ESTUDOS DE REPOTENCIALIZAÇÃO E DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM SISTEMAS HIDRÁULICOS

LUCAS TARSO NEIER RICCIO

PROJETO

DESENVOLVIMENTO DE UM SOFTWARE PARA ANÁLISE DE VAZÕES, POTÊNCIA, PERDAS HIDRAÚLICAS E DIMENSIONAMENTO DAS ESTRUTURAS ENVOLVIDAS EM PROJETO PARA CENTRAIS HIDRELÉTRICAS.

 ESTUDOS DE REPOTENCIALIZAÇÃO E DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM SISTEMAS HIDRÁULICOS.

  PROGRAMA PHPCH

[pic 1]

 

2012

                                           

INTRODUÇÃO

A fim de propor melhorias dos estudos civis, hidráulicos e energéticos, foi desenvolvida uma ferramenta nomeada de PHPCH. Esta ferramenta tem o intuito de facilitar os estudos de potência, vazão, das perdas de cargas e dos dimensionamentos dos equipamentos envolvidos em projeto. Esta ferramenta possibilita servir de apoio para estudos de repotencialização de unidades geradoras.

A filosofia do estudo implantado no programa prevê realizar também uma análise da eficiência energética em sistemas hidráulicos, como exemplo, bombas hidráulicas.

Este relatório irá demonstrar em que patamar encontra-se o desenvolvimento desta ferramenta e em seguida irá demonstrar os planos de ampliação do mesmo.

PROGRAMA PHPCH.

Propriedades do Programa.

- Foi utilizada a linguagem DELPHI para implantação visual e lógica do sistema;

- Aplicativo (. exe);

- Tamanho: 3,01 MB        

FUNCIONAMENTO DO PROGRAMA PHPCH.

A programação da ferramenta PHPCH tem as seguintes características básicas. O usuário entrará com os dados da central hidrelétrica, mais os dados de projeto.               O programa irá gerar resultados das características da central hidrelétrica, como vazão, potencia, característica dos equipamentos envolvidos no projeto, relação de perdas de cargas e um gráfico para análise. Além disto, o programa oferece um manual, explicando as diretrizes para o manuseio e para uso dos coeficientes.

Entrada de dados

Na tela inicial do programa, o usuário entrará com valores da potência (P) em Megawatts (MW), queda bruta (Hb) em metros (m) e o nível a montante do rio (Nam) também em metros. Esses dados são fornecidos no inventário energéticos da localidade onde se pretende implantar a Central Hidrelétrica. Relembrando o inventario energético é o primeiro estudo realizado, antes do projeto básico, do ponto onde a central hidrelétrica será instalada. Ainda nesta tela inicial, o programa oferece opção do tipo de turbina a ser usada, podendo escolher entre cinco tipos de turbina, sendo elas Pelton, Francis, Kaplan S, Bulbo com Multiplicador e Francis Caixa Aberta, e também o coeficiente de segurança da altura de sucção do eixo da turbina escolhida. O usuário irá optar também pelo valor de rotação comercial do grupo turbina gerador, no qual o programa fornece os mais comuns valores comerciais, bem como também os rendimentos dos mesmos, (NT) rendimento da turbina, (Ng) rendimento do gerador. Continuando na tela inicial do programa, o usuário poderá escolher qual material ao qual seu conduto forçado ficará submetido, como também o seu comprimento total.

[pic 2][pic 3][pic 4]

FIG. 1: Programa PHPCH tela inicial – Amostra de dados utilizados pelo usuário: Os Autores.

Na segunda Tela do programa, o usuário poderá escolher as Perdas Hidráulicas envolvidas nas estruturas do empreendimento. As Perdas Hidráulicas estão divididas em três categorias: Perdas de Carga, Perdas em conduto sob pressão e Perdas em Válvulas.         

Na categoria Perdas de Cargas, o usuário poderá optar, entre as seguintes perdas: Perdas na aproximação, com variação do coeficiente de perda, de 0,01 a 0,10.     Perdas na grade da tomada d’água, tendo o usuário a opção de escolher o tipo de barras, sendo elas circulares ou retangulares, e a inclinação da mesma. Perdas na tomada d’água com coeficiente de perda variando de 0,1 a 0,15 e, por fim Perdas Canais, onde o usuário poderá optar pelo tipo de material e estado o qual o canal está submetido, sendo eles Cimento Liso  - 0,01, 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. Na mesma, Perdas Canais, o usuário entrará com extensão do canal em quilômetros (km).

[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

FIG. 2: Segunda tela do programa PHPCH – Perdas Hidráulicas (Perdas de Carga): Os Autores.

Na categoria Perdas em conduto sob pressão da segunda tela do programa, o usuário poderá optar entre as seguintes opções: Perda nas bifurