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X Simpósio sobre Pequenas e Médias Centrais Hidrelétricas e Usinas Reversíveis27 de abril de 2016

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Sumário

• Voith Hydro

• Aplicação hidráulica:

– Gráfico da aplicação - Turbinas axiais

– Pequenas e médias centrais hidrelétricas (Kaplan / Bulbo / PIT / Kaplan S)

– Desenvolvimento Hidráulico nas Pequenas Centrais

– Micro centrais hidrelétricas: SteamDriver e Tubular

• Desenvolvimento de Soluções

X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016

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Voith Hydro

4

1867 €4,3 bilhões

Vendas

5mercados

20.000colaboradores

60Em mais de

4,9 %

Porcentagem P&D Empresa familiar desde

A Voith em números

países

Período: 2014/15


5

Cinco Divisões uma empresa bem posicionada

Voith GmbH

Voith Hydro

Fornecedor completo de

equipamentos para usinas hidrelétricas

Voith Digital Solutions

Soluções para a Internet das

Coisas: networking e digitalização

Voith Paper

Parceiro e pioneiro na indústria do

papel

Voith Turbo

Sistemas e soluções de acionamento inteligentes

Voith IndustrialServices

Principal fornecedor de

serviços técnicos


6X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016

Voith no Brasil Planta em São Paulo – JaraguáÁrea Total Planta: 300.000 m²Área Construída: 142.000 m²


Planta em ManausÁrea Total Planta: 111.000 m²Área Construída: 17.200 m²

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Soluções completas para usinas hidrelétricas

Novas Usinas

Modernização

Automação

Pequenas centrais hidrelétricas

AMB (After Market Business)

Usina hidrelétrica de Santo Antonio (RO)


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Quase metade da energiagerada na América Latina possui soluções Voith Hydro


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Presença Global em PCHs

• Desenvolvimento tecnológico em 3 localidades.

• Centros de fabricação de turbinas e geradores em 7 localidades.

• Rede mundial de fornecedores certificados.

• Controle total da qualidade.

• Balanço de carga entre unidades.


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Voith Hydro Portifólio – Produtos e Serviços

Gerenciamento de Projeto Plant Engineering

Turbinas e Geradores Automação e Auxiliares

Montagem e Comissionamento

Operação e ManutençãoX Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016

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Voith Hydro Portifólio - Soluções

Planta completa – Turn KeyUnidade Geradora - PU



Aplicação Hidráulica

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• Tipo de máquina

• Tamanho– Rotação– Escavação– Operação

• Número de unidades;

• Análise econômica:– Capacidade Instalada– Custo do Investimento:

- Tamanho- Fabricação- Escavação- Estruturas civis- Geração anual de energia


Seleção de Turbinas

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Para definição do tipo de máquina e suas condições de operação:

• HWL: Nível do Reservatório de Montante

• TWL: Nível do Reservatório de Jusante

• Queda Bruta: Hb = HWL – TWL

• Queda Líquida: energia disponível entre a seção de entrada e seção de saída da turbina Hn = Hb – perda de carga

• Queda Líquida de Referência: mínima queda líquida para a qual a turbina, com o distribuidor totalmente aberto, consegue gerar a máxima potência.

Fonte: IEC 60041


Faixa Operacional - Quedas


Seleção de Turbinas: Pequenas Centrais

Fonte: Bulb/Pit/S-Turbines and Generators Brochure


Seleção de Turbinas: Turbinas Axiais (Baixa Queda)

Fonte: Bulb/Pit/S-Turbines and Generators Brochure

Kaplan S-Turbine

Pit Turbine

Bulbturbine

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Turbinas Axiais


Tipos de Turbinas Desenhos

Kaplan Vertical e Propeller:

Bulbo:

PIT:

Kaplan S Montante:

Kaplan S Jusante:


Turbina Kaplan VerticalRheinfeldenP = 1.84 MWH = 7.25 mDs = 25.60 dm


Turbina Kaplan Vertical

PCH HAMZALI

21X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016 Fonte: Voith Hydro

Turbina Bulbo

UHE Baguari


Turbina Bulbo

UHE Meldahl / Ohio River

Ohio River - MeldahlP = 37.17 MWH = 7.60 mDs = 770.0 dm


Turbina Bulbo

UHE Shingo

UHE Murray

UHE Rheinfelden

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Gerador

Multiplicador

Turbina


Turbina PIT


Turbina PIT

UHE Lehen

LehenP = 7.1 MWH = 6.3 mDs = 40.00 dm

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Turbina PIT

UHE Lehen



Turbina PIT

UHE Lehen


Fonte: Voith Hydro

Turbina Kaplan S de MontanteSerra dos Cavalinhos IP = 12.85 MWH = 26.55 mDs = 26.50 dm


