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Tema_4_2011

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o tipo de tubulação; 
	diâmetro interno do conduto (cm).
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4. Dimensionamento hidráulico de condutos forçados para PCH.
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4. Dimensionamento hidráulico de condutos forçados para PCH.
Variação de Pressão no Conduto Forçado - 	Golpe de Aríete - Método de Allievi
 
A pressão normal estática ao longo do conduto forçado sofre variações decorrentes do golpe de aríete quando há mudanças súbitas de vazão, resultantes de fechamentos ou aberturas rápidas, parciais ou totais, do dispositivo de fechamento da turbina.
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4. Dimensionamento hidráulico de condutos forçados para PCH.
Variação de Pressão no Conduto Forçado - 	Golpe de Aríete - Método de Allievi
 
Essas variações, positivas (sobrepressões) ou negativas (depressões), conforme o engolimento da turbina diminua ou aumente repentinamente, condicionam a espessura da chapa do conduto. Essas variações são estimadas pelo Método de Allievi, como apresentado a seguir, para condutos com uniformidade de espessura de parede e de diâmetro interno.
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4. Dimensionamento hidráulico de condutos forçados para PCH.
 sobrepressão ou depressão (m), 
 cujo limite máximo é igual a 
= queda bruta (m);
= parâmetro obtido dos gráficos de Allievi, para sobrepressão 
e depressão, em função dos parâmetros , 
 e 
os quais são calculados utilizando-se as fórmulas a seguir.
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4. Dimensionamento hidráulico de condutos forçados para PCH.
	constante da linha;
	no de intervalos 
 contidos em ; 
;
	celeridade da onda de pressão (m/s);
	velocidade do escoamento (m/s);
	queda bruta (m);
	tempo de fechamento do dispositivo de fechamento 	da turbina (s);
	comprimento do conduto (m).
	
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4. Dimensionamento hidráulico de condutos forçados para PCH.
Na falta de informações do fabricante da turbina, pode-se adotar:
= 6,0 s, para condutos curtos: 
= 10 s, para condutos longos: 
.
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4. Dimensionamento hidráulico de condutos forçados para PCH.
A velocidade da onda de pressão é calculada pela fórmula a seguir.
	diâmetro interno do conduto (mm);
	espessura do conduto (mm);
	coeficiente que depende do material do conduto.
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4. Dimensionamento hidráulico de condutos forçados para PCH.
VALORES DE K 
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CURVA 
 x 
 PARA SOBREPRESSÃO
Figura 1
CURVA 
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CURVA 
 x 
 PARA DEPRESSÃO
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Dimensionamento
Cálculo da espessura da parede do Conduto Forçado
 
Onde e = espessura da parede;
	pi = pressão hidrostática máxima interna (kgf/cm2);
	D = diâmetro interno (mm);
	 = tensão admissível de resistência à tração 
					do material (kgf/cm2);
	es = sobreespessura para corrosão = 1,0 mm;
	kf = eficiência das soldas cujos valores são
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Dimensionamento
, 
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Dimensionamento
Pi = Hl + hs = x m = x tf/m2 = x/10 kgf/cm2 
ara o aço = 1.400 kgf/cm2
Depois de calculada a espessura e, deve-se fazer a verificação para a espessura mínima, em mm:
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5. Blocos de apoio (selas) e de ancoragem.
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5. Blocos de apoio (selas) e de ancoragem.
Em geral, blocos de aço e selas de concreto. 
Blocos de apoio (selas) – Devem garantir distância mínima do conduto em relação ao solo para assegurar escoamento águas pluviais. 
 Parâmetros de dimensionamento:
	Distância entre selas: admite-se que trecho do conduto cheio de água se comporta como uma viga biengastada sujeita a uma carga distribuída
	Distância entre blocos: considera-se a dilatação linear do conduto
	Devem apresentar estabilidade ao tombamento, escorregamento e esmagamento. 
	
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5. Blocos de apoio (selas) e de ancoragem.
Blocos de ancoragem – Diversas geometrias das transições dos condutos. (desenhar projeções verticais e horizontais) 
 Esforços: 
	peso da água e do conduto; peso do bloco
	forças oriundas do escoamento
	Forças de pressão, da velocidade
	força oriunda da expansão radial do conduto
	força oriunda da pressão hisdrostática nas juntas
	força oriunda da variação da seção, atrito na junta de dilatação, variação de temperatura na parede do conduto, atrito do conduto com as selas
	
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5. Blocos de apoio (selas) e de ancoragem.
Blocos de ancoragem – devem apresentar estabilidade a:
	tombamento;
	escorregamento e
	esmagamento.
	
