Tema_7_2011_Casa_Forca

ou: 
 
 UP/US=iS/iP 
 
 
 
4. Transformadores. 
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5. Casa de força. 
 
Normalmente, a casa de força é um edifício com a 
função de abrigar os equipamentos eletromecânicos e 
pessoal para operação da usina. De acordo com o local, 
elas podem ser: 
\uf0a7 Externas: 
 - abrigadas, com superestrutura e ponte rolante. 
 - semi-abrigadas, com cobertura 
 removível e guindaste pórtico externo. 
 - abertas, com a tampa do gerador ao tempo. 
\uf0a7 Em caverna \u2013 a casa de força está enterrada e tem de 
ter altura suficiente para a retirada da maior peça do 
grupo turbina-gerador. 
 
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5. Casa de Força. 
 
É composta das seguintes partes: 
\uf0a7 hall de máquinas; 
\uf0a7Área de descarga e montagem das máquinas; 
\uf0a7Anexos para a instalação de equipamentos elétricos e 
mecânicos; 
\uf0a7Passagens de dutos para cabos, barramentos e 
tubulações. 
\uf0a7Em adição, outras partes podem ou não estar na casa 
de força: sala de controle, oficina de manutenção, 
almoxarifado e escritório. 
 
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5. Casas de força. 
 
A largura, o comprimento e a altura do hall de máquinas 
são determinadas principalmente pelas dimensões e 
arranjo dos grupos de geração. 
Os demais equipamentos elétricos, tais como 
transformadores, painéis de comando e equipamentos 
dos serviços auxiliares são usualmente acomodados de 
forma mais conveniente nos anexos ou extensões do hall 
das máquinas. 
Nos casos de usinas semi-abrigadas a casa de força 
possui uma cobertura removível e a retirada das peças 
dos grupos é feita por intermédio de um guindaste 
pórtico. 
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5. Casas de força. 
 
O comprimento do edifício depende da disposição, 
número e dimensões dos grupos de geração. 
A largura do edifício depende dos seguintes aspectos: 
\uf0a7Dimensões e arranjos dos grupos de geração. 
\uf0a7Espaço para manutenção dos grupos. 
Desde que o edifício seja totalmente coberto, i.e., 
sejam instaladas uma ou duas pontes rolantes externas, 
a altura do edifício é definida pela altura de 
levantamento do gancho da ponte rolante, que será 
utilizada para retirar a maior peça dos grupos gerador-
turbina e transportar até a área de manutenção. 
 
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5. Casas de força. 
 
O eixo da unidade turbina-gerador pode ter posição 
horizontal ou vertical. Atualmente, a posição horizontal 
é usada apenas em unidades pequenas, enquanto as 
máquinas de grande potência nas usinas modernas são 
quase exclusivamente verticais. 
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6. Número e tamanho dos grupos de 
geração. 
 A capacidade total de geração de uma UHE é estabelecida 
levando-se em conta: 
\uf0a7A quantidade de energia que pode ser obtida de uma bacia 
hidrográfica por ela controlada e possíveis regularizações a 
montante, a potência firme e a potência média. 
\uf0a7O fator de capacidade que se pretende operar a usina, que 
depende do fator de demanda (carga) local ou global e pode 
variar de um mínimo no entorno de 0,25 (usina de ponta) até 
valores superiores a 0,60 
\uf0a7O custo da energia produzida, incluindo investimento, O&M. 
\uf0a7O retorno esperado. 
 
 
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6. Número e tamanho dos grupos de 
geração. 
 
Uma vez determinada a capacidade total a ser instalada, o 
próximo passo é decidir o número de grupos de geração. Os 
principais fatores que governam esta escolha são: 
\uf0a7Custo da instalação: o custo da CF e das fundações 
aumenta com o número de grupos, porém não na proporção 
direta. O aumento do número de grupos aumentará também 
os custos de outros itens do empreendimento. O preço de um 
grupo normalmente é mais barato do que o preço de dois 
grupos de potência igual à metade. 
\uf0a7Custo de operação: o custo de O&M de diversos grupos é 
maior do que o correspondente custo para grupos maiores e 
em menor número. 
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6. Número e tamanho dos grupos de 
geração. 
 
\uf0a7Confiabilidade do suprimento: as considerações que foram 
feitas levam sempre a diminuir ao mínimo o número de grupos. 
Entretanto é necessário assegurar a máxima confiabilidade 
ao suprimento de energia, no evento de falha ou retirada 
para manutenção de qualquer grupo de geração. 
A localização da planta e a sua utilização é um fator 
importante na análise desse item: se a usina alimenta um 
sistema isolado, é necessário que tenha um ou dois grupos de 
reserva para qualquer eventualidade; caso a usina esteja no 
sistema interligado haverá necessidade de verificar o número 
necessário de grupos reserva e mesmo se há necessidade de 
reserva. 
 