Turbina Kaplan S de Montante

Unidade Auxiliar Santo Antônio do Jari


Fonte: Voith Hydro

Turbina Kaplan S de JusantePCH Indaia GrandeP = 6.90 MWH = 26.70 mDs = 20.90 dm


Turbina Kaplan S de Jusante

Foto UHE Anhanguera

PCH Indaia Grande

PCH Indaiazinho


StreamDiver e Tubular

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Motivação

Potencial Hidrelétrico

Conceito Inovador de planta

Novos requisitos de equipamentos E+M

• Projeto submersível

• Acessibilidade limitada

• Baixa manutenção

• Solução livre de óleo


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O Conceito StreamDiver

1 Gerador de imã permanente

2 Mancais axial e radial• Lubrificado por água

3 Bulbo da turbina• Repleto de água• Sem selagem dinâmica

4 Carcaça com palhetas-diretrizes

5 Rotor

22 4 51 3

Alta disponibilidade, baixa manutenção, sem sistemas periféricos


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Padronização

Diâmetro do rotor entre

790mm – 1310mm

Conceito modular com 5 diâmetros diferentes de roto r


• Perfeita combinação do módulo StreamDiver e o n⁰ de unidades baseada em cada projeto hidráulico

• Superposição da faixa de aplicação

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Operação – Montagem - Serviço


Para manutenção a turbina pode ser movimentada para oficinaO cabeamento permanece no local

Cabeamento e turbina são guiados por sistema de trilhos

Turbina pode ser removida por grua móvel

Parada da turbina por comporta hidráulica

Procedimento de montagem

1

2

3

4

12

3

4

37X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016As turbinas são reguladas (parada e sincronismo) por válvula-comporta.


As turbinas podem ser removidas para manutenção sem secar a câmara de adimissão

39X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016Desenvolvimento em regiões ecologicamente sensíveis com StreamDiver

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Vantagens Microtubular

� Maximização da produção de energiaatravés da possibilidade de ajustes naposição do ângulo da pá;

� A elevação da linha de centro damáquina pode estar acima da descarga,reduzindo assim custos civis;

� O torque é transmitido para o geradorpor meio de uma correia de altaeficiência;

� O tubo flexível na entrada facilita ainstalação do equipamento.



Desenvolvimento de Soluções

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Desenvolvimento de Soluções

• Desenvolvimento hidráulico “Estado da Arte”

• Otimização do Projeto:

– Estudo de Produção de Energia

– Análise de Transientes Hidráulicos

– Integração Unidade Geradora / Casa de Força

– Otimização do Arranjo da Casa de Força


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Desenvolvimento HidráulicoEstado da Arte

• Pesquisa e Desenvolvimento: 4%-5% do Faturamento Voith é investido em P&D;

• Desenvolvimento Hidráulico

– 02 Laboratórios de hidráulica: Heidenheim (Alemanha) e York (EUA)

– Equipe de engenharia multidisciplinar: hidráulico, mecânico, manufatura, custos

• Base hidráulica PCH:

– Usualmente transpostas de bases desenvolvidas de outros projetos de grande porte.


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0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Vaz

ão T

otal

da

Pla

nta

[m³/

s]

Permanência no tempo [%]

↑ Vazão Turbinada � ↑ Energia Gerada �↑ Receita↑ Vazão Turbinada � ↑ Potencia Instalada � ↑ Investimento

Curva de Permanência de Vazões


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#máq Energia[-] [GWh] [%]1 1.21 25.39%2 2.43 50.77%3 3.34 69.87%4 3.94 82.44%5 4.41 92.33%6 4.78 100.00%7 5.03 105.25%8 5.17 108.23%

curva de custos

Otimização do Número de Máquinas e da Potência Instalada


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Transientes Hidráulicos

264 rpm

167.0 mwc


47

Transientes Hidráulicos

Oscilação na chaminé de equilíbrio



Otimização do Arranjo da Casa de Força



Voith

Edital



Voith

Edital











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M.Sc. Rafael LopesHead of Proposal Engineering and EstimatingPhone +55 11 [email protected]

Glauco FreitasSmall Hydro Engineering ManagerPhone +55 11 [email protected]



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