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Operao de HidreltricasApresentaes 02 e 03/06.Tractebel Energia | GDF SUEZ - Todos os Direitos Reservados1

APRESENTAESLucas Tarso Neier RiccioEngenheiro de Operaes - UHSSTractebel Energia | GDF SUEZ - Todos os Direitos Reservados2Agenda 01/06/2015APRESENTAO 01 - 02/06

ETAPA 1 (Manh)

Conceitos e definies de Centrais Hidreltricas;Tipos de Centrais Hidreltricas;Principais Estruturas Civis;Controle Reservatrios;Hidrologia Operacional (Princpios e Metodologias de Clculos PCO).

ETAPA 2 (Tarde)

PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS

Tomada DguaPrincipais ComponentesOperao

Turbinas HidrulicasTipos e Aplicaes;Curva de Colina;

n01/06/2015APRESENTAO 02 - 03/06

ETAPA 3 (Manh)

Principais Equipamentos Hidromecnicos:Suco;VertedouroSistemas de Emergncias.

ETAPA 4 (Tarde)

Reguladores de Velocidade;Reguladores de Tenso;Operao Usinas Hidreltricas;Procedimentos de Partida/Parada;Respostas dinmicas as variaes de cargas;Principais Protees e Bloqueios;

Agenda n

AULA 1

USINAS HIDRELTRICASGERALnCOMO SURGI UMA USINA HIDRELTRICA ?nCOMO PRODUZIR ENERGIA ? ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ELTRICA

A energia eltrica uma forma de energia que no pode ser armazenada;

Para ultrapassar essa limitao, as usinas geradoras acumulam o combustvel, e de acordo com a necessidade;

A gua (combustvel), utilizada para gerao, armazenada em reservatrios.

nDEFINIO HIDRELTRICA

As usinas hidreltricas utilizam a diferena de nveis, potencial de vazo e a energia potencial da gua acumulada em reservatrios, atravs do represamento de rios, para a posterior gerao da eletricidade n

O QUE COMPEM UMA USINA HIDRELTRICA? Reservatrio Tomada dguaConduto ForadoCasa de ForaUnidades Geradoras (Turbina + Gerador)Canal de FugaSala de ComandoBarragemVertedouron9

TOMADA DGUACONDUTOS FORADOSCANAL DE FUGASALA DE COMANDOCASA DE FORABARRAGEMVERTEDOURORESERVATRIOFOTO AREA USINA DE SALTO SANTIAGO NIVEL MONTANTENIVEL JUSANTEQueda Brutan

Tubo de SucoGRUPO TURBINAGERADORConduto ForadoTOMADA DGUAH(queda bruta)VazoEnergia PotencialEnergia CinticaEnergia Eltrican01/06/2015

nGerao Hidreltrica

A produo de energia eltrica ocorre da seguinte forma:

A gua que sai do reservatrio conduzida com muita presso atravs de enormes tubos at a casa de fora, onde esto instaladas as turbinas e os geradores que produzem eletricidade;

A turbina formada por uma srie de ps ligadas a um eixo, que ligado ao gerador;

A presso da gua sobre essas ps produz um movimento giratrio do eixo da turbina;

O gerador um equipamento composto por um im e um fio bobinado;

O movimento do eixo da turbina produz um campo eletromagntico dentro do gerador, produzindo a eletricidade.

nGerao Hidreltrica

A potncia hidrulica transformada em potncia mecnica quando a gua passa pela turbina, fazendo com que esta gire, e, no gerador, que tambm gira acoplado mecanicamente turbina, a potncia mecnica transformada em potncia eltrica.

n01/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASn01/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASCENTRAIS QUANTO POTNCIA INSTALADA E QUANTO QUEDA DE PROJETO.

As Usinas podem classificadas quanto:Potncia Instalada (P); Queda de projeto (Hb); CLASSIFICAOPOTNCIA - PQUEDA DE PROJETO - Hd (m)DAS CENTRAIS(MW)BAIXAMDIAALTAMICROP < 0,1Hd < 1515 < Hd < 50Hd > 50MINI0,1 < P < 1Hd < 2020 < Hd < 100Hd > 100PEQUENAS1.0 < P < 30Hd < 2525 < Hd < 130Hd > 130GRANDESP > 30Hd < 3030 < Hd < 150Hd > 150nisoladamente no permite uma classificao adequada.Para as centrais com alta e mdia queda, onde existe um desnvel natural elevado, a casa de fora fica situada, normalmente, afastada da estrutura do barramento. Consequentemente, a concepo do circuito hidrulico de aduo envolve, rotineiramente, canal ou conduto de baixa presso com extenso longa.

1601/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASCLASSIFICAO ANEEL (AGNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELTRICA).

A ANEEL, adota trs classificaes:

CGH Centrais Geradoras Hidreltricas (Com at 1MW de potncia instalada);

PCH Pequenas Centrais Hidreltricas (Entre 1 MW e 30MW de potncia instalada);

UHE Usina Hidreltrica de Energia (Com mais de 30MW).n1701/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASCGH CENTRAL DE GERAO HIDRULICA (RODA DGUA):

n1801/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASPCH PEQUENA CENTRAL HIDRULICA

n1901/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICASUHE USINA HIDRELTRICA DE ENERGIA

n2001/06/2015

TIPOS DE USINAS HIDRELTRICAS - TBLEUSINAPOTNCIACLASSIFICAOUHPF226 MWUHEUHIT1450 MWUHEUHMA1140 MWUHEUHSS1420 MWUHEUHSO1078 MWUHEUHCB450 MWUHEUHSA240 MWUHEUHET1087 MWUHEUHPP176 MWUHERONDONPOLIS27 MWPCHJOS GELZIO24 MWPCHAREIA BRANCA20 MWPCHn21PRINCIPAISESTRUTURAS CIVIS HIDRELTRICA

nFOTO APOIO22

TOMADA DGUATOMADA DGUAn

TOMADA DGUA

FUNO distinada a captao e conduo dgua a ser turbinada.

