Tema_3_2011

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Tema 3 - Circuito Hidráulico de Geração 
 
Heloisa Teixeira Firmo 
hfirmo@poli.ufrj.br 
 
2562-7991 
 
UFRJ 
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Sumário: 
 1. Bibliografia. 
2. Circuito hidráulico de geração. 
3. Órgãos adutores: Tomada d´água. 
4. Órgãos adutores: canais; condutos a baixa pressão 
e condutos forçados. 
5. Exemplo. 
 
 
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 Manuais ELB (Inventário, PCH, Viabilidade, 
Projeto Básico). www.eletrobras.gov.br 
Schreiber, Usinas Hidrelétricas - Editora 
Edgar Blücher, Ltda. 
Zulcy de Souza, Afonso H. Santos, Edson C. 
Bortoni – Estudos para Implementação de 
Centrais Hidrelétricas, Edição ELETROBRAS, 
Ltda. 
 
 
 
1. Bibliografia. 
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2. Circuito hidráulico de geração. 
 
Um circuito hidráulico de geração pode ser composto das 
seguintes estruturas: 
 canal /conduto de adução; 
 tomada d’água; 
 conduto adutor; 
 chaminé de equilíbrio; 
 conduto ou túnel forçado; 
 casa de força; e 
 canal ou túnel de fuga. 
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2. Circuito hidráulico de geração. 
 
As dimensões do circuito hidráulico de geração são 
determinantes para a concepção do arranjo geral da usina. 
As estruturas que compõem o circuito hidráulico de 
geração deverão ser dispostas de forma a definir um 
conjunto o mais curto possível e que resulte em menores 
volumes de obras . 
O arranjo do circuito hidráulico de geração depende, 
basicamente, das características topográficas e geológicas 
do local, da vazão máxima turbinada e do deplecionamento 
máximo do reservatório. 
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2. Circuito hidráulico de geração: 
Alguns arranjos típicos. 
 
 
 Circuitos hidráulicos de geração para aproveitamentos em 
que o desnível é causado essencialmente pela barragem: 
aproveitamentos de baixa queda, com tomada d’água e casa 
de força integradas na mesma estrutura, não existindo 
condutos forçados; 
 
 
 
 
 
 
 
UHE Esperança 
Fonte: Manual Inventário, ELB. 
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2. Circuito hidráulico de geração: 
Alguns arranjos típicos. 
 
 
aproveitamentos de queda média ou baixa, com tomada d’água do 
tipo gravidade fazendo parte do barramento, e com condutos 
forçados parcial ou totalmente embutidos no concreto da tomada 
d’água 
 
 
 
 
 
 
 
UHE Água Vermelha 
Fonte: Manual Inventário, ELB. 
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2. Circuito hidráulico de geração: 
Alguns arranjos típicos. 
 
 
 Circuitos hidráulicos de geração para aproveitamentos 
comportando derivação: 
aproveitamentos com derivação em canal, com canal de 
derivação, tomada d’água, conduto ou túnel forçado, casa 
de força e canal de fuga 
 
 
 
 
 
UHE Erveira 
Fonte: Manual Inventário, ELB. 
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2. Circuito hidráulico de geração: 
Alguns arranjos típicos. 
 
aproveitamentos com derivação em conduto fechado, com 
canal de aproximação, tomada d’água, conduto adutor de 
baixa pressão em túnel ou externo, chaminé de equilíbrio, 
casas de válvulas, conduto ou túnel forçado, casa de força 
subterrânea ou externa e canal ou túnel de fuga. 
 
 
 
 
Aproveitamento com derivação em conduto fechado (UHE Capivari Cachoeira) 
Fonte: Manual Inventário, ELB. 
Tomada d’água 
Túnel de adução 
Chaminé de 
equilibrio 
Casa de 
Válvula 
Condutos forçados 
Casa de 
Válvula 
Casa de força 
subterrânea 
Túnel de fuga 
 
 
http://www.inag.pt/inag2004/port/a_intervencao/obras/pdf/odeleite_beliche.pdf 
Aproveitamento 
Hidráulico 
Odeleite-Beliche 
(Portugal) 
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 A chaminé de equilíbrio é um reservatório de eixo vertical, 
normalmente posicionado no final da tubulação de adução de 
baixa pressão e a montante do conduto forçado, com as 
seguintes finalidades : 
 em parada brusca da turbina: amortecer as variações de 
pressão, que se propagam pelo conduto forçado, o golpe 
de aríete; e; 
 em partida brusca da turbina: armazenar água para 
fornecer ao conduto forçado o fluxo inicial provocado 
pela nova abertura da turbina, impedindo a entrada de ar 
no mesmo, até que se estabeleça o regime contínuo. 
 
