Tema_8_2011_Chamine
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da turbina. UFRJ 27 4. Dimensionamento (PCH). 1) Para a primeira verificação, procede-se como descrito a seguir. Calcula-se O valor do coeficiente zd é obtido do gráfico, ou da tabela a seguir, baseados nos gráficos 1 ou da tabela 1, entrando-se com o parâmetro: Y z YD d d\uf03d UFRJ 28 4. Dimensionamento. e ' ta d ' ta' Y h Y h k \uf03d\uf03d hta ' perda de carga no sistema adutor, entre a tomada d\u2019água e a chaminé (m), com a perda de carga por atrito na tubulação (h\u2019a) calculada para paredes ásperas 0,40 (Scobey). 0,25 0,50 0,75 1,00 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 CURVA Zd = f(k\u2019) Zd k\u2019 Gráfico 1 DEPLEÇÃO CONSECUTIVA À ELEVAÇÃO MÁXIMA DECORRENTE DO FECHAMENTO TOTAL DA TURBINA \u2013 100% DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE z d EM FUNÇÃO DE k\u2019 k\u2019 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,00 1,000 0,982 0,964 0,946 0,928 0,910 0,895 0,881 0,866 0,852 0,10 0,837 0,823 0,809 0,794 0,780 0,766 0,755 0,744 0,734 0,723 0,20 0,712 0,702 0,692 0,683 0,673 0,663 0,654 0,645 0,637 0,628 0,30 0,619 0,611 0,603 0,594 0,586 0,578 0,570 0,562 0,555 0,547 0,40 0,539 0,532 0,526 0,519 0,513 0,506 0,500 0,494 0,487 0,481 0,50 0,475 0,469 0,464 0,458 0,453 0,447 0,442 0,437 0,432 0,427 0,60 0,422 0,417 0,412 0,408 0,403 0,398 0,394 0,390 0,386 0,382 0,70 0,378 0,374 0,371 0,367 0,364 0,360 0,357 0,353 0,350 0,346 0,80 0,343 0,340 0,337 0,334 0,331 0,328 0,325 0,322 0,319 0,316 0,90 0,313 0,310 0,308 0,305 0,303 0,300 0,298 0,296 0,293 0,291 1,00 0,289 - - - - - - - - - NOTA: Os valores de zd constantes na tabela são negativos. Tabela 1 UFRJ 31 4. Dimensionamento. 2) Para a segunda verificação, procede-se de maneira análoga. Calcula-se O valor do coeficiente z\u2019d é obtido do gráfico, ou da tabela a seguir, baseados no gráfico 2 ou da tabela 2, entrando-se com o parâmetro k\u2019, já calculado para a primeira verificação: Y z YD d d ' '\uf03d 0,50 0,75 1,00 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 CURVA Zd\u2019 = f(k\u2019) Zd\u2019 k\u2019Gráfico 2 DEPLEÇÃO DECORRENTE DE UMA ABERTURA PARCIAL DE 50% A 100% DA TURBINA DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE z1d EM FUNÇÃO DE k\u2019 k\u2019 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,00 0,500 0,504 0,507 0,511 0,514 0,518 0,522 0,525 0,529 0,532 0,10 0,536 0,540 0,544 0,548 0,552 0,556 0,560 0,564 0,569 0,573 0,20 0,577 0,581 0,585 0,589 0,593 0,597 0,601 0,605 0,610 0,614 0,30 0,618 0,622 0,627 0,631 0,636 0,640 0,644 0,649 0,653 0,658 0,40 0,662 0,666 0,671 0,675 0,680 0,684 0,689 0,693 0,698 0,702 0,50 0,707 0,711 0,716 0,720 0,725 0,729 0,734 0,739 0,744 0,749 0,60 0,754 0,759 0,764 0,770 0,775 0,780 0,786 0,791 0,797 0,802 0,70 0,808 0,814 0,819 0,825 0,830 0,836 0,842 0,848 0,854 0,860 0,80 0,866 0,872 0,878 0,885 0,891 0,897 0,904 0,910 0,917 0,923 0,90 0,930 0,937 0,944 0,952 0,959 0,966 0,973 0,980 0,986 0,993 1,00 1,000 - - - - - - - - - NOTA: Os valores de z1d constantes na tabela são negativos. Tabela 2 UFRJ 34 4. Dimensionamento. A altura da chaminé de equilíbrio (Hc) será determinada então por meio da seguinte expressão: \uf028 \uf029 RDDDEEch YyYYyYH \uf02b\uf02b\uf02b\uf02b\uf03d 'ou y yE D e \u2248 1,0 m - acréscimo na altura da elevação e da depleção, por segurança; = depleção máxima do NA do reservatório. YR UFRJ 35 5. Exemplo. Verificar a necessidade da instalação de uma chaminé de equilíbrio (caso positivo, dimensioná-la) em uma PCH com as seguintes características: Perda de carga inicial na tomada d\u2019água: 0,012m. Tubulação adutora total: Dn - Diâmetro nominal 44\u201d (111,76 cm) E - espessura da parede 3/8\u201d (9,52 mm) L - comprimento total = 540 m H - altura de queda bruta = 25 m Q - descarga de projeto = 3,0 m3/s UFRJ 36 5. Exemplo. Cálculo da velocidade da água no interior da tubulação: Diâmetro interno D = 109,86 cm. Área interna A = 0,9479 m2 sm A Q v /165,3 9479,0 0,3 \uf03d\uf03d\uf03d UFRJ 37 5. Exemplo. Verificação da necessidade da chaminé de