, consegue gerar a máxima potência. 15

Seleção de Turbinas: Pequenas Centrais Fonte: Bulb/Pit/S-Turbines and Generators Brochure 16

Seleção de Turbinas: Turbinas Axiais (Baixa Queda) Kaplan S-Turbine Bulb turbine Pit Turbine Fonte: Bulb/Pit/S-Turbines and Generators Brochure 17

Turbinas Axiais Tipos de Turbinas Desenhos Kaplan Vertical e Propeller: Bulbo: PIT: Kaplan S Montante: Kaplan S Jusante: 18

Turbina Kaplan Vertical Rheinfelden P = 1.84 MW H = 7.25 m Ds = 25.60 dm 19

Turbina Kaplan Vertical PCH HAMZALI 20

Turbina Bulbo UHE Baguari Fonte: Voith Hydro 21

Turbina Bulbo Ohio River - Meldahl P = 37.17 MW H = 7.60 m Ds = 770.0 dm UHE Meldahl / Ohio River 22

Turbina Bulbo UHE Murray UHE Shingo UHE Rheinfelden 23

Turbina PIT Gerador Turbina Multiplicador 24

Turbina PIT Lehen P = 7.1 MW H = 6.3 m Ds = 40.00 dm UHE Lehen 25

Turbina PIT UHE Lehen 26

Turbina PIT UHE Lehen 27

Turbina Kaplan S de Montante Serra dos Cavalinhos I P = 12.85 MW H = 26.55 m Ds = 26.50 dm Fonte: Voith Hydro 28

Turbina Kaplan S de Montante Unidade Auxiliar Santo Antônio do Jari 29

Turbina Kaplan S de Jusante PCH Indaia Grande P = 6.90 MW H = 26.70 m Ds = 20.90 dm Fonte: Voith Hydro 30

Turbina Kaplan S de Jusante PCH Indaiazinho PCH Indaia Grande Foto UHE Anhanguera 31

StreamDiver e Tubular 32

Motivação Potencial Hidrelétrico Conceito Inovador de planta Novos requisitos de equipamentos E+M Projeto submersível Acessibilidade limitada Baixa manutenção Solução livre de óleo 33

O Conceito StreamDiver 2 1 3 2 4 5 1 Gerador de imã permanente 2 Mancais axial e radial Lubrificado por água 3 Bulbo da turbina Repleto de água Sem selagem dinâmica 4 Carcaça com palhetas-diretrizes 5 Rotor Alta disponibilidade, baixa manutenção, sem sistemas periféricos 34

Padronização Conceito modular com 5 diâmetros diferentes de rotor Diâmetro do rotor entre 790mm 1310mm Superposição da faixa de aplicação Perfeita combinação do módulo StreamDiver e o n⁰ de unidades baseada em cada projeto hidráulico 35

Operação Montagem - Serviço Procedimento de montagem 4 1 Parada da turbina por comporta hidráulica 2 Turbina pode ser removida por grua móvel 3 2 1 3 4 Cabeamento e turbina são guiados por sistema de trilhos Para manutenção a turbina pode ser movimentada para oficina O cabeamento permanece no local 36

As turbinas são reguladas (parada e sincronismo) por válvula-comporta. 37

As turbinas podem ser removidas para manutenção sem secar a câmara de adimissão 38

Desenvolvimento X Simpósio de Médias e Pequenas em Centrais regiões Hidrelétricas 27 ecologicamente - 04-2016 sensíveis com StreamDiver 39

Vantagens Microtubular Maximização da produção de energia através da possibilidade de ajustes na posição do ângulo da pá; A elevação da linha de centro da máquina pode estar acima da descarga, reduzindo assim custos civis; O torque é transmitido para o gerador por meio de uma correia de alta eficiência; O tubo flexível na entrada facilita a instalação do equipamento. 40

Desenvolvimento de Soluções 41

Desenvolvimento de Soluções Desenvolvimento hidráulico Estado da Arte Otimização do Projeto: Estudo de Produção de Energia Análise de Transientes Hidráulicos Integração Unidade Geradora / Casa de Força Otimização do Arranjo da Casa de Força 42

Desenvolvimento Hidráulico Estado da Arte Pesquisa e Desenvolvimento: 4%-5% do Faturamento Voith é investido em P&D; Desenvolvimento Hidráulico 02 Laboratórios de hidráulica: Heidenheim (Alemanha) e York (EUA) Equipe de engenharia multidisciplinar: hidráulico, mecânico, manufatura, custos Base hidráulica PCH: Usualmente transpostas de bases desenvolvidas de outros projetos de grande porte. 43

Curva de Permanência de Vazões 10,000 Vazão Total da Planta [m³/s] 8,000 6,000 4,000 2,000 Vazão Turbinada Energia Gerada Receita Vazão Turbinada Potencia Instalada Investimento 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Permanência no tempo [%] 44

Otimização do Número de Máquinas e da Potência Instalada curva de custos #máq Energia [-] [GWh] [%] 1 1.21 25.39% 2 2.43 50.77% 3 3.34 69.87% 4 3.94 82.44% 5 4.41 92.33% 6 4.78 100.00% 7 5.03 105.25% 8 5.17 108.23% 45

Transientes Hidráulicos 264 rpm 167.0 mwc 46

Transientes Hidráulicos Oscilação na chaminé de equilíbrio 47

Otimização do Arranjo da Casa de Força 48

Otimização do Arranjo da Casa de Força Voith Edital 49

Otimização do Arranjo da Casa de Força Voith Edital 50

M.Sc. Rafael Lopes Head of Proposal Engineering and Estimating Phone +55 11 3944-4259 rafael.lopes@voith.com Glauco Freitas Small Hydro Engineering Manager Phone +55 11 3944-5286 glauco.freitas@voith.com 56