2. Circuito hidráulico de geração: 
Chaminé de equilíbrio. 
 
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 Golpe de ariete: fenômeno oscilatório 
amortecido que ocorre sempre que a velocidade 
do escoamento é modificada quando se atua no 
distribuidor da turbina; 
 Quando necessário, a chaminé de equilíbrio 
deve ser instalada o mais próximo possível da 
casa de força, para reduzir o comprimento do 
conduto forçado e diminuir os efeitos do golpe 
de ariete . 
 Ariete vem de áries: 
 
2. Circuito hidráulico de geração: 
Chaminé de equilíbrio. 
 
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Golpe de ariete 
exemplo: descargas residenciais 
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2. Circuito hidráulico de geração: 
Alguns arranjos típicos. 
 
 
Canal X conduto fechado de baixa pressão: depende de 
análise econômica, levando também em conta a eventual 
utilização do material escavado na construção de barragens 
de aterro. 
De modo geral, a derivação em canal é recomendada para 
aproveitamentos com pequenas depleções do reservatório 
e quando a topografia é suave. 
A solução em conduto fechado é quase sempre 
recomendada quando o caminho mais curto entre o 
reservatório e a casa de força for caracterizado por 
topografia montanhosa e com cobertura de rocha maior 
que três vezes o diâmetro do túnel. 
 
 
 
 
UHE Erveira 
Fonte: Manual Inventário, ELB. 
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2. Circuito hidráulico de geração: 
Alguns arranjos típicos. 
 
 
Canal X conduto fechado de baixa pressão. 
Aproveitamento com derivação em canal pode exigir uma 
estrutura de controle extra (câmara de carga), enquanto 
que com derivação em túnel exige chaminé de equilíbrio e 
válvulas . 
Camara de carga da UHE Santa Clara 
http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.panoramio.com/photos/original/10137720.jpg&imgrefurl=http://www.pan
oramio.com/photo/10137720&usg=__RHMgkkLm9Koi7kN37XTEFwits_s=&h=1182&w=1748&sz=1640&hl=pt-
BR&start=11&um=1&tbnid=YEY0GjzyK7BCDM:&tbnh=101&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3Dc%25C3%25A2mara%2Bde
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2. Circuito hidráulico de geração: 
Alguns arranjos típicos. 
 
Canal de adução: O canal de adução pode ser classificado 
em: 
canal de aproximação — curto — sem necessidade de 
dimensionamento, tem apenas a velocidade do escoamento 
verificada se esta é maior que a mínima, da ordem 1,0 a 
1,5 m/s; e 
canal de derivação — muito longo — em geral ligando dois 
rios ou dois pontos do mesmo rio, tipicamente 
acompanhando curvas de nível e escavado em ombreira, em 
alguns casos com aterro lateral. 
 
 
 
 
 
UHE Erveira 
Fonte: Manual Inventário, ELB. 
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3. Órgãos adutores: Tomada d´água 
 
 
Tomada d´água: 
Os tipos de tomada d’água mais usuais são: 
- torre; 
- gravidade; e 
- integrado à casa de força. 
Tomadas d’água tipo torre são geralmente empregadas em 
aproveitamentos onde se utiliza o túnel de desvio também 
para adução. 
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Tomada d´água: 
 
 Tomadas d’água do tipo gravidade são integradas à 
barragem e a adução é feita para condutos forçados 
externos. 
3. Órgãos adutores: Tomada D´água. 
 
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Tomada d´água: 
 
 Uma variação é o tipo gravidade aliviada, normalmente 
apoiada em maciço rochoso. Este tipo de tomada d’água 
tem basicamente o mesmo perfil da tomada tipo gravidade 
e a adução é feita para túneis, sejam eles forçados ou não. 
O espaçamento entre as unidades é aumentado para 
garantir a estabilidade da escavação subterrânea. 
3. Órgãos adutores: Tomada D´água. 
 
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3. Órgãos adutores: Tomada D´água. 
 Finalidades : 
 Captar e conduzir a água aos órgãos adutores e daí às 
turbinas; 
 Impedir a entrada de corpos flutuantes, que possam 
danificar as turbinas; 
 Fechar a entrada quando necessário. 
 Deve ter forma que reduza as perdas de carga ao mínimo 
possível em todos os trechos. 
 É aconselhável