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5. Blocos de apoio (selas) e de ancoragem.
Blocos de ancoragem – da combinação dos esforços permanentes e ocasionais podem resultar três estados a serem pesquisados:
Tubulação vazia, sob grande variação de temperatura;
Tubulação sob pressão estática correspondente à diferença entre o nível d´água na represa e a altura do eixo da tubulação no bloco a ser estudado;
Tubulação sob pressão estática e dinâmica, principalmente resultante do golpe de ariete.
	
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6. Otimização de condutos forçados.
Diâmetro econômico é o diâmetro limite para o qual o aumento de sua dimensão, que significaria redução das perdas hidráulicas e, conseqüentemente, maior potência instalada, promove aumento do benefício energético sem que isso compense o acréscimo de custo associado.
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6. Otimização de condutos forçados.
PCH Ervalia (do grupo Cataguazes-Leopoldina),
junho de 1999.
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6. Otimização de condutos forçados.
http://www.cerpch.unifei.edu.br/revista_online/ano1/n03/pdf/pag_03.pdf
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6. Otimização de condutos forçados.
http://www.cerpch.unifei.edu.br/revista_online/ano1/n03/pdf/pag_03.pdf
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6. Otimização de condutos forçados.
http://www.cerpch.unifei.edu.br/revista_online/ano1/n03/pdf/pag_03.pdf
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6. Otimização de condutos forçados.
Diâmetro econômico é o diâmetro limite para o qual o aumento de sua dimensão, que significaria redução das perdas hidráulicas e, conseqüentemente, maior potência instalada, promove aumento do benefício energético sem que isso compense o acréscimo de custo associado.
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6. Otimização de condutos forçados.
Tendo por base o dimensionamento preliminar da Central Hidrelétrica, podem ser otimizados o diâmetro e as espessuras dos trechos do conduto forçado, considerando os benefícios anuais.
Procedimento:
são fixados diâmetros Di (m) maiores e menores do que o D preliminarmente calculado;
São calculadas as perdas de carga – Hpi (m) desde a entrada da tomada d’água até a entrada das turbinas pra cada Di fixado;
São determinadas as funções Hpi X Di ;
São calculadas as quedas normais - Hni (m);
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Procedimento:
É determinada a função Hni X Di ;
São calculados os golpes de ariete – hsi (m);
É determinada a função hsi X Di;
São calculadas as espessuras do conduto forçado – ei (m);
É determinada a função ei X Di;
São calculados os pesos do aço para cada conduto forçado – Gai (kgf);
É determinada a função Gai X Di;
São calculados os custos do conduto forçado, das juntas de dilatação, das válvulas e de outras instalações com custos anuais de manutenção incluídos (CFi)($);
6. Otimização de condutos forçados.
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Procedimento:
É determinada a função (CF)i X Di;
São calculadas as energias anuais geradas – Ei (kwh);
É determinada a função Ei X Di;
São calculados os benefícios anuais – (BA)i ($);
É determinada a função BAi X Di;
São calculados a soma dos volumes de concreto das selas e dos blocos de ancoragem – Vci (m3); 
 é determinada a função Vci X Di;
6. Otimização de condutos forçados.
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Procedimento:
São calculados os custos da soma das selas e dos blocos de ancoragem construídos – (CC)i ($); 
É determinada a função CCi X Di; 
São calculados os custos de implantação (CA)i=(CF)i+(CC)i ($);
É determinada a função (CA)i X Di;
		
6. Otimização de condutos forçados.
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Procedimento:
São calculados os benefícios anuais líquidos - (BL)i=(BA)i-(CA)i ($);
É determinada a função (BL)i X Di;
Com os benefícios anuais – (BA)i ($), é determinada a função (BA)i X (CA)i;
É traçada, em sistema ortogonal do coordenadas com escalas vertical e horizontal iguais, a função (BA)i X (CA)i, determinando o ponto P entre a tangente a 45° e a curva (figura).
6. Otimização de

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