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Casa de Força FRANCIS VERTICAL ESTUDO DE INVENTÁRIO HIDRELÉTRICO Data: 5/16/11 RIO Projeto: Cálculo: Item: CASA DE FORÇA TIPO FRANCIS COM EIXO VERTICAL Verificação: 1. DADOS BÁSICOS: Dados para o dimensionamento: P' = 90.00 MW (Potência instalada inicial) Ng = 0 unidades (Número de unidades geradoras - não o conhecendo, digitar o valor zero; será adotado o valor calculado) NAmax = 520.00 (Nível de água máximo normal do reservatório) NAmed = 513.60 (Nível de água médio do reservatório) NAfu = 475.80 (Nível de água normal do canal de fuga) NAnfu = 467.00 (Nível de água mínimo no canal de fuga) hp%= 2.00 % (Perda de carga na adução, em % de Hb1) fp = 0.90 (Fator de potência) hg = 0.97 (Rendimento médio dos geradores) T = 28.00 °C (Temperatura média da água no verão) f = 60.00 Hz (Freqüência do sistema elétrico) Dados para a quantificação Elte = (Cota média do terrreno na área da casa de força) ete = m (Espessura média da camada de terra na área da casa de força) Vcd = m³ (Acréscimo no volume de concreto devido a escavação adicional necessária por fundação deficiente) Vcn = m³ (Acréscimo no volume de concreto devido a modificações no projeto por NAxfu muito alto) Tipo: (Tipo de casa de força: 1 - abrigada; 2 - semi-abrigada; 3 - aberta; 4 - subterrânea) NAxfu = (Nível de água máximo do canal de fuga) Mensagens: Potência da unidade geradora maior que a máxima recomendada. Foi aumentado o número de unidades 2. QUEDAS a) Queda bruta máxima Hb1 = NAmax - NAfu = 44.20 m b) Queda bruta média Hb2 = NAmed - NAfu = 37.80 m c) Perda de carga total 0.88 m d) Queda líquida máxima H1 = Hb1 - hp = 43.32 m e) Queda líquida média H2 = Hb2 - hp = 36.92 m 3. NÚMERO DE UNIDADES E POTÊNCIA a) Potência total do conjunto das turbinas 92,784 kW b) Número de unidades geradoras Sendo P1x a potência máxima da turbina para a queda disponível, calculada abaixo: Assim, para este aproveitamento, com H1 = 43.32 m, tem-se: P1xt = 187.98 MW E para o número mínimo de unidades geradoras temos 1 Observação: O número de unidades geradoras deve ser, de preferência, maior ou igual a dois. Assim: Ng = 2 unidades (Valor calculado) Como a condição acima não foi verificada, o novo valor inicial de Ng = 2 unidades c) Potência inicial de uma unidade geradora Sendo P1n a potência mínima da turbina para a queda disponível, calculada abaixo: Assim, para este aproveitamento, com H1 = 43.32 m, tem-se: P1nt = 5.00 MW Como a condição acima foi verificada, manteve-se Ng = 2 unidades E para a potência inicial de uma unidade geradora: P'1 = 45.0 MW d) Potência de uma unidade geradora 45.00 MW sendo: kp Para 0.10 0.50 1.00 Neste aproveitamento: kp = 0.50 e) Potência instalada 90.0 MW f) Potência de uma turbina 46,392.00 kW 4. DIMENSIONAMENTO DA TURBINA a) Velocidades > Vazão turbinada máxima de cada turbina: 116.51 m³/s ===> 0.91 sendo: 8,916.00 (Coeficiente inicial) 0.95 (Rendimento da turbina inicial) 0.96 50.00 Assim: 121.55 m3/s com: 8,546.39 > Velocidade específica inicial: (do Gráfico 5.8.2.04) Assim, para este aproveitamento, com Q1 = 121.55 m³/s e H1 = 43.32 m, tem-se para a velocidade