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UFRJ 1 Tema 3 - Circuito Hidráulico de Geração Heloisa Teixeira Firmo hfirmo@poli.ufrj.br 2562-7991 UFRJ 2 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. UFRJ 3 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. UFRJ 4 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. UFRJ 5 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. UFRJ 6 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. UFRJ 7 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. UFRJ 8 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. UFRJ 9 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) UFRJ 12 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. UFRJ 13 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. UFRJ 14 Golpe de ariete exemplo: descargas residenciais UFRJ 15 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. UFRJ 16 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 %2Bcarga%26hl%3Dpt-BR%26rls%3Dcom.microsoft:pt-BR:%26rlz%3D1I7ADBF_pt-BR%26sa%3DN%26um%3D1 UFRJ 19 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. UFRJ 20 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. UFRJ 22 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. UFRJ 24 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. UFRJ UFRJ UFRJ 28 UFRJ 29 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 aconselhávelo estudo em modelo reduzido da forma da tomada em planta e ângulo com leito do rio, para evitar formação de turbilhões e contrações que causem perda de carga, depósitos de areia e de lodo e erosões nas beiras e no fundo. UFRJ 30 3. Órgãos adutores:Tomada D´água. ESTRUTURA DE CAPTAÇÃO LOCALIZAÇÃO A A B B C C D D D A - Locais recomendáveis. B - Locais inconvenientes, pois o material transportado pela corrente deposita-se na parte convexa, obstruindo a frente da tomada d'água. C - Locais inconvenientes, pois durante a época de águas altas a região recebe o impacto de materiais, que podem afetar as estruturas da tomada d'água. D - Áreas sujeitas à deposição de materiais transportados pela corrente. fluxo UFRJ 31 3. Órgãos adutores: Tomada D´água. Tipos : Quanto à profundidade: - Pequena: sujeitas a fluxo de corpos flutuantes perto superfície; grades devem ser limpas freqüentemente; - Grande: pressão da água é maior – comportas devem ser mais pesadas; geralmente não existe perigo de entupimento das grades (dispositivos de limpeza podem ser mais simples); Quanto à localização: - incorporada à barragem; - em estrutura independente (torre de tomada); - de ombreira. UFRJ 32 3. Órgãos adutores: Tomada D´água. UFRJ 33 www.braspower.com.br/legacy/fozdoareia.htm localizada no fundo do rio 3. Órgãos adutores: Tomada D´água. UFRJ 34 Equipamentos das tomadas d´água: Grades: barrar a entrada de materiais que possam danificar as turbinas; - são geralmente construídas de barras chatas de aço; - Têm inclinação com a horizontal de até 75°; - Distância livre entre as barras depende do tipo e das dimensões físicas das turbinas e, conseqüentemente, das passagens livres entre as pás do rotor; - Velocidades típicas nas grades: 1 a 1,5 m/s; Comportas: servem de fechamento da entrada da água aos órgãos adutores e às turbinas, em caso de revisão ou conserto; - mais usadas: planas, do tipo vagão e em aço soldado. - são movimentadas por meio de guinchos mecânicos ou por servomotores acionados por óleo sob pressão. 