 
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6. Número e tamanho dos grupos de 
geração. 
 
\uf0a7Limites de Potência: independentemente dos limites de 
altura da queda associada aos diferentes tipos de turbinas, 
existem também os limites de potência para os vários tipos 
de turbinas e geradores em função da velocidade do grupo. 
No caso da turbina, este aspecto é devido a problemas do 
tamanho físico e de esforços mecânicos e também de 
considerações hidráulicas. 
Para os geradores, os problemas de esforços mecânicos do 
rotor nas condições de velocidade de disparo e de 
refrigeração são as variáveis que limitam o crescimento das 
potências dos grupos. 
2 geradores 60 MW 
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7. Turbinas. 
 
Basicamente existem dois tipos de turbinas hidráulicas: as 
de ação e as de reação. 
\uf0a7Ação: trabalho mecânico é obtido pela transformação de 
energia cinética: tudo isto ocorre a pressão atmosférica. 
Mais comuns: Pelton, Michell-Banki. 
\uf0a7 Reação: Na turbina de reação, trabalho mecânico é 
obtido pela transformação de energia cinética e de 
pressão da água em escoamento, o rotor é completamente 
submergido na água, com o escoamento da água ocorre uma 
diminuição de pressão e de velocidade entre a entrada e a 
saída do rotor. Mais usadas: Francis, Kaplan. 
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7. Turbinas. 
 
Pelton Pelton Kaplan 
Francis Francis Francis 
\uf0a7www.cerpch.efei.br/turbinas.html 
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7. Turbinas. 
 
Ação: Pelton, Michell-Banki 
\uf0a7 Pelton opera em quedas relativamente altas e pequenas 
vazões, com eixo horizontal, no caso de ter um ou dois 
jatos e eixo vertical para um número de jatos de 3 a 6, 
podendo alcançar potências até 100 MW por unidade e 
quedas de 1900m. 
\uf0a7A outra geometria de ação, o rotor Michell-Banki possui 
sempre eixo horizontal e pode alcançar potência máxima de 
2 MW. A simplicidade construtiva e o baixo custo de 
manutenção fazem com que esse turbina seja a preferida 
em sítios distantes dos grandes centros e que necessitem 
de pouca potência. 
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7. Turbinas: Pelton. 
 
\uf0a7www.cerpch.efei.br/turbinas.html 
 
http://enerp4.ist.utl.pt/ruicastro/download/Mh_ed2.pdf 
7. Turbinas: Michell-Banki. 
 
http://meusite.mackenzie.com.br/mellojr/Turbinas%20Hidr%E1ulicas/CAP%CDTULO%203REV.htm 
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7. Turbinas. 
 
\uf0a7 Francis: Estator ou carcaça em forma de espiral, tubo de 
sucção com curva e cone. 600 > Hb (m) > 8 
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7. Turbinas: Francis. 
 
Francis 
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7. Turbinas: Francis. 
 
Francis 
Guri II Power Station (Venezuela) 
www.toshiba.co.jp/.../ equipment/index01_1.htm 
 
A Francis turbine runner, rated at nearly one million hp, being installed at the Grand Coulee Dam 
http://en.wikipedia.org/wiki/Water_turbine 
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7. Turbinas. 
 
\uf0a7Hélice e Kaplan: com relação à forma da carcaça e da 
maioria dos componentes, as turbinas de reação com motor 
axial se assemelham às do tipo Francis, exceto na 
geometria do rotor, composta por cubo com pás em forma 
de asa de sustentação, cujo número varia de 2 a 8. Essas 
pás podem ser fixadas rigidamente ao cubo e o rotor axial 
recebe a denominação de rotor hélice e a turbina 
correspondente, turbina hidráulica hélice. No caso das pás 
terem movimento em relação ao cubo, o rotor denomina-
se Kaplan e a turbina, turbina hidráulica Kaplan. 
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7. Turbinas. 
 
Kaplan 
Eixo turbina Kaplan - Sobradinho 
A propeller-type Kaplan runner rated 28,000 hp 
 http://en.wikipedia.org/wiki/Water_turbine 
Turbinas: manutençao \u2013 cavitação . 
http://en.wikipedia.org/wiki/Water_turbine 
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