específica inicial: n's = 299.42 > Velocidade inicial: 154.49 rpm 157.08 > Número de pólos do gerador: Assim, para este aproveitamento, com f = 60.00 Hz, tem-se para o número de pólos do gerador : p = 46 pólos > Velocidade síncrona: 156.52 rpm > Velocidade específica: 303.34 b) Diâmetro e posição do rotor da turbina > Coeficiente de velocidade periférica: 1.11 > Diâmetro do rotor da turbina: 3.96 m > Altura de sucção: -0.92 m sendo: 9.40 m (Altura de pressão) 0.24 (Coeficiente de Thoma) > Cota da linha de centro do distribuidor da turbina: 466.08 c) Dimensões da turbina, da caixa espiral, do gerador e do tubo de sucção 4.50 m 5.07 m 5.87 m 6.58 m 4.77 m 18.05 m 10.86 m Assim: U = 1.70 m Nvs = 2 unidades Assim: H'2 = 1.43 m Assim: N = 9.50 m 10.94 m > Diâmetro estimado do poço do gerador: 10.38 m d) Dimensões da casa de força > Largura do bloco da unidade: 16.58 m > Largura total da casa de força: 35.16 m > Largura da área de montagem dos equipamentos: Assim: Bam = 24.87 m > Comprimento da superestrutura: 17.55 m sendo: 8.08 m (Distância entre a face externa da parede de montante e a linha central das unidades geradoras) 9.47 m (Distância entre a linha central das unidades geradoras e a face externa da parede de jusante) > Comprimento da casa de força: 26.13 m > Comprimento da área de montagem: 17.55 m 5. QUANTIFICAÇÃO E CUSTOS a) Escavação > Escavação comum Casa de força externa (tipos 1, 2 e 3): 0 m³ sendo: -1.50 m Casa de força subterrânea (tipo 4): Vtcf = 0 m³ Para este aproveitamento tem-se: Vtcf = 0 m³ > Escavação em rocha Casa de força externa (tipos 1, 2 e 3): -418,616 m³ sendo: -3,618 m³ -426,879 m³ 11,880 m³ Casa de força subterrânea (tipo 4): Vrcf = 0 Para este aproveitamento tem-se: Vrcf = 0 m³ > Escavação subterrânea em rocha Casa de força externa (tipos 1, 2 e 3): Vscf = 0 Casa de força subterrânea (tipo 4): 29,326 m³ Para este aproveitamento tem-se: Vscf = 29,326 m³ Área da seção de escavação: 308.04 Custo unitário de escavação subterrânea em rocha: 21.12 US$/m³ b) Limpeza e tratamento de fundação > Área de limpeza da fundação: 1,355 m² > Comprimento da injeção de cimento: -8,002 m sendo: -683 m (Comprimento de um furo de injeção de cimento - máximo: 40 m) > Comprimento da malha de chumbadores (somente para casa de força subterrânea: tipo 4) 0 m Custo de limpeza e tratamento de fundação Clf = 11.20 US$/m² (Custo unitário de limpeza de superfície em rocha) Ctf = 70.00 US$/m (Custo unitário de furo roto-percussivo) Cic = 30.00 US$/m (Custo unitário de injeção de cimento) Ctfc = 100.00 US$/m (Custo unitário de chumbador) ERRO! Opção inválida! US$ c) Concreto I ) Casa de força abrigada Tipo inválido! m³ II ) Casa de força semi-abrigada Tipo inválido! m³ III ) Casa de força aberta Tipo inválido! m³ IV ) Casa de força subterrânea Tipo inválido! m³ sendo: Volume de concreto da infra-estrutura: 4,035 m³ Volume de concreto da superestrutura: 972 m³ Volume de concreto das paredes em cada uma das extremidades: 1,283 m³ Volume de concreto da área de montagem (integrado à superestrutura): Assim: Vca = 972 m³ Volume de concreto projetado (somente para casa de força subterrânea) Tipo inválido! m³ Assim, para este aproveitamento, com casa de força Tipo inválido! tem-se para o volume de concreto: Vccf = Tipo inválido! m³ Taxas de cimento e armadura: Cimento Armadura (kg/m³) (kg/m³) Infra-estrutura 275 65 Superestrutura 300 100 Parede extrema 250 50 Dental 200 10 Concreto projetado 300 70 Totais: Cimento Armadura CSC Volume C. unitário C. total (t) (t) (m³) (US$/m³) (US$) Infra-estrutura 2,219 525 8,070 85.00 685,941 Superestrutura 0 0 Tipo inválido! 