pea 2420 produção de energia elétrica _ exercícios centrais hidrelétricas.pptx

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Centrais Hidreltricas

Exerccios


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Exerccio I:

Em um aproveitamento hidreltrico, o nvel de montante encontra-sena cota 890 m e o de jusante na de !0 m" #a$endo-se %ue a va&'o de (0 m)*s, o comprimento e%uivalente do encanamento de adu+'ode ,! m de dimetro de .000 m, o rendimento total da tur$ina

9/ e do alternador 9, determine:

a1 as %uedas e os tra$alhos espec2icos $ruto e disponvel3

$1 as pot4ncias $ruta, disponvel, no eixo e eltrica3

c1 5s rendimentos do sistema de admiss'o e total doaproveitamento3

6ssumir adu+'o com encanamento de a+o soldado, com 7..!"


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6 %ueda $ruta, no caso :

Hop cota montante cota jusante ; 890 !0 .0 m


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a) Trabalho Especfico

) Bruto =1 acelera+'o da Aravidade =A1 " %ueda $ruta =H13

9,8. " .0 .)), D * A

) ?isponvel =d1 acelera+'o da Aravidade =A1 " F%ueda $ruta =H1 perdas nos condutos =Hp1G

d 9,8. " =.0 /,.1 .)!/,8 D * A


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b) Potncia


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c)Rendimentos

?o sistema de admiss'o =Kadmiss'o1 %ueda $ruta =H1 perdas noscondutos =Hp1 * %ueda $ruta =H13

Kadmiss'o =.0 /,.1 * .0 0,98!

?o sistema total =Ktotal1 rendimento no sistema de admiss'o

=Kadmiss'o1" rendimento da tur$ina =Kur$1 " rendimento do alternador=KAera+'o13

5u ent'o:

?o sistema total =Ktotal1


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Exerccio II:

Lma central hidreltrica possuir para uma de suas tur$inasMrancis uma tu$ula+'o 2or+ada de a+o de .,) m de dimetro por 980m de comprimento" Essa tur$ina dever ser ad%uirida para umava&'o de 9 m)*s, %uando tra$alhar em uma %ueda $ruta de ..0 m"

6dmitindo-se um a2oAamento mximo de ) m, sendo a altitude dolocal da casa de m%uina =Hc1 .!0 m, determine:

a1 a altura nominal da tur$ina3

$1 a rota+'o da tur$ina e sua rota+'o espec2ica3

c1 a pot4ncia hidrulica e no eixo da tur$ina, supondo seurendimento 9/"


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#olu+'o:

u$ula+'o 2or+ada de a+o 7 ..! =ver exerccio .13 ? .,) m3 @ 980 m3 > 9,0 m)*s3 H ..0 m3 a2oAamento mximo permitido para

o eixo de sada dNAua da tur$ina hs -),0 m

MiAura :Posio do eixo da turbina em relao ao nvel da gua


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i1


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iii1 Reri2ica+'o da altura de suc+'o mxima

a1 Sota+'o espec2ica

n%a .0)" n " >.*/ * =A " H1)* .0 " ./ " T9* =9,8. " 81)* /),0

Lsando-se n ./ rps

$1 Uvel da sada dNAua =tu$o de suc+'o1

H@ Aua V HCW a2oAamento .!0 W ) .!)

c1 Clculo de hsmx

hsmx .0 0,00.// " H@ Aua Xmn" Hd

)

5nde: Xmn o coe2iciente de homa, dado por: Xmn /! " .0-)

"=.W.0-" n%a/1 0,.(/

hsmx .0 0,00.// " .!) 0,.(/ " 8 ),9

) 6ssumindo-se: Qp ( pares de pPlos e, repetindo as contas com n .0 rps, tem-se: n a .9!3 Xmn 0,./ e hsmx - 0,/ =aceitvel1


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iv1 Escolhida a tur$ina, com rota+'o n .0 rps, pode-se responderas %uestYes 2ormuladas, con2orme seAue"

a1 altura nominal da tur$ina O 8 m3

$1 rota+'o: .0 rps ou (00 rpm3c1 pot4ncia hidrulica: 9,8. " 9" 8 m . J

d1 pot4ncia no eixo da tur$ina:

) 6ssumindo-se Ktur$9/


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1 Escolha da tur$ina Considera+Yes Aerais

6 escolha e projeto de uma tur$ina um ponto muito importantedo desenvolvimento de uma central hidreltrica" Ela envolve anlise

e estudo de 2en[menos relativamente complexos, como desempenhodinmico da Aua, tur$ilhonamento, cavita+'o, etc" Esses estudospodem ser $astante complexos e especiali&ados e exiAir Arandeparticipa+'o de e%uipes de enAenharia hidrulica e mecnica,principalmente"

