TE033 CENTRAIS ELÉTRICASCapitulo II: Energia Hidráulica e Centrais

Hidrelétricas Parte 1 de 2

Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila

Energia Hidráulica

2Fonte: De Souza, 2009

Fonte: De Souza, 2009

• A Energia hidráulica média disponível por unidade de massa:

• A energia especifica hidráulica transformada em trabalho pela TH:

• Para que este trabalho especifico seja máximo:

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• Então o trabalho especifico disponível (J/kg):

• Sendo massa em escoamento:

• Potencia disponível (Ou liquida) (W) e a Potência bruta:

• Fazendo P e Pb em (kW):

• Queda perdida no sistema de admissão Hpsa(m):

• Para cálculos preliminares, em primeira aproximação a distancia entre tomada de água e a casa de máquinas (L (m)):

• Perda total do aproveitamento e rendimentos:

• Rendimento no sistema de admissão:

• Rendimento interno na TH (atrito, fugas, choques e turbulências):

• Rendimento mecânico( mancais, buchas, vedadores):

• Rendimento elétrico ou do GE:

• Rendimento total do aproveitamento:

PRODUTIVIDADE HIDRÁULICA

POTÊNCIA GERADA:

Ep = Energia Potencial Eg = Energia Gerada rt = Rendimento da Turbina rg = Rendimento do Gerador

Eg = Ep * rt * rg

A energia potencial é dada por:

Ep = m * g * hl

Considerando que no S.I.U. a massa específica da água é igual 1000 [ kg / m3 ] :

Ep = 1000 * V * g * hl = 1000 * q * t * g * hl

Onde o volume (V) é substituído pela a vazão (q) vezes o tempo (t).Substituindo em e considerando o valor a aceleração da gravidade (g) igual a 9,81 [m / s2 ] , temos:

Eg = 1000 * 9,81 * q * t * hl * rt * rg [ Joules]

A potência gerada em MW é dada então por:

P = 9,81 * 10 –3 * q * hl * rt * rg [ MW ]

A produtividade hidráulica ( ) é definida por:

= 9,81 * 10 –3 * hl * rt * rg [ MW/ m3 /s] P = q

Energia Hidráulica de um Rio

Figura 1. Planta e Elevação de um Rio entre sua nascente e foz

Fonte: De Souza, 2009

Energia Hidráulica de um Rio• Quedas (Altura bruta) em m:

Figura 2: Representação das curvas de quedas e vazões Fonte: De Souza, 2009

• Potencia Hidráulica máxima teórica média do rio em kW: (1)

• Energia hidráulica máxima teórica ( kWh) do rio no tempo t(h): (2)

• Potencia hidráulica teórica média de aproveitamento em cascata (kWh):

• Energia hidráulica teórica média de aproveitamento em cascata (kWh) no tempo t(h):

Fonte: De Souza, 2009

• Equação 1 e 2 resultaram da hipótese de umhipotético barramento na foz do rio. Logo umvolume útil , capaz de fazer umaregularização total, sendo a vazão turbinada avazão média de longo tempo na foz do rio

• Se nas equações (1) e (2) for substituído por, r resultaria respectivamente, a Potência Hidráulica mínima teórica média do rio (kW) e Energia hidráulica mínima teórica ( kWh) do rio no tempo t(h).

• Conclusão: Energia hidráulica teórica média de um aproveitamento em cascata (kWh) esta limitada superiormente por e Inferiormente por .

Exemplo

• Seja a cascata do rio Paranapanema,modelada na figura abaixo e comcaracterísticas de cada uma das CH mostradasna tabela abaixo. A Vazão média de longotempo na foz do rio é 1277 m3/s.

• A) Encontre a e potência máxima e a potência bruta.

• B) Encontre a energia máxima e a Energia Bruta gerada num mês.

Figura 4: Cascata do rio Paranapanema-Brasil

PBi= 9,81*340*35=116,74 MWPbtotal= soma(PBi)= 2.661,05 MWUm mês= 30,5*24=732 horas.Considerando um fator de capacidade 1.

Eb= 2.661,05 *732 = 1.947.889 MWhPtmax=9,81*1277*(700-240)=5.762,59 MWEtmax= 5 762,59 *732= 4.218.216,03 MWh

Eb representa apenas 46,16% do Etmax, isto porque Hbtotal ( 276,6 m) é apenas 60,1 % do Hnf(460m).