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PublicouROBSON SÉRGIO GERIMINIANO SENAI ROO/INSTRUTOR Alterado mais de 8 anos atrás
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Geração de Energia Elétrica
Aula 3 Centrais Hidrelétricas
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Barragem Tomada d’água e condutos forçados Casa de força Vertedouro Subestação elevadora
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Barragem Tomada d’água e condutos forçados Casa de força Vertedouro Subestação elevadora
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Barragem para criar diferença de níveis (montante >> jusante → maior potência) para formar um reservatório compensação – volume suficiente apenas para regularização das descargas semanais ou diárias (usinas fio d’água) acumulação – maiores, com capacidade para regularizar vazões de um mês, ano ou mais atenuam o efeito da variabilidade das afluências naturais: armazenamento nos períodos úmidos deplecionamento nos períodos secos importante função no controle das cheias durante período úmido, parte do reservatório fica vazia = volume de espera conflito de objetivos com produção de energia, pois reduz a capacidade de armazenamento usinas de bombeamento (reversíveis) – possuem 2 reservatórios em níveis diferentes – rendimento ~ 70%
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Barragem de concreto de gravidade - constituídas por uma parede de concreto que resiste pelo próprio peso à impulsão da água e transmite as solicitações à fundação em arco ou em abóbada – construídas em vales apertados, podendo ter altura maior que largura. Podem apresentar dupla curvatura, vertical e horizontal. Curvatura horizontal permite transmitir a força da impulsão da água para as margens. Barragem de gravidade Barragem em arco ou abóbada
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Barragem de concreto (gravidade)
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Barragem de concreto (arco)
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Barragem de aterro de terra – constituídas de solos de jazidas ou obtidos das escavações obrigatórias, sendo compactados por equipamentos mecânicos. de enrocamento – constituídas por um maciço de blocos de rocha de todos os tamanhos cuja vedação é obtida através de uma membrana impermeável. A membrana pode ser colocada à montante ou no centro da barragem, verticalmente ou inclinada. Ela pode ser de solo impermeável, concreto armado, concreto asfáltico, aço e etc. Barragem de terra Barragem de enrocamento
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Barragem de aterro (mista) Obs.: Randon -> rocha, um quartzito
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Tomada d’água e condutos forçados para conduzir por gravidade a água do reservatório até casa de força pode ser compreendido por: câmara de carga – estrutura que interliga o sistema de baixa pressão em canal com o de alta pressão na partida garante que não entre ar no conduto forçado nas paradas bruscas devem garantir estabilidade funcional do sistema de adução chaminé de equilíbrio – estrutura que interliga o sistema de baixa pressão em encanamento com o de alta pressão nas variações de vazão suavizam os efeitos do golpe de ariete duto forçado – sistema de alta pressão que leva a água às turbinas hidráulicas
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Tomada d’água
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Tomada d’água – barragem tipo abóbada
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Conduto forçado
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Conduto forçado
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Casa de força local onde estão instalados grupos turbina-gerador equipamentos auxiliares canal de restituição ou canal de fuga (para devolver a água para o rio) deve visar operação e manutenção (facilitar montagem e desmontagem dos equipamentos instalados) tipos de turbinas ação: Pelton – transforma energia cinética d’água em trabalho construídas com eixo vertical ou horizontal rotor da turbina gira no ar reação: Francis, hélice pás fixas ou móveis (Kaplan) – transforma energia cinética e de pressão d’água em trabalho rotor gira dentro da corrente d’água fluxo d’água orientado e distribuído igualmente pela região periférica
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Turbina Pelton de eixo horizontal, com 2 injetores
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Turbina Pelton de eixo vertical, com 6 injetores
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Turbina Pelton – ajuste da vazão/potência realizado por intermédio de: agulha (mais lento para suavizar golpe de ariete) e defletores (mais rápidos)
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Turbina Francis Caracol para distribuição d’água e controle do fluxo Formas dos rotores de acordo com velocidades específicas ns
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Turbina Francis – componentes
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Turbina Francis
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Turbina hélice de pás fixas
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Turbina hélice de pás fixas (gerador transpassado pela água)
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Turbina hélice de pás móveis (Kaplan)
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Turbinas – indicação em função da altura da queda H > 600 m → Pelton 100 a 600 m → Francis e Pelton 15 a 80 m → Kaplan e Francis 5 a 20 m → Kaplan
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Turbinas – tipos e velocidades específicas
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Geradores síncrono pólos salientes geralmente múltiplos de 4 pólos necessita de alimentação CC (capacidade de black-start) gerador auxiliar para produção de CC excitatriz estática em função das perdas, máquinas de grande porte necessitam sistema de refrigeração (em circuito fechado, para evitar entrada de corpos estranhos)
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Geradores
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Componentes básicos de uma Central Hidrelétrica
Vertedouro para liberação da água sem passagem pela casa de força dimensionado para permitir escoar a enchente estando o reservatório com 60 a 80% de sua capacidade. inclui mecanismo para reduzir a velocidade da descarga
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Vertedouro
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Descarga de fundo abertura em forma de galeria ou túnel (fechada por comporta ou válvula) que atravessa ou circunda a barragem finalidades: esvaziar ou rebaixar o nível d’água (manutenção ou inspeção) eliminar sólidos decantados no reservatório liberar água durante parada das turbinas escoar águas de enchentes desviar o rio durante a construção da barragem
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Descarga de fundo
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Subestação elevadora para elevar a tensão do nível de geração (geralmente ≤ 23 kV) para níveis de transmissão (geralmente ≥ 230 kV) em grandes centrais apresentam elevados níveis de curto-circuitos unidades transformadoras trifásicas (mais barato) bancos de unidades monofásicos (unidade reserva mais barata) o transporte pode dificultar o uso de unidades trifásicas
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