TE033 CENTRAIS ELÉTRICASCapitulo III: Estudo Hidrenergético

Parte 1

Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila

Uma usina hidrelétrica (UHE)

VOLUME ÚTILVOLUME ÚTILNA MÁX

NA MIN

afluência

barragem

VERTIMENTO

VOLUME MORTOVOLUME MORTO

Hb

Q

CANALDE FUGA

reservatório

Vazão turbinada

DEFLUÊNCIADEFLUÊNCIA

CONDUTO FORÇADO

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4

As principais partes de uma usina hidrelétrica

• Barragem ou Represa: É uma estrutura construída no leito de um rio, permitindo acumular água, possibilitando a formação de um lago ou reservatório. Pode ser de terra, enrocamento (blocos de rocha compactados), alvenaria ou concreto.

• Casa de Força ou de Máquinas: Local de onde se opera a usina. Neste local são instalados os geradores, as turbinas e equipamentos auxiliares.

• Vertedouro: Nos períodos de cheias, possibilita o controle do nível da água do lago (reservatório). Pode ter ou não comportas.(reservatório). Pode ter ou não comportas.

• Tomada d’água: Responsável pela captação da água para fazer girar a turbina . Equipada com comportas de fechamento e grades de proteção (proteção contra a passagem de elementos estranhos pela turbina).

• Conduto Forçado: É a canalização/tubulação que conduz água, sob pressão, para as turbinas. Podem ser externos ou subterrâneos.

• Canal de Fuga: Local de saída da água após movimentar as turbinas.

• Subestação Elevadora: Instalações onde se recebe a energia elétrica gerada pela usina, transformando-a em alta tensão, para que possa ser transportada pelas linhas de transmissão a grandes distâncias.

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Barragem ou Represa

Vertedouro

Represa: Escada para peixes

As represas de GravidadeCuja estabilidade é garantida principalmente pelos esforços de gravidade (peso próprio);

Barragem de contrafortes

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Barragem de arco

Barragens em abóbadas

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INTRODUÇÃO

● Conceitos e convenções para que os estudos da

implantação das CH possam ser realizados.

● Calculo de cotas, volumes, riscos, quedas, potências.● Calculo de cotas, volumes, riscos, quedas, potências.

● Reservatórios, hidrologia aplicada à geração, níveis e

quedas dos aproveitamentos, vazões e potências.

1 RESERVATÓRIOS

● Tem grande importância pelos seus aspectos energéticos

e ambientais.

● A barragem, a fixação da sua altura e o consequente

volume do reservatório é um estudo técnico-econômico

que envolve outros aspectos socioambientais, de que envolve outros aspectos socioambientais, de

mercado, volume de regularização e localização da

tomada da água.

● Regularização: O volume útil do reservatório pode servir

para armazenar água em um período de excesso hídrico

para que a mesma seja usada no período de carência.

1 RESERVATÓRIOS

● Assim a capacidade de um reservatório deve ser

dimensionada segundo o ciclo que se deseja regularizar :● Ciclos de carga

● Regularização diária

● Regularização semanal● Regularização semanal

● Ciclos hidrológicos● Regularização anual

● Regularização plurianual

• Características dos ciclos: Tempo de regularização – tr e,

tempo de enchimento- te

1 RESERVATÓRIOS

● Estes tempos podem ser calculados assim:

Q

Vt

P

Et u

e

a

r ==

● : Capacidade energética do armazenamento do ciclo

de carga

● : Potencia média do ciclo de carga.

● : Vazão média do ciclo hidrológico ou VMLT

QP

)/( 3smQ

)(kWhEa

)(kWP

● Geralmente, os reservatórios que apresentem valores

pequenos destes tempos, são denominados reservatórios a

fio de água independentemente de seus volumes. Ex. CH

Itaipu.

● As PCH quase sempre são a fio de água .

Fonte: De Souza, 2009 Fonte: De Souza, 2009

Fonte: De Souza, 2009

Fonte: De Souza, 2009

Fonte: De Souza, 2009

1 RESERVATÓRIOS

● Volume intermediário ou útil- Vu é o volume de

reserva energética a ser utilizada na regularização;

● Volume Inferior ou morto- Vm- Volume que nunca será

utilizado. Em raras vezes o reservatório terá seu nível

abaixo da cota de nível mínimo normal – hmn.

● Volume superior o de espera –Ve o qual está limitado por

hcn e pela cota do nível correspondente á cheia

excepcional ou máxima maximorum – hcm.

● Há uma relação biunívoca entre cota do reservatório e

volume acumulado o qual dá origem denominada curva

cota-volume.

1 RESERVATÓRIOS• Obtido as áreas – Ai, o volume armazenado Va associado a

cada cota – h será calculado:

))((5,0 111

−−

=

−+= ∑ iii

n

i

ia hhAAV

Fonte: De Souza, 2009Fonte: De Souza, 2009

1 RESERVATÓRIOS

• A curva cota - volume éfundamental para osestudos de regularização,motivo pelo qual devemotivo pelo qual deveser feito com a maiorprecisão/exatidãopossível.

Fonte: De Souza, 2009Fonte: De Souza, 2009

2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO

● A hidrologia aplicada à geração de energia elétrica objetiva fornecer dados e

métodos para os estudos energéticos, de segurança operativa e também para

outros fins. Assim, os estudos das cheias máximas servirão para o

dimensionamento dos extravasores, obras de desvio e operação com risco

controlado do reservatório;

● Os estudos de vazão mínima são importantes para a fixação do número de grupos

geradores, tipo de turbina hidráulica e operação da central hidrelétrica, sob o pontogeradores, tipo de turbina hidráulica e operação da central hidrelétrica, sob o ponto

de vista técnico, econômico e ambiental;

• Todos os estudos dependem do horizonte que se quer estabelecer (curto, médio, ou longo prazo), estando o risco diretamente ligado a ele;

• Deves-se ter sempre em mente que quaisquer que sejam os métodos utilizados sempre serão considerados os conjuntos de dados obtidos no passado.

• Os estudos serão desenvolvidos sempre considerando-se o que ocorreu no período tomado como base e que este se repetirá em períodos iguais no futuro;

• Como os estudos envolvem tratamentos estatísticos, o período considerado deverá conter sempre um número grande de dados.

2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO:POSTOS FLUVIOMETRICOS

● Levantar e armazenar dados hidrométricos é de extrema

importância. No Brasil (ANA, ONS).

● Com base ao histórico de dados, e utilizando-se recursos

estatísticos, podem ser simulados milhares de outras possibilidades

de sequencia de vazões para cada aproveitamento.

● A origem destes dados são os postos fluviométricos, que permite● A origem destes dados são os postos fluviométricos, que permite

fazer as medições da altura da lamina da água (ha) em relação à

vazão (Q), o que dará origem através de regressão linear á curva –

chave do posto fluviométrico.

● Destaca-se a importância de se manter os postos fluviométricos

existentes , instalar novos e sempre que é possível, automatizar seu

funcionamento ( por exemplo Telemetria com transmissão on line o

via satélite)

2 HIDROLOGIA APLICADA À GERAÇÃO:POSTOS FLUVIOMETRICOS

Fonte: De Souza, 2009

Fonte: De Souza, 2009