85.00 0 Parede extrema 0 0 Tipo inválido! 85.00 0 Dental 0 0 Tipo inválido! 85.00 0 Concreto projetado 0 0 Tipo inválido! 150.00 0 TOTAL 0 0 8,070 - 0 Custo unitário médio: $ = 0.00 US$/m³ (C. total/Volume) d) Benfeitorias na área da usina Equação da curva ajustada no gráfico B.19 (aqui já multiplicada pela Potência Instalada): 320,056.53 US$ e) Instalações e acabamentos Equação da curva ajustada no gráfico B.20 (aqui já multiplicada pela Potência Instalada): 349,067.61 US$ f) Equipamentos > TURBINAS Equação da curva ajustada no gráfico B.10: 2,258,369 US$/unidade sendo: 296.39 kW/rpm > COMPORTA ENSECADEIRA DO TUBO DE SUCÇÃO Quantidade de comportas ensecadeiras: Assim, para este aproveitamento tem-se: Nsl = 4 comportas Custo de aquisição: Equação da curva ajustada no gráfico B.25: Fora da faixa de variação da curva! US$/unidade sendo: -45.54 m4 Hx = Naxfu - Eld + Y = -455.14 m Hcp = R = 4.77 m 4.58 m Preço global de aquisição de guias e partes fixas: -2,900,105.90 US$ > GERADORES: Equação da família de curvas ajustada no gráfico B.16: sendo: 0.52 6.24 0.32 MVA/rpm 1.09 MVA/pólo 50.00 MVA Assim, para este aproveitamento, com m = 6.24 , tem-se para o custo de hidrogeradores verticais: Cgv = 3,177,300 US$ > EQUIPAMENTO ELÉTRICO ACESSÓRIO Deve ser considerado como igual a 18% do custo global da Conta .13 - Turbinas e Geradores. > GUINDASTE E PONTE ROLANTE Ponte rolante: Equação da curva ajustada no gráfico B.17: 917,112 US$/unidade sendo: 319.44 MVA/rpm 50.00 MVA Pórtico rolante: Equação da curva ajustada no gráfico B.18: 1,717,220 US$/unidade Sendo: z = 319.44 MVA/rpm > EQUIPAMENTOS DIVERSOS Deve ser considerado como igual a 6% do custo global da Conta .13 - Turbinas e Geradores. 6. EXTRATO DO O.P.E. R$/US$ = 1.00 Preços de DEZ/95 PREÇO UNITÁRIO CUSTO CUSTO CONTA ITEM UN. QUANT. US$ 10³ US$ 10³ R$ .11 ESTRUTURAS E OUTRAS BENFEITORIAS 0 0 .11.12 BENFEITORIAS NA ÁREA DA USINA gl 1 320,056.53 320 320 .11.13 CASA DE FORÇA 0 0 .11.13.00.12 Escavação gl 619 619 .11.13.00.12.10 Comum m³ 0 3.40 0 0 .11.13.00.12.11 Rocha a céu aberto m³ 0 11.00 0 0 .11.13.00.12.12 Subterrânea em rocha m³ 29,326 21.12 619 619 .11.13.00.13 Limpeza e tratamento de fundação gl 1 ERRO! Opção inválida! 0 0 .11.13.00.14 Concreto gl 0 0 .11.13.00.14.13 Cimento t 0 165.00 0 0 .11.13.00.14.14 Concreto sem cimento m³ Tipo inválido! 