3. Órgãos adutores: Tomada D´água. UFRJ 35 Stop-logs (comportas de emergência). As ranhuras dos stop-logs são situadas a poucos metros a montante das comportas principais; Finalidade: possibilitar revisão e eventuais consertos nas comportas com o reservatório cheio; Compostos de um certo número de elementos horizontais separados para diminuir o peso unitário e conseqüentemente o tamanho e a capacidade do guindaste pórtico da manobra. 3. Órgãos adutores: Tomada D´água. http://www.itaipu.gov.br/ UFRJ 37 Dimensionamento: Para a vazão de projeto e uma velocidade entre 1 e 1,5 m/s, são calculadas a s perdas de carga: Inicial - Devido à aceleração da água; Nas grades; Nas ranhuras dos stop-logs; Exemplo: final da aula. 3. Órgãos adutores: Tomada D´água. http://www.machadinho.com.br/index_situa.htm UFRJ 39 4. Órgãos Adutores. Chamamos órgãos adutores, ou adutoras, todas as construções que ligam a tomada d´água às turbinas. Essa ligação pode ser feita por: Canais ou túneis com lâmina d´água livre; tubulações; Túneis sob pressão. A escolha do tipo vai depender de condições topográficas e do tipo de usina. As tubulações adutoras são usadas onde canais abertos não são aplicáveis, por exemplo: Em usinas com oscilação grande do NA no reservatório; Devido a condições topográficas e geológicas. UFRJ 40 4. Órgãos Adutores. Canais de adução - dimensionamento A escolha da seção típica mais adequada para o canal vai depender das condições topográficas e geológico- geotécnicas da ombreira em cada local onde o canal será implantado. Poderão ser adotados canais trapezoidais, em solo, ou retangulares, em rocha, com ou sem revestimento. Definir a inclinação dos taludes, com base nas características geotécnicas do material do terreno, que garanta a estabilidade do canal. UFRJ 41 4. Órgãos Adutores. Canais de adução - dimensionamento Fixar, inicialmente, a lâmina d’água máxima h no canal igual a 1,0 m. - Subtraindo-se da elevação do NA mínimo do reservatório determina-se a cota do fundo do canal. - Fixar a velocidade máxima admissível no canal, para escoamento com o tirante de 1,0 m, a partir, também, das características geotécnicas do material do terreno; essa velocidade deve ser compatível com a velocidade do escoamento a jusante da tomada d’água. UFRJ 42 4. Órgãos Adutores. Canais de adução - dimensionamento Estimar a largura necessária do canal (b), a partir da vazão de projeto, da velocidade máxima admissível e da lâmina d’água fixada, com base na Equação da Continuidade, como apresentado a seguir. Para canais retangulares, m=0 )( 2maxmaxmaxmaxmax mhbhVAVQ maxmax 2 maxmaxmax hV mhVQ b 1 m NA h b m 1 UFRJ 43 4. Órgãos Adutores. Canais de adução - dimensionamento Verificar a viabilidade da execução do canal com a largura necessária calculada, tendo em vista os equipamentos de escavação normalmente utilizados pelos empreiteiros. Caso a largura do canal seja excessiva, ou se as condições geológico-geotécnicas não forem favoráveis à execução do canal com tal largura, deve-se cogitar de solução alternativa como as descritas a seguir. UFRJ 44 4. Órgãos Adutores. Canais de adução - dimensionamento - Verificar a possibilidade de aumentar o tirante d’água máximo fixado o que possibilitará diminuir a largura do canal. - Verificar a hipótese de usar uma largura menor. Nesse caso, como a velocidade será maior, deve-se revestir o canal com material compatível com a velocidade máxima esperada. . . . 