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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 \uf0a7 Manuais ELB (Inventário, PCH, Viabilidade, Projeto Básico). www.eletrobras.gov.br \uf0a7Schreiber, Usinas Hidrelétricas - Editora Edgar Blücher, Ltda. \uf0a7Zulcy de Souza, Afonso H. Santos, Edson C. Bortoni \u2013 Estudos para Implementação de Centrais Hidrelétricas, Edição ELETROBRAS, Ltda. 1. Bibliografia. UFRJ 4 2. Circuito hidráulico de geração. \uf0a7Um circuito hidráulico de geração pode ser composto das seguintes estruturas: \uf0a7 canal /conduto de adução; \uf0a7 tomada d\u2019água; \uf0a7 conduto adutor; \uf0a7 chaminé de equilíbrio; \uf0a7 conduto ou túnel forçado; \uf0a7 casa de força; e \uf0a7 canal ou túnel de fuga. UFRJ 5 2. Circuito hidráulico de geração. \uf0a7As dimensões do circuito hidráulico de geração são determinantes para a concepção do arranjo geral da usina. \uf0a7As 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 . \uf0a7O 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: \uf0a7aproveitamentos de baixa queda, com tomada d\u2019água 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. \uf0a7aproveitamentos de queda média ou baixa, com tomada d\u2019água do tipo gravidade fazendo parte do barramento, e com condutos forçados parcial ou totalmente embutidos no concreto da tomada d\u2019água 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: \uf0a7aproveitamentos com derivação em canal, com canal de derivação, tomada d\u2019água, 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. \uf0a7aproveitamentos com derivação em conduto fechado, com canal de aproximação, tomada d\u2019água, 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\u2019água 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 \uf071 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 : \uf0a7 em parada brusca da turbina: amortecer as variações de pressão, que se propagam pelo conduto forçado, o golpe de aríete; e; \uf0a7 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 \uf0a7 Golpe de ariete: fenômeno oscilatório amortecido que ocorre sempre que a velocidade do escoamento é modificada quando se atua no distribuidor da turbina; \uf0a7 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 . \uf0a7 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. \uf0a7Canal 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. \uf0a7De modo geral, a derivação em canal é recomendada para aproveitamentos com pequenas depleções do reservatório e quando a topografia é suave. \uf0a7A 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. \uf0a7UHE Erveira \uf0a7Fonte: Manual Inventário, ELB. UFRJ 16 2. Circuito hidráulico de geração: Alguns arranjos típicos. \uf0a7Canal X conduto fechado de baixa pressão. \uf0a7Aproveitamento 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. \uf0a7Canal de adução: O canal de adução pode ser classificado em: \uf0a7canal de aproximação \u2014 curto \u2014 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 \uf0a7canal de derivação \u2014 muito longo \u2014 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. \uf0a7UHE Erveira \uf0a7Fonte: Manual Inventário, ELB. UFRJ 20 3. Órgãos adutores: Tomada d´água \uf0a7Tomada d´água: \uf0a7Os tipos de tomada d\u2019água mais usuais são: - torre; - gravidade; e - integrado à casa de força. \uf0a7Tomadas d\u2019água tipo torre são geralmente empregadas em aproveitamentos onde se utiliza o túnel de desvio também para adução. UFRJ 22 \uf0a7Tomada d´água: \uf0a7 Tomadas d\u2019água do tipo gravidade são integradas à barragem e a adução é feita para condutos forçados externos. 3. Órgãos adutores: Tomada D´água. UFRJ 24 \uf0a7Tomada d´água: \uf0a7 Uma variação é o tipo gravidade aliviada, normalmente apoiada em maciço rochoso. Este tipo de tomada d\u2019água 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. \uf071 Finalidades : \uf0a7 Captar e conduzir a água aos órgãos adutores e daí às turbinas; \uf0a7 Impedir a entrada de corpos flutuantes, que possam danificar as turbinas; \uf0a7 Fechar a entrada quando necessário. \uf071 Deve ter forma que reduza as perdas de carga ao mínimo possível em todos os trechos. \uf071 É aconselhável