?e modo Aeral, em 2un+'o das variveis $sicas doaproveitamento hidreltrico, altura da %ueda dNAua =H1 e va&'o=>1, h um tipo mais apropriado de tur$ina" Existem varia+Yes eadapta+Yes, mas os principais tipos de tur$inas s'o as .*/*=A " H1)*1 em rps, onde: U:rota+'o da tur$ina em rps3 >: va&'o =m)*s13 H: %ueda =m1 eA:acelera+'o da Aravidade"


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Ua ta$ela a seAuir constam as va&Yes mdias mensais de um anohidrolPAico tpico de um determinado rio, em uma dada se+'o na

%ual se deseja construir um aproveitamento hidreltrico" 5diaArama h 2=R1 mostra os volumes acumulveis em 2un+'o da cotade inunda+'o =nvel dNAua1"

a1 6dmitindo-se %ue a mxima cota utili&vel do reservatPrio esteja a 8./,! m,

determine a mxima va&'o reAulari&ada %ue se pode conseAuir por meio dessereservatPrio"

$1 >ual o valor da va&'o reAulari&ada %ue se pode o$ter, %ue tenha umaperman4ncia de, pelo menos, !0 do tempo^

c1 #uponha %ue a anlise inteArada dessa hidreltrica no sistema indicou %ue aplanta deveria ser motori&ada para poder operar na ponta, com 2ator decapacidade de ( em %ual%uer poca" 6dmitindo um desnvel l%uidomximo de ! m, determine a pot4ncia a ser instalada"

d1 >ual a produ+'o de enerAia possvel no ano hidrolPAico tpico^ 6ssuma %ue a

cota mnima do reservatPrio 800 m"

Exerccio III:


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Zeses U_mero de dias Ra&Yes mdias mensais =m)*s1

Daneiro ). (/,0Mevereiro /9 9,0

Zar+o ). )(,0

6$ril )0 .(,0

Zaio ). .,0Dunho )0 9,0

Dulho ). .8,0

6Aosto ). 9,0

#etem$ro )0 .),05utu$ro ). /0,0

Uovem$ro )0 /8,0

?e&em$ro ). /9,0

a$ela .:!a"#es m$dias mensais


15/22MiAura .:%iagrama h &cota) versus ! &volume)


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i1 Constru+'o do diaArama de Sippl

) Clculo do volume mensal: va&'o mdia mensal x n` de dias x/h x )(00 s

Zeses Rolume mensal =.0(m)1 6cumulado

'aneiro (*+ (*+

,evereiro (-.*-/ 0/*++

1aro -*/2 /+*/23bril /(*/. 4+(*5-

1aio 0.*4+ 40-*0-

'unho 20*00 42*.2

'ulho /5*2( (+*-0

3gosto 2/*(( 04*+/

6etembro 00*. 5*./

7utubro 40*4. .22*0(

8ovembro .2*45 .-/*5-

%e"embro ..*. 5.2*4

a$ela /:!olume mensal e acumulado


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ConstrPi-se o diaArama"

ii"


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MiAura /:%iagrama de Rippl


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6s va&Yes parciais ser'o as tanAentes dos nAulos dessas retas com ahori&ontal"

5$tm-se =com as devidas aproxima+Yes, nesse Ar2ico1, tr4spossveis va&Yes reAulari&adas:

>. (.,8 m)*s durante janeiro e 2evereiro3

>/ /.,/ m)

*s de mar+o a setem$ro, inclusive3>) /0,. m)*s em outu$ro, novem$ro e de&em$ro"

>. =(.,8 m)

*s1 pode ser mantida por (0 dias ou .(, do tempo3>/ =/.,/ m)*s1, por / dias, ou ,9 do tempo3

>) =/0,. m)*s1, por )(( dias, ou .00 do tempo"


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5$tm-se, ent'o:

a1 mxima va&'o reAulari&ada: (.,8 m)*s

$1 a va&'o reAulari&ada de /.,/ m)*s ser a%uela com perman4nciade, pelo menos, !0 do tempo3

c1 a motori&a+'o da usina determina a pot4ncia instalada namesma ou, indiretamente, o 2ator de capacidade" Ueste caso,sa$e-se %ue a va&'o mdia a ser considerada paradimensionamento da capacidade da usina, nas condi+Yesassumidas para determinar a motori&a+'o, ou seja, em %ual%uerpoca do ano, (.,8 m)*s" Com 2ator de capacidade dirio de

( e mximo desnvel de ! m, tem-se:


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MiAura ):!a"#es regulari"adas


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d1 EnerAia =t1 " dt

6ssume-se por 2acilidade e aproxima+'o a cota mdia entre 800 m e

8./,! m, $em como a cota mdia a jusante iAual a (,! m=correspondente \ cota de montante de 8./,! m e o desnvel mximode ! m1" @oAo:

b F800 W =8./,! 800 1 * /G (,! )9 m

6 va&'o mdia da 2iAura > 2=t1 :

> F=(.,8 m)*s " (0 dias1 W =/.,/ " /.1 W =/0,. " 9/1G * )(( /,8 m)*s

Ent'o, a enerAia:

En 0,8 " 9,8. " )9 " /,8 " 88 =horas * ano1 /8/ ZJ

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