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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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$dias mensais
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15/22MiAura .:%iagrama h &cota) versus ! &volume)
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i1 Constru+'o do diaArama de Sippl
) Clculo do volume mensal: va&'o mdia mensal x n` de dias x/h x )(00 s
Zeses Rolume mensal =.0(m)1 6cumulado
'aneiro (*+ (*+
,evereiro (-.*-/ 0/*++
1aro -*/2 /+*/23bril /(*/. 4+(*5-
1aio 0.*4+ 40-*0-
'unho 20*00 42*.2
'ulho /5*2( (+*-0
3gosto 2/*(( 04*+/
6etembro 00*. 5*./
7utubro 40*4. .22*0(
8ovembro .2*45 .-/*5-
%e"embro ..*. 5.2*4
a$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