Atividade 4 - Centrais Hidrelétricas

Prévia do material em texto

Curso: Engenharia de Energia
Disciplina: Centrais Hidrelétricas e Aproveitamentos
Atividade 04
Felipe Borges Gomes
Felipe Galileu Martins
Matheus Henrique Cavalheiro Garros
Dourados, Outubro de 2020
1 Determinação do Grupo Gerador
1.1 Dados de entrada
Para determinação do grupo gerador usando o algoritmo proposto, os seguintes dados
de entrada são exigidos:
Figura 1: Dados de entrada
Partindo primeiramente da vazão, a partir da curva permanência mensal pode-se ter
a estimativa da vazão correspondente a Q90.
Figura 2: Curva permanência das vazões médias mensais
Como o exigido pelo projeto é apenas 70% da Q90, têm-se que o valor da vazão a
ser utilizado é de 16,56 m³/s. Para a queda líquida disponível Hn, é dito na teoria que
os valores líquidos são os valores brutos menos 2% dos mesmos para centrais do tipo
reservatório. Portanto, sabendo que a queda bruta normal Hbn calculada foi de 11,18 m,
a Hn do projeto é de 7,83 m. Como dado de entrada é exigido apenas 3% dessa altura,
portanto, a entrada será de 2,35 m.
Para zb a altitude do nível mínimo da água na saída do tubo de sucção será de 427
m. Qi a vazão mínima com um tempo de recorrência de 10 anos será de 17,81 m³/s, de
acordo com o que foi calculada anteriormente para a distribuição de Gumbell. Assim, os
dados de entrada ficam como mostrado na tabela abaixo.
1
Tabela 1: Dados de entrada para o projeto
Q H zb Qi HSU n1/1 f tv
m³/s m m m³/s m - - s
16,56 2,35 427 17,81 -3,00 0,94 60 6
1.2 Algoritmo
Do passo 1 observou-se que a altura de queda liquida disponível está fora dos intervalos
para as turbinas Francis, portanto, todos os passos seguiram apenas para as turbinas
axiais.
Etapa Descrição Resultado
1 Rotações específicas superiores einferiores
nqAsa =1000
nqAia = 762,67
2 Coeficiente de cavitação σ = 5,31
4 Rotação específica nqAa = 1632,82
Como a rotação específica calculada esta acima do valor superior do intervalo, nqAa =
nqAsa = 1000. Abaixo está o valor de potência calculado para a vazão inicial.
Etapa Descrição Resultado
5 Cálculo da potência 358,86
Para o próximo passo, a vazão em cada máquina é calculada, dividindo-se a vazão pelo
fator z. Essa vazão é denominada Q1.
Etapa Descrição Resultado
6 Vazão em cada TH 16,56
O valor de z deve ser tal que satisfaça as condições do passo 8 (turbina axial). Assim,
a vazão para cada tipo de turbina axial considerando que z = 1 satisfaz a condições
necessárias:
Turbina Vazão
Hélice pás fixas 14,57
Hélice pás móveis 13,41
Kaplan pás fixas 11,76
Kaplan pás móveis 4,14
Considerando uma turbina Kaplan de pás fixas para o projeto, abaixo seguem as
características que a mesma deve ter. O subscrito i das equações do algoritmo foram
substituídos por KF . Assim como no passo anterior, a cada passo uma nova condição
2
deve ser satisfeita, caso contrário, é preciso retornar ao passo anterior num processo
iterativo.
Etapa Descrição Resultado
9 Rotação nominal nKF = 184,51
10 Determinação dascaracterísticas
P1KF = 254,79; nT i = nKF =
184,51; nGKFy = 900; rKFy =
4,88; zpy = 4
11 Determinação darotação específica nqAKF = 1000
12 Determinação docoeficiente de Thoma σ = 2,25
13 Determinação daaltura de sucção HsuKF = 4,19
14 Cálculo do diâmetro DKF = 1,67
15 Diâmetro de entradado injetor DEKF = 3,32
16 Raio externo dodistribuidor R1KF = 7,59
17 Diâmetro de entradada caixa espiral De1KF = 3,06
18 Raio de entrada dacaixa espiral Re1KF = 10,65
19 Coeficiente da espiral kesKF = 2781,91
O diâmetro de entrada da caixa espiral foi calculado a partir de um processo iterativo
a partir do chute inicial obtido com a equação do algoritmo. A partir disso o valor foi
alterado até obter um erro aceitável (0 para duas casas decimais).
De1KFin De1KF erro
2,77 3,11 0,34
3 3,07 0,07
3,05 3,06 0,01
3,06 3,06 0,00
3,07 3,06 -0,01
3,08 3,06 -0,02
Para os passos 20 e 21, para cada um dos ângulos os raios foram calculados como
mostra a seguir:
Ângulo ResθKF RθKF
90 0,73 9,05
180 1,06 9,70
270 1,31 10,21
360 1,53 10,65
3
Por último, o passo 22, o tempo transitório do GG, considerando a diferença de pressão
máxima como a queda bruta normal calculada na atividade passada e a rotação nominal
da turbina Kaplan.
Etapa Descrição Resultado
22 Tempo transitório do GG 0,0033
2 Resultados
Assim, os resultados finais ficam como explicitado a seguir:
Tabela 2: Resultados do algoritmo
Eixo Vertical
Acoplamento Indireto
P kW 358,86
zKF GG 1
Q1KF m³/s 11,76
P1KF kW 254,79
nKF rpm 184,51
zpKF p.pólos 4,00
nqAKF - 1000
HsuKF m 4,19
3 Referências
SOUZA, Z.; SANTOS, A. H. M.; BORTONI; E. C. Centrais Hidrelétricas – Es-
tudos para Implantação. Rio de Janeiro: ELETROBRÁS, 1999.
4