1 m NA h b m 1 UFRJ 45 4. Órgãos Adutores. Canais de adução - dimensionamento - . . . A capacidade de vazão do canal deverá ser verificada utilizando-se a fórmula de Manning, como descrito a seguir. Onde s = declividade do canal em (m/m) Q vazão em m3 /s R= raio hidráulico (m) n = coeficiente de rugosidade do canal. A declividade do canal deve ser mínima e constante. Recomenda-se adotar um caimento de 0,4 m a cada 1.000 m de canal (declividade = 0,0004). . n RAS Q 3/22/1 UFRJ 46 4. Órgãos Adutores. Canais de adução - dimensionamento - . . . . COEFICIENTES DE RUGOSIDADE n Natureza das Paredes Cimento liso 0,010 Argamassa de cimento 0,011 Pedras e tijolos rejuntados 0,013 Tijolos rugosos 0,015 Alvenaria ordinária 0,017 Canais com pedregulhos finos 0,020 Canais com pedras e vegetação 0,030 Canais em mau estado de conservação 0,035 UFRJ 47 . . . Equação de Bakhmeteff (noção de energia específica). Energia específica mínima corresponde a uma altura que chamamos altura crítica. Energia mínima = mínima energia necessária para o fluido escoar com a vazão Q. Para qualquer outro valor de energia maior do que esse, sempre haverá 1 par de valores: 1 corresponde à escoamento sub-crítico e outro a escoamento super-crítico. Importância da seção de controle: definida essa seção, é feito o cálculo do remanso da linha d´água e dimensionado o canal. 4. Órgãos Adutores. Canais - dimensionamento UFRJ 48 . . . Estimativa das perdas de carga = cte * energia cinética escoamentoOnde: h perda de carga em algum ponto do circuito hidráulico (m); V velocidade do escoamento (m/s) g aceleração da gravidade (m/s2) K coeficiente de perda de carga, que varia para cada caso. g v kh ii 2 2 ' 4. Órgãos Adutores. Canais - dimensionamento UFRJ 49 . . . Estimativa das perdas de carga = cte * energia cinética escoamento Perda na aproximação Perda na grade da tomada d´água Perda em canais Onde: h perda de carga em algum ponto do circuito hidráulico (m); V velocidade do escoamento (m/s) g aceleração da gravidade (m/s2) K coeficiente de perda de carga, que varia para cada caso. COEFICIENTES DE RUGOSIDADE g v kh ii 2 2 ' 4. Órgãos Adutores. Canais - dimensionamento UFRJ 50 Arranjos com túnel de adução: Quando a casa de força da PCH não é incorporada ao barramento, poderá ser cogitada a adução das vazões através de túnel, como exposto anteriormente no ítem ARRANJO E TIPO DAS ESTRUTURAS. 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução UFRJ 51 Arranjos com túnel de adução: Essa opção, normalmente, será considerada nos seguintes casos: • quando a topografia for desfavorável à adução em canal ou conduto de baixa pressão; • quando a rocha no trecho a ser atravessado pelo túnel se mostrar de boa qualidade, de baixa permeabilidade e sem suspeita de ocorrência de materiais erodíveis ou solúveis; • quando houver suficiente cobertura de rocha ao longo da diretriz prevista para o túnel; • quando houver solução econômica para a implantação de uma chaminé de equilíbrio (se esse dispositivo se mostrar necessário). 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução UFRJ 52 Arranjos com túnel de adução: O mais comum nestes casos é ter o túnel de baixa pressão, com pequena declividade e a chaminé de equilíbrio e o túnel de alta pressão ou conduto forçado a céu aberto até a casa de força. Em alguns casos não se caracterizam os trechos de baixa e de alta pressão, com o ângulo de mergulho do túnel sendo ditado pela busca de cobertura de rocha mais favorável. 