Atividade 3 - Centrais Hidrelétricas

Prévia do material em texto

Curso: Engenharia de Energia
Disciplina: Centrais Hidrelétricas e Aproveitamentos
Atividade 03
Felipe Borges Gomes
Felipe Galileu Martins
Matheus Henrique Cavalheiro Garros
Dourados, Outubro de 2020
1 Metodologia de cálculo
1.1 Distribuição de Gumbell
Segundo Souza (1999), as vazões máximas e mínimas que podem vir a ocorrer em um
período pré estabelecido, denominam-se vazões extremas. O procedimento empregado
para as vazões máximas e mínimas é o mesmo, a única diferença está no conjunto de
dados a ser utilizado.
Para as vazões máximas utiliza-se as máximas vazões observadas em cada ano, mas
para as mínimas podem ser usadas até mesmo as mínimas vazões medidas em períodos de
sete dias. Um ponto importante acerca das estimativas realizadas é o risco inerente a
estimativa, onde é estimado a possibilidade da ocorrência das vazões estremas máximas
afim de se mensurar os riscos envolvidos.
A distribuição de Gumbell é útil para obtenção das vazões extremas a serem controla-
das. Para a curva ser plotada é seguido uma série de equações. Primeiramente é montado
o conjunto das vazões extremas anuais a ser estudado, após isso calcula-se a média desse
conjunto, representada pelo símbolo µ. Com isso o desvio padrão amostral do conjunto é
calculado. O termoMaxi se refere a um termo do conjunto das vazões extremas máximas.
δ =
√∑n
i=1(Maxi − µ)2
n− 1
(1)
Com o desvio padrão, são calculados os parâmetros estatísticos α e β.
α = 0, 78δ (2)
β = µ− 0, 577α (3)
Com esses parâmetros a frequência de ocorrência de cada vazão extrema anual pode
ser definida.
φ = 1− exp
{
− exp
{
β −Q
α
}}
(4)
Do mesmo modo, é possível obter a vazão Q para um tempo de decorrência pré esta-
belecido.
Q = β − α ln
(
− ln
(
1− 1
T
))
(5)
Para as vazões extremas mínimas o procedimento é o mesmo, mas invertem-se alguns
dos parâmetros estatísticos.
α = 1, 2826/δ (6)
β = µ+ 0, 451α (7)
φ = 1− exp{− exp{(β −Q)α}} (8)
Q = β − 1/α ln
(
− ln
(
1− 1
T
))
(9)
1
1.2 Níveis e quedas d’água
O dimensionamento da central hidrelétrica depende tanto dos fatores de carga hidráu-
lica ou de outra natureza, como do comportamento de todas as partes que a compõe.
Além disso, as condições ambientais e sociais que a circundam limitam a variação de seus
níveis.
O cálculo dos níveis segue o roteiro explicitado na imagem abaixo.
Figura 1: Roteiro para cálculo dos níveis
hcM , o nível de cheia máxima excepcional, está ligado a aspectos sociais, técnicos,
ecológicos e econômicos, sendo necessário bom conhecimento da região, sendo realizadas
várias visitas ao local. No trabalho aqui apresentado seu valor foi atribuído como hjn+15,
em metros. hjn é definido como a cota do nível d’água normal de jusante.
Para o nível máximo operativo hcn, que ocorre quando a central não está associada a
um reservatório de grande superfície, utiliza-se as vazões Qcp, que foi determinada como
a vazão máxima de retorno para um período de 500 anos, e Qmxn que é a vazão do maior
valor entre as vazões médias mensais com duração de 5%, obtido na curva permanência,
kex o coeficiente de descarga do extravasor sem comporta e Lex o comprimento útil da
crista do extravasor, considerado igual a 40 m.
No restante hex é o nível da crista do extravasor, hmn o nível de montante mínimo
normal, onde o deplecionamento d foi considerado em 2,5 metros, hn nível de água normal
de montante, com a depleção média dr considerada em 0,5 m.
As alturas de queda HbM , Hbm e Hbn referem-se, respectivamente, queda bruta má-
xima, queda bruta mínima e queda bruta normal. Esses valores não levam em considera-
ção as perdas de carga envolvidas no sistema de adução Hp, desse modo, para os valores
líquidos de alturas de queda seria necessário subtrair-se as perdas.
2 Resultados
Seguindo os procedimentos listados anteriormente, primeiramente para os diagramas
de Gumbell, se obteve:
2
Figura 2: Distribuição de Gumbell para as vazões máximas
Figura 3: Distribuição de Gumbell para as vazões mínimas
E do algoritmo apresentado para cálculo dos níveis e quedas:
3
Tabela 1: Dados para cálculo dos níveis e quedas
Item Dados Descrição
Qcp (m³/s) 599,33
Qmxn (m3/s) 89,61 Q5% da curva permanência
Lex (m) 40
hcM (m) 442
hjn (m) 427 Pelas coordenadas do Google Earth
d (m) 2,5
dr (m) 0,5
kex (m) 1,51 Referência bibliográfica, Zulcy, pág 88
Tabela 2: Níveis e quedas calculados
Item Resposta Descrição
hcn (m) 438,68 Nível máximo operativo
hex (m) 4,62 Nível da crista do extravasor
hmn (m) 436,18 Nível de montante mínimo normal
hn (m) 438,18 Nível d’água normal de montante
HbM (m) 11,68 Queda bruta máxima
Hbn (m) 11,18 Queda bruta normal
Hbm (m) 9,18 Queda bruta mínima
3 Referências
SOUZA, Z.; SANTOS, A. H. M.; BORTONI; E. C. Centrais Hidrelétricas – Es-
tudos para Implantação. Rio de Janeiro: ELETROBRÁS, 1999.
4