0.00 0 0 .11.13.00.14.15 Armadura t 0 1,420.00 0 0 .11.13.00.15 Instalações e acabamentos gl 1 349,067.61 349 349 .11.14 VILA DOS OPERADORES gl 0 Subtotal da conta .11 0 0 .11.27 EVENTUAIS DA CONTA .11 % 10% 0.00 0 0 .13 TURBINAS E GERADORES 0 0 .13.13.00.23.17 Comportas ensecadeiras un 4 0.00 0 0 .13.13.00.23.20 Guindaste un 0 0 .13.13.00.23.28 Turbina tipo Francis un 2 2,890,712.79 5,781 5,781 .13.13.00.23.29 Gerador un 2 4,066,943.53 8,134 8,134 .13.13.00.23.56 Peças fixas extras un 1 -3,712,135.55 -3,712 -3,712 Subtotal .13 0 0 .13.27 EVENTUAIS .13 % 15% 0.00 0 0 .14 EQUIPAMENTO ELÉTRICO ACESSÓRIO 0 0 .14.00.00.23 Equipamento gl 18% 0.00 0 0 Subtotal .14 0 0 .14.27 EVENTUAIS .14 % 15% 0.00 0 0 .15 DIVERSOS EQUIPAMENTOS DA USINA 0 0 .15.00.00.23.31 Equipamentos diversos gl 6% 0.00 0 0 .15.13.00.23.20 Ponte rolante un 0 1,173,903.36 0 0 .15.13.00.23.20 Pórtico rolante un 0 2,198,042.23 0 0 Subtotal 15. 0 0 .15.27 EVENTUAIS 15. % 15% 0.00 0 0 TOTAL DA ESTRUTURA 0 0 MBD00139F31.unknown MBD001AAFE6.unknown MBD001D2A19.unknown MBD002163FD.xls MBD00217D52.xls MBD0021865D.xls MBD00217023.xls MBD001E2CEB.unknown MBD00214211.xls MBD002159B7.xls MBD00213D7D.xls MBD001DD08B.unknown MBD001E1346.unknown MBD001E0DB2.unknown MBD001DA7E5.unknown MBD001D685B.unknown MBD001B56FD.unknown MBD001CE10F.unknown MBD001D2A16.unknown MBD001D2A17.unknown MBD001D2A13.unknown MBD001CAC63.unknown MBD001CB5AB.unknown MBD001CAEF5.unknown MBD001C98E6.unknown MBD001C9DF1.unknown MBD001BA9A2.unknown MBD001AE88E.unknown MBD001B21F3.unknown MBD001B4575.unknown MBD001AF879.unknown MBD001AB93C.unknown MBD001AD55C.unknown MBD001626E5.unknown MBD0017DAF0.unknown MBD001A9F8B.unknown MBD001AA754.unknown MBD0017FE4C.unknown MBD0018DA54.unknown MBD00194C46.unknown MBD00188E0A.unknown MBD0017EA9A.unknown MBD00177FA5.unknown MBD001796FF.unknown MBD0017B5C7.unknown MBD0017D741.unknown MBD00179327.unknown MBD0016D6FD.unknown MBD00177F7E.unknown MBD00176423.unknown MBD00165AFE.unknown MBD0016B678.unknown MBD00164D97.unknown MBD00148749.unknown MBD00154007.unknown MBD00159CA8.unknown MBD0015B210.unknown MBD0014F95C.unknown MBD00151FAA.unknown MBD0014AC90.unknown MBD0014F0FE.unknown MBD00139F3A.unknown MBD00143832.unknown MBD00148403.unknown MBD0013D4A6.unknown MBD0013FE3E.unknown MBD00139F35.unknown MBD0008FD2D.unknown MBD00104528.unknown MBD00117829.unknown MBD0013405F.unknown MBD00139F29.unknown MBD00117A6D.unknown MBD00111667.unknown MBD00114734.unknown MBD0011765C.unknown MBD00113DD6.unknown MBD001130C8.unknown MBD00109D9D.unknown MBD001104A9.unknown MBD00098DA3.unknown MBD00104517.unknown MBD00104526.unknown MBD0009A9A3.unknown MBD00093D46.unknown MBD0009775D.unknown MBD00092733.unknown MBD00058CD1.unknown MBD00060A7C.unknown MBD00064455.unknown MBD00086524.unknown MBD0008AEBB.unknown MBD0006A318.unknown MBD00080784.unknown MBD0006471B.unknown MBD00062F6A.unknown MBD0005CBC2.unknown MBD0005E2D6.unknown MBD0005B62F.unknown MBD000592F1.unknown MBD000363F6.unknown MBD00041CE9.unknown MBD00052984.unknown MBD000574DB.unknown MBD00057372.unknown MBD0004A330.unknown MBD0003C977.unknown MBD0003FE2D.unknown MBD0003FE59.unknown MBD0003E527.unknown MBD0003A1B0.unknown MBD00036FF7.unknown MBD0002903E.unknown MBD0003394C.unknown MBD00034906.unknown MBD00034C0E.unknown MBD0002F70A.unknown MBD00032DFC.unknown MBD0002D328.unknown MBD0002E0EA.unknown MBD0002B962.unknown MBD0000D34D.doc MBD000273A6.unknown MBD00023893.unknown MBD0000749D.unknown
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