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução UFRJ 53 Arranjos com túnel de adução: O traçado do túnel deve representar, de preferência, a ligação mais curta entre a tomada d’água e a casa de força e deve atender ao critério de cobertura mínima de rocha preconizado por Bergh- Christensen e Dannevig (1971), cujos conceitos são os seguintes: 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução UFRJ 54 Arranjos com túnel de adução:, onde, L menor distância (cobertura), a partir do túnel, em qualquer direção, até a superfície estimada do topo rochoso, medida no plano da seção longitudinal (na direção do eixo do túnel) e na seção transversal (na direção perpendicular ao eixo do túnel), de cada seção/estaca (m); H carga estática máxima de pressão d'água na seção em estudo (m); K coeficiente de sobrelevação para a pressão, adotado 1,3 ; massa específica da rocha (t/m3); b menor inclinação média da superfície do terreno natural, verificada na seção longitudinal e na seção transversal. 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução cosr KH L r UFRJ 55 ARRANJO DE TÚNEL COM TRECHOS EM BAIXA E EM ALTA PRESSÃO ARRANJO DE TÚNEL COM INCLINAÇÃO EM DIREÇÃO À CASA DE FORÇA ARRANJO DE TÚNEL EM BAIXA PRESSÃO ACOPLADO A CONDUTO FORÇADO A CÉU ABERTO cosr KH L H L N N' ESTACA N VERIFICAÇÃO DO CRITÉRIO DE COBERTURA, EM UMA SEÇÃO, QUANTO ÀS CONDIÇÕES DO PERFIL LONGITUDINAL H L SEÇÃO NN' ESTACA N VERIFICAÇÃO DO CRITÉRIO DE COBERTURA, NA MESMA SEÇÃO, QUANTO ÀS CONDIÇÕES DO PERFIL TRANSVERSAL UFRJ 57 Entrada e saída a superfície livre 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução UFRJ 58 Grandezas características: Q, D, J J= perda de carga unitária = h/L Problemas que podem aparecer: 1) Dados Q e D, achar J; 2) Dados D e J, achar Q; 3) Dados Q e J, achar D. Formas de resolver. Método empírico para cálculo de encanamentos, fórmulas de Hazen-Williams C - coeficiente depende natureza das paredes V – velocidade média do escoamento 54,063,0 54,063,2 355,0 2788,0 JcDv JcDQ 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução UFRJ 59 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução - dimensionamento Vantagem: número de experimentações dessas fórmulas tão grande que resultados são muito bons para diâmetros entre 50 cm e 3,5 m. Exemplo do caso 3: cálculo do diâmetro econômico; supondo tubulação longa: h = hn Com J1 e Q, D1 encanamento é longo e a resposta correta é D1 Então, o encanamento é longo e a resposta é D1 L h J 1 %1 2 355,0 ´ ´ ´´ 2 1´ 54,0 1 63,0 11 n a an a h h se hhh g v kh JcDv UFRJ 60 Se não, faço segunda tentativa: Exemplo do caso 3: cálculo do diâmetro econômico; supondo tubulação longa: h = hn Com J2 e Q, D2 Se então, ok Então, o encanamento é longo e a resposta é D1 L h J n ´ 2 %1 1 12 D DD 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução - dimensionamento UFRJ 61 Se não,faço terceira tentativa repetindo procedimento da segunda tentativa : Com J3 e Q , acho D3 e , depois, verifico: então, ok, etc L h J hhh hhh g v kh JcDv n an an a ´ 3 '''' '''' 2 2'' 54,0 2 63,0 22 2 355,0 %1 2 23 D DD 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução - dimensionamento UFRJ 62 Método racional para cálculo de tubulações: fórmula de Darcy-Weisbach f – coeficiente de Weisbach. f obtém-se do diagrama de Hunter House, com D/e e R Onde R é o número de Reynolds do escoamento 5 2 2 0826,0 2 1 D Q fJ g v f D J vD R 4. Órgãos Adutores. Túneis de adução UFRJ 63 5. Exemplo Determinar a potência a ser instalada em um aproveitamento hidrelétrico com 25 m queda bruta e uma descarga de projeto de 3 m3/s, sabendo-se que a unidade turbogeradora é alimentada por um sistema adutor constituído de um canal entre a barragem e a câmara de carga e de uma tubulação forçada em aço alimentando uma única unidade geradora, entre a câmara de carga e a casa de máquinas, apresentando as seguintes dimensões: Tomada d’água do canal - Grade constituída com barras de ferro redondas, 3/8” diâmetro, espaçadas de 30 mm, inclinadas de 850 em relação