CONSIDERAES RELEVANTES:

Deve ser localizada, sempre que possvel, junto margem do reservatrio;

Os arranjos tpicos sero variados, em funo dos aspectos topogrficos e geolgico-geotcnicos de cada local.

TOMADA DGUAVIDEOnFOTO APOIO24PROJETOS TOMADA DGUA

Os projetos da tomada dgua, em geral, comtempla os seguintes elementos:

Um canal de aproximao/aduo do escoamento, em superfcie livre, estrutura de tomada dgua;

Inclui a grade para proteo contra corpos flutuantes e as comportas da Tomada Dgua e de manuteno;

Se a casa de fora situa-se afastada da tomada dgua, a jusante da estrutura, posiciona-se geralmente o canal de aduo em superfcie livre, ou tubulao de aduo de baixa presso, at o conduto forado, por onde o escoamento conduzido turbina;

nFOTO APOIO25TIPOS DE TOMADA DGUAOs tipos de tomada dgua mais usuais so:

Torre;

Gravidade;

Integrado casa de fora ou prximo casa de fora.nFOTO APOIO26

TIPO TORRE

Tomadas dgua tipo torre so geralmente empregadas em aproveitamentos onde se utiliza o TNEL DE DESVIO tambm para aduo.Entrada Tomada dguaGrade Tomada dguaCondutonFOTO APOIO2701/06/2015TIPO GRAVIDADE

Tomadas dgua do tipo gravidade so INTEGRADAS BARRAGEM e a aduo feita para condutos forados externos.

Essas tomadas so empregadas em aproveitamentos equipados com turbinas tipo Pelton, Francis. Entrada Tomada dguaGrade Tomada dguaConduton01/06/2015TIPO INTEGRADO A CASA DE FORA

INTEGRADO CASA DE FORA, recomendado para aproveitamentos equipados com turbinas tipo Bulbo ou KaplanEntrada Tomada dguaGrade Tomada dguaTurbinaCasa de Foran01/06/2015TIPO INTEGRADO OU PRXIMO CASA DE FORA

Conceitualmente falado: Estrutura com semi conduto. n01/06/2015EXEMPLOS TIPOS DE TOMADA DGUA - USINAS TRACTEBELUSINAS TIPO TOMADATURBINAUHITGravidade AliviadaFrancisUHSSGravidade AliviadaFrancisUHETTipo IntegradoKaplanUHSATipo IntegradoKaplann

CONDUTOS FORADOSCONDUTOS FORADOSn

FUNO Interliga a tomada dgua ou o final do canal de aduo com a casa de mquinas

CONSIDERAES RELEVANTES:

Nesta tubulao possvel o desenvolvimento de presso, e desta forma nela que o desnvel existente e necessrio para construo de uma central hidreltrica comea a ser aproveitado;

A tubulao forada fica apoiada sobre blocos de pedra ou concreto, chamados de blocos de sustentao, e engastada (presa) a outros blocos que so chamados de blocos de ancoragem, dos quais sempre existe pelo menos dois, um no incio e outro no final da tubulao.CONDUTOS FORADOSnFOTO APOIO33

Pontos relevantes no dimensionamento de um conduto forado.

Dimetro;

Vazo;

Presso (Golpe de Ariete);

Velocidade de Escoamento; Perdas Hidrulicas;

Curvatura < 45;

Pontos relevantes Dimetro Econmico=

A presso normal esttica ao longo do conduto forado sofre variaes decorrentes quando h mudanas sbitas de vazo, resultantes de fechamentos ou aberturas rpidas, parciais ou totais, do dispositivo de fechamento da turbina.

Essas variaes, positivas (sobrepresses) ou negativas (depresses), conforme diminua ou aumente repentinamente o engolimento da turbina, condicionam a espessura da chapa do conduto

nFOTO APOIO34

CANAL DE FUGACANAL DE FUGAn

FUNO O canal de fuga, a jusante do tubo de suco, entre a casa de fora e o rio, o canal atravs do qual a vazo turbinada restituda ao rio.

CONSIDERAES RELEVANTES:

Dimenses e Geometria condicionado ao tipo e dimenses da casa de fora e pela distncia entre a casa de fora e o rio;

Canais com superfcie livre, a largura varivel ao longo de seu comprimento. A largura inicial dever ser igual largura da casa de fora (Tubo de Suco);

O comprimento depende da distncia entre a casa de fora e o rio. Ter controle sobre o escoamento;

Se necessrio introduzir-se uma soleira afogadora, a jusante do tubo de suco, para garantir a manuteno do nvel dgua mnimo necessrio ao perfeito funcionamento das turbinas.

CANAL DE FUGAnFOTO APOIO36

Casa de ForaConduto ForadoGrupo Turbina - GeradorTubo de SucoCANAL DE FUGAnFOTO APOIO37

nFOTO APOIO38Nvel Canal de Fuga01/06/2015O nvel mnimo no canal de fuga (Nvel Jusante) ser definido em funo da vazo sanitria, ou em funo da vazo de engolimento nominal de uma mquina.

Vazo Sanitria a vazo mnima a jusante do barramento e dever atender s exigncias dos rgos ambientais e da legislao em vigor.

A influncia das oscilaes do nvel de gua decorrentes do escoamento dovertedouro dever ser observada em modelo reduzido.n

CASA DE FORACASA DE FORAn

FUNO Abrigar todas estrutura das mquinas necessrias para gerao de energia.

CONSIDERAES RELEVANTES:

O arranjo tpico da casa de fora cond