equilíbrio: 56,21 25 540 \uf03e\uf03d\uf03d H L s6s97,6 25x81,9 540x165,3 gH vL th \uf03e\uf03d\uf03d\uf03d UFRJ 38 5. Exemplo. Dimensionamento da chaminé de equilíbrio: Supõe-se a instalação dessa chaminé de equilíbrio no ponto da tubulação distante 500 m da tomada d\u2019água e a 40 m da casa de máquinas. \uf071 Perda de carga inicial na tomada d\u2019água hi = 0,012 m \uf071 Supõe-se perda de carga nas grades da tomada d\u2019água hg = 0,044 m. \uf071 Perda de carga na entrada da tubulação adutora m xg v kh ee 020,0 81,92 165,3 04,0 2 22 \uf03d\uf03d\uf03d UFRJ 39 5. Exemplo. \uf0a7Perda de carga por atrito na tubulação adutora a montante da chaminé de equilíbrio. Para paredes lisas ka = 0,32 Lc = 500 m = 0,5 km m332,3L D v K410JLh c1,1 9,1 aca \uf03d\uf03d\uf03d UFRJ 40 5. Exemplo. \uf0a7Perda de carga por atrito na tubulação adutora a montante da chaminé de equilíbrio. Para paredes ásperas ka = 0,40 Lc = 500 m = 0,5 km mxxxLJh ca 165,45,0 86,109 165,3 40,0410'' 1,1 9,1 \uf03d\uf03d\uf03d UFRJ 41 5. Exemplo. \uf071Perda total de carga no sistema adutor \uf0a7Com tubulação de paredes lisas: hi = 0,012 + 0,044 + 0,020 + 3,332 = 3,408 m \uf0a7Com tubulação de paredes ásperas: \uf03d\uf02b\uf02b\uf02b\uf03d aegit hhhhh \uf03d\uf02b\uf02b\uf02b\uf03d aegit hhhhh hi= 0,012 + 0,044 + 0,020 + 4,165 = 4,241 m UFRJ 42 5. Exemplo. \uf0b7 Determinação da área mínima interna da seção transversal da chaminé de equilíbrio: \uf095 Supondo o aproveitamento \u201ca fio d\u2019água\u201d, o NA do reservatório não varia e: mHHm 0,25\uf03d\uf03d 2 22 288,3 408,3)408,325( 9479,0500 81,92 165,3 )(2 m x x xhhH AL x g v A tatam tata ch \uf03d \uf02d \uf03d \uf02d \uf03d UFRJ 43 5. Exemplo. Exercício: a) Determine a oscilação da água no interior da chaminé de equilíbrio. b) Calcule a altura da chaminé de equilíbrio. UFRJ 44 5. Exemplo. a) Elevação máxima da água, para um fechamento de 100%, considerando as perdas de carga: m x x gA LA vYY c ct de 1322,12 288,381,9 5009479,0 165,3 \uf03d\uf03d\uf03d\uf03d 2809,0 1322,12 408,3 \uf03d\uf03d\uf03d e t Y h k 8215,0 9 1 3 2 1 2 \uf03d\uf02b\uf02d\uf03d kkze mxYzY eeE 967,91322,128215,0 \uf03d\uf03d\uf03d UFRJ 45 5. Exemplo. Depleção consecutiva da água após a elevação máxima para um fechamento de 100%, considerando as perdas de carga Entrando-se com k\u2019=0,350 na Tabela 1 ou na Figura 1, encontra-se 350,0 1322,12 241,4 ' ' \uf03d\uf03d\uf03d d t Y h k 578,0\uf03ddz mxYzY ddD 012,71322,12578,0 \uf03d\uf03d\uf03d UFRJ 46 5. Exemplo. Depleção decorrente da abertura parcial de 50% a 100% do dispositivo de fechamento. Entrando-se com k\u2019=0,350 na Tabela 2 ou na Figura 2, encontra-se que identifica a depleção Y\u2019D com como mais favorável que a depleção YD logo após a elevação com fechamento 100%. 640,0' \uf03ddz mxYzY ddD 765,71322,12640,0 '' \uf03d\uf03d\uf03d UFRJ 47 5. Exemplo. b) Cálculo da altura da chaminé de equilíbrio: RDDEEch YyYyYH \uf02b\uf02b\uf02b\uf02b\uf03d ' mHch 73,1900,1765,70,1967,9 \uf03d\uf02b\uf02b\uf02b\uf02b\uf03d UFRJ 48 5. Exemplo. \uf095 Com a finalidade de reduzir a altura da chaminé de equilíbrio, por motivo econômico ou para tornar a sua construção mais fácil, pode-se aumentar a área da seção transversal da mesma, majorando-se o diâmetro interno mDch 00,4\uf03d 2 22 5664,12 4 00,4 4 m D A chch \uf03d\uf03d\uf03d \uf070\uf070 UFRJ 49 5. Exemplo. Refazendo os cálculos abaixo para esse diâmetro de 4,00 m: a) Determine a oscilação da água no interior da chaminé de equilíbrio. b) Calcule a altura da chaminé de equilíbrio. UFRJ 50 5. Exemplo. a) Elevação máxima da água, para um fechamento de 100%, considerando as perdas de carga: m x x gA LA vYY ch tata de 21,6 5664,1281,9 5009479,0 165,3 \uf03d\uf03d\uf03d\uf03d 549,0 21,6 408,3 \uf03d\uf03d\uf03d e t Y h k 667,0k 9 1 k 3 2 1z 2e \uf03d\uf02b\uf02d\uf03d mxYzY eeE 14,421,6667,0 \uf03d\uf03d\uf03d UFRJ 51 5. Exemplo. Depleção consecutiva da água após a elevação máxima para um fechamento de 100%, considerando as perdas de carga Entrando-se com k\u2019=0,683 na Tabela 1 ou na Figura 1, encontra-se 683,0 21,6 241,4