ao piso da tomada d’água, cobrindo uma área bruta de 1,0 m de altura x 2,0 m de largura. Canal - Em concreto, com acabamento de argamassa de cimento na proporção 1:3, seção retangular uniforme, com área útil de 1,0 m de altura x 2,0 m de largura, 500 m de comprimento e com curvas suaves. UFRJ 64 5. Exemplo Tomada d’água da tubulação forçada, na câmara de carga - Grade construída com barras de ferro com arestas vivas, de seção retangular 10 mm x 60 mm, espaçadas de 35 mm, inclinadas de 900 em relação ao piso da tomada d’água, cobrindo uma área bruta de 2,0 m de altura x 1,5 m de largura. - Boca da tubulação forçada em forma de campânula. Tubulação forçada - Construída em chapa de aço soldada, diâmetro nominal 36” (91,44 cm externo), espessura de parede 1/4” (0,635 m) e 40 m de comprimento. UFRJ 65 5. Exemplo Cálculo das perdas de carga no sistema adutor Perda de carga na tomada d’água do canal Perda de carga inicial Descarga Área de escoamento Velocidade da água Perda de carga g v kh ii 2 2 ' 10,0ik smQ /0,3 3 20,221 mxA sm A Q v /5,1 0,2 0,3 m x hi 0115,0 81,92 5,1 10,0 2 ' UFRJ 66 5. Exemplo Cálculo das perdas de carga no sistema adutor Perda de carga na grade (fórmula de Kirshmer) g v e e Kh gg 2 sen 2 1 3 4 2 1' Descarga Área bruta da grade Inclinação da grade Velocidade da água a montante da grade Espessuras das barras (diâmetro) (3/8”) smQ /0,3 3 20,221 mxA 0 1 85 sm A Q v g g /5,1 0,2 0,3 mme 53,91 UFRJ 67 5. Exemplo Cálculo das perdas de carga no sistema adutor Espaçamento entre barras ver Tabela manual PCH. Perda de carga mme 302 79,1gK 996,085sensen 01 62,1981,922 xg mhg 044,0 62,19 5,1 996,0 30 53,9 79,1 2 3 4 ' UFRJ 68 5. Exemplo Cálculo das perdas de carga no sistema adutor Perda de carga no canal Perda de carga por atrito Dados: (revestimento com argamassa de cimento 1:3) Área da seção molhada: Perímetro molhado: Raio hidráulico: kmmL 5,0500 mh 0,1 mb 0,2 011,0n smQ /0,3 3 200,20,20,1 mxA mxP 0,40,120,2 m P A Rh 5,0 0,4 0,2 UFRJ 69 5. Exemplo Cálculo das perdas de carga no sistema adutor Perda de carga no canal s= 0,00069 m/m Adotando-se uma declividade = 0,7 m/km tem-se: Calculando-se a velocidade da água no canal, tem-se: sm A Q v /50,1 0,2 0,3 mxJLha 35,05,07,0 S = (v.η / R2/3)2 5. Exemplo Cálculo das perdas de carga na tubulação forçada Perda de carga inicial Descarga Tomada em forma de campânula Diâmetro interno da tubulação Área interna da seção transversal Velocidade da água no interior da tubulação A perda de carga na entrada da tubulação será: g v kh ii 2 2 '' smQ /0,3 3 04,0eK cmxD 17,90635,0244,91 2 22 6386,0 4 9017,01416,3 4 m xD A sm A Q v /70,4 6386,0 0,3 m x he 045,0 81,92 70,4 04,0 2 5. Exemplo Cálculo das perdas de carga na tubulação forçada Perda de carga por atrito Dados: -tubulação nova em chapas de aço soldadas -comprimento da tubulação -V = 4,7 m/s (já calculado) -D=90,17 cm (já calculado) Pela fórmula de Scobey: A perda de carga por atrito será: 32,0aK kmmL 040,040 1,1 9,1 17,90 70,4 32,0410xJ kmmxJ /553,17 44,141 923,18 32,0410 mxJLha 702,0040,0553,17 '' UFRJ 72 5. Exemplo Perda total de carga no sistema adutor que representa 4,7% da queda bruta. Cálculo da queda líquida sabendo-se que H=25 m (queda bruta) e Perda total de carga no sistema adutor A queda líquida será ''''''''' aegiagit hhhhhhhh mht 181,1702,0045,0023,0005,0350,0044,0012,0 mht 181,1 mhHH tL 819,23181,125 UFRJ 73 5. Exemplo Cálculo da potência instalada sabendo-se que portanto a potência instalada será de 581 kW. smQ /0,3 3 mH L 844,23 85,0gt rr Lgt QHrrP 81,9
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