x simpósio sobre pequenas e médias centrais ... lopes - voith... · completo de equipamentos para...
TRANSCRIPT
2
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
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
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
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
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
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
7X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Planta em ManausÁrea Total Planta: 111.000 m²Área Construída: 17.200 m²
8
Soluções completas para usinas hidrelétricas
Novas Usinas
Modernização
Automação
Pequenas centrais hidrelétricas
AMB (After Market Business)
Usina hidrelétrica de Santo Antonio (RO)
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
9
Quase metade da energiagerada na América Latina possui soluções Voith Hydro
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
10
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.
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
11
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
12
Voith Hydro Portifólio - Soluções
Planta completa – Turn KeyUnidade Geradora - PU
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
14
• 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
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Seleção de Turbinas
15
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
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Faixa Operacional - Quedas
16X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Seleção de Turbinas: Pequenas Centrais
Fonte: Bulb/Pit/S-Turbines and Generators Brochure
17X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Seleção de Turbinas: Turbinas Axiais (Baixa Queda)
Fonte: Bulb/Pit/S-Turbines and Generators Brochure
Kaplan S-Turbine
Pit Turbine
Bulbturbine
18
Turbinas Axiais
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Tipos de Turbinas Desenhos
Kaplan Vertical e Propeller:
Bulbo:
PIT:
Kaplan S Montante:
Kaplan S Jusante:
19X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Turbina Kaplan VerticalRheinfeldenP = 1.84 MWH = 7.25 mDs = 25.60 dm
20X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Turbina Kaplan Vertical
PCH HAMZALI
21X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016 Fonte: Voith Hydro
Turbina Bulbo
UHE Baguari
22X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Turbina Bulbo
UHE Meldahl / Ohio River
Ohio River - MeldahlP = 37.17 MWH = 7.60 mDs = 770.0 dm
23X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Turbina Bulbo
UHE Shingo
UHE Murray
UHE Rheinfelden
24
Gerador
Multiplicador
Turbina
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Turbina PIT
25X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Turbina PIT
UHE Lehen
LehenP = 7.1 MWH = 6.3 mDs = 40.00 dm
28X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Fonte: Voith Hydro
Turbina Kaplan S de MontanteSerra dos Cavalinhos IP = 12.85 MWH = 26.55 mDs = 26.50 dm
29X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Turbina Kaplan S de Montante
Unidade Auxiliar Santo Antônio do Jari
30X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Fonte: Voith Hydro
Turbina Kaplan S de JusantePCH Indaia GrandeP = 6.90 MWH = 26.70 mDs = 20.90 dm
31X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Turbina Kaplan S de Jusante
Foto UHE Anhanguera
PCH Indaia Grande
PCH Indaiazinho
33
Motivação
Potencial Hidrelétrico
Conceito Inovador de planta
Novos requisitos de equipamentos E+M
• Projeto submersível
• Acessibilidade limitada
• Baixa manutenção
• Solução livre de óleo
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
34
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
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
35
Padronização
Diâmetro do rotor entre
790mm – 1310mm
Conceito modular com 5 diâmetros diferentes de roto r
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
• Perfeita combinação do módulo StreamDiver e o n⁰ de unidades baseada em cada projeto hidráulico
• Superposição da faixa de aplicação
36
Operação – Montagem - Serviço
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
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.
38X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
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
40
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.
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
41X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Desenvolvimento de Soluções
42
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
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
43
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.
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
44
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
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
45
#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
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
46
Transientes Hidráulicos
264 rpm
167.0 mwc
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
47
Transientes Hidráulicos
Oscilação na chaminé de equilíbrio
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
48X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Otimização do Arranjo da Casa de Força
49X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Otimização do Arranjo da Casa de Força
Voith
Edital
50X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Otimização do Arranjo da Casa de Força
Voith
Edital
51X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Otimização do Arranjo da Casa de Força
52X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Otimização do Arranjo da Casa de Força
53X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Otimização do Arranjo da Casa de Força
54X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Otimização do Arranjo da Casa de Força
55X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016
Otimização do Arranjo da Casa de Força
56
M.Sc. Rafael LopesHead of Proposal Engineering and EstimatingPhone +55 11 [email protected]
Glauco FreitasSmall Hydro Engineering ManagerPhone +55 11 [email protected]
X Simpósio de Médias e Pequenas Centrais Hidrelétricas | 27 - 04 - 2016