TE033 CENTRAIS ELÉTRICASCapitulo III: Estudo Hidrenergético

Parte 2

Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila

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.

2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO:SÉRIES TEMPORAIS

• Área de drenagem de um rio: É área dasuperfície do solo que contém o rio e seusafluentes, delimitada pela linha divisória deáguas capaz de coletar a água dasprecipitações e conduzi-las ao rio.

• Área de drenagem em uma seção P deinteresse de um rio: É a parte da área dedrenagem deste rio a montante de seção deinteresse.

2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO:SÉRIES TEMPORAIS

Fonte: De Souza, 2009

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.

● Deflúvio: É a vazão integralizada – volume acumulado no

período de interesse. Estudos de regularização.

● Carga hídrica: É a relação entre o deflúvio e a área de

drenagem do posto fluviométrico. Sintetização de vazões.

)]/([ 23 kmsmA

Qq

d

][)( 32

1

hmdQVt

t

a

][mA

Vh

d

ah

Vazão Q (m3/s)

Vazão especifico qQmaxQmin

Deflúvio VaCarga hídrica hh

Altura média dalámina da água (H)

m

m

Fonte: De Souza, 2009

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.

2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO:TRASPOSIÇÃO DE VAZOES

● A Vazão no local de interesse pode ser calculado por:

● Onde i indica o posto de interesse e s o posto semelhante.

● Quando se tem posto fluviométricos distantes:

]/[. 3 smQA

AQ s

d

dii

]/[ 3 smAaQ bi di

2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO:TRASPOSIÇÃO DE VAZOES

]/[18612,0

:quadrados mínimos dos método o Aplicando

371805,0 smAQd

2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO:ESTATÍSTICA DE VAZOES- Fluviograma

Fonte: De Souza, 2009

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 12915 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 1971.

● Maiores vazões aparecem entre novembro e março, em

quanto os períodos de menores vazões ocorrem sempre

entre maio e setembro de cada ano.

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.

Fonte: De Souza, 2009

2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO:ESTATÍSTICA DE VAZOES- CURVA DE DURAÇÃO

● Vazão firme –Q95 (duração de 95% do tempo total) >=

Qmin.

● Q95= 23,7 m3/s ; Qmin=Q100= 21 m3/s

● Qm=141,4 m3/s com duração de 33% do período.

● Qm > Q50 (73 m3/s)

Fonte: De Souza, 2009

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.

Regularização das vazões

• As vazões naturais dos cursos de água tem uma naturezaextremamente variável. As grandes variações, podemapresentar características catastróficas.

• Nessas condições, será muito difícil projetar umaproveitamento hidráulico pois, se escolhermos turbinas paravazões iguais às mínimas, grandes quantidades de energia nãoseriam aproveitadas. Por outro lado, turbinas dimensionadaspara vazões maiores ficariam sem produzir sua capacidadedurante longos períodos.

• Como é, em geral, possível substituir as sucessões de vazõesnaturais, altamente variáveis, por uma sucessão de vazõesmais regulares, e portanto mais úteis, efetua-se aregularização, ou regulação das vazões;

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Regularização das vazões

• A fim de se efetuar a regularização das vazões de um rio enecessário que se disponha de um reservatório para acumular aágua nos períodos das chuvas e restituí-la, juntamente com asvazões naturais que chegam ao reservatório, na época das secas.

• Dependendo do volume de água armazenável, ou seja, dacapacidade do reservatório, podemos conseguir uma regularizaçãosemanal, anual ou plurianual, pela qual podemos substituir asucessão de vazões naturais anuais ou plurianuais por uma únicavazão, constante durante todo o período abrangido;

• Por isso a regularização, para fins de aproveitamentos hidrelétricos,é conveniente, pois permite um dimensionamento das turbinaspara um melhor aproveitamento da energia hidráulica, que serátoda aproveitada, de forma regular

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Regularização das vazões

• Em reservatórios menores não teremos uma única vazãoregularizada, porém uma sucessão delas, de duraçõesvariáveis.

• Um aproveitamento integral exige o dimensionamento dasmáquinas para a maior vazão regularizada e umfracionamento maior das unidades, pois durante certasépocas as vazões disponíveis serão bem menores.

• Somente um apurado estudo de viabilidade econômica esocioambiental poderá indicar qual a potência a ser instalada,visando primordialmente a obtenção do menor preço porkWh gerado e com mínimos impactos socioambientais.

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Regularização das vazões

• Quando as condições locais não permitirem aocupação de grandes áreas, os volumesacumuláveis serão pequenos e muitas vezesdeveremos contentar-nos com uma regulaçãosemanal.

• Para se efetuar os estudos de regulação dasvazões de um rio, é de fundamentalimportância os dados precipitaçãopluviométrica

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Regularização das vazões:Diagrama de Rippl

• Denominamos curva de massa das vazões oudiagrama de Rippl, em homenagem ao engenheiroaustríaco que primeiro a utilizou em 1882, o gráficodos valores acumulados de volume ou deflúvio (dV =Qdt) representados em ordenadas e tendo ostempos em abscissas.

22X

YQ

dt

dVQ

tQdtQVf

i

f t

tii

t

t

;

..11

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I.3.10.3 – 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.

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Regularização das vazões (continuação)

Figura 8 - Diagrama de Rippl

• A reta AB na Figura representa uma vazão constante Q = 779,77 m3/s;

• Se fosse exigida permanentemente a vazão de 779,77 m3/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.