Aula 10 - Conceitos básicos sobre hidrelétricas

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Pontes e Grandes Estruturas
Prof. Átila Foster Klein-Gunnewiek
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Aula 01 – Estruturas estaticamente indeterminadas
Reforçando e tirando dúvidas
Introdução
Conceitos
Estruturas básicas
Implantando uma PCH
Turbinas hidráulicas
AULA 10 CONCEITOS BÁSICOS SOBRE HIDRELÉTRICAS
Aula 10– Conceitos básicos sobre hidrelétricas
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 1. REFORÇANDO E TIRANDO DÚVIDAS
Lembrando a aula anterior e trazendo respostas a dúvidas pendentes.
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Anteriormente
As seções anteriores trataram dos cálculos básicos relativos ao dimensionamento de pontes. 
 2. INTRODUÇÃO
E panorama nacional
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Conceitos
Matriz energética:
Proporção da origem da fonte energética que compões toda a energia produzida numa região (geralmente usa-se a proporção nacional).
Fontes: não-renováveis (petróleo, carvão, gás natural), renováveis (água, vento).
Sobre hidrelétricas:
PCH (entre 3.000 kW e 30.000 kW)
UHE (entre 5.000 kW e 50.000 kW)
Potencial hidráulico
É definido em função da vazão de referência do rio, e altura de queda d’água
Segundo a ANEEL, a bacia do Tocantins tem potencial de 28.000MW com 12.200MW aproveitados, ou 43,5%
ESTUDO HIDROLÓGICO
DEPENDE DE VÁRIAS CARACTERÍSTICAS, MAS PRINCIPALMENTE DO RELEVO
3. CONCEITOS
PCH’s
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A fio d’água: quando as vazões de estiagem do rio são iguais ou menores que a descarga necessária à potência a ser instalada. 
De acumulação: vazões necessariamente inferiores à necessária na estiagem
Pouco ou nenhum acúmulo
Acúmulo para regularização da vazão (diária ou mensal).
Barragem:
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Função: represar a água, elevando o nível d’água
Condições necessárias a serem analisadas
Topografia
Geologia
Materiais disponíveis
Materiais mais comuns
Terra
Enrocamento
Concreto
Barragem de terra
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Utilizada para retenção de água para abastecimento, pode ter utilização conjunta com barragens de concreto. Tem os seguintes componentes:
Itaipu Binacional
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A planta da UHE de Itaipu
Barragem de enrocamento
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Precisa de uma camada impermeável, pois é geralmente formada pelo empilhamento de pedras. A camada impermeável pode ser superficial (asfalto, concreto) ou no núcleo (solos impermeáveis). Também atua como auxiliar.
Barragem de concreto
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Tem 5 classificações distintas, dependendo do método de sustentação da barragem:
Gravidade
Gravidade aliviada
Em contraforte
Concreto compactado
Abóbada
Etc.
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4. ESTRUTURAS BÁSICAS
Vertedouro
Função: descarregar toda a água excedente não utilizada para geração.
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Tomada d’água
Conduz a água do reservatório ao conduto forçado que vai à turbina
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Água sob pressão
Água sob pressão
Reservatório
Transformador
Linhas de transmissão
Gerador
Desarenador
Estrutura próxima à tomada d’água visando retirar os sedimentos transportados pelo rio.
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Casa de força
Onde os equipamentos elétricos e mecânicos (turbina e gerador)
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Fonte: https://www.itaipu.gov.br/
Subestação e linhas de transmissão
Equipamentos responsáveis pela alteração na tensão e sua transmissão do ponto de geração ao ponto de consumo.
Subestação em Bariri - SP
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Fonte: https://mapio.net/pic/p-28406191/
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Fonte: https://www.itaipu.gov.br/
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Fonte: https://www.itaipu.gov.br/
5. IMPLANTANDO UMA PCH
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Identificar o potencial: quando a unidade hidrológica pode produzir
Estudo e projetos: projeto de viabilidade e básico (anteprojeto) apresentam resumo para a construção da PCH. Dados necessários são o arranjo geral, definição dos eixos, geologia local, solos disponíveis, DADOS HIDROLÓGICOS e geração prevista
Licenciamento ambiental: dividido em licença prévia, licença de instalação e de operação. Exige-se projetos executivos.
Obras civis: início da construção.
Subestação e linhas de transmissão: conectar a usina à concessionária
Procedimento
6. TURBINAS HIDRÁULICAS
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A barragem gera uma desnível, aumentando a energia potencial.
A água desce pela tubulação, convertendo a energia potencial em energia cinética.
A energia cinética é transferida para o rotor da turbina, transformando em energia mecânica.
A energia mecânica é convertida em energia elétrica por um gerador.
Conceito de como funciona uma turbina
Exemplos de turbinas
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(a)
(b)
(c)
FRANCIS
PELTON
KAPLAN
Exemplo: qual turbina para Q = 10m³/s e desnível de 100m
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FIM!
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Dúvidas, comentários e sugestões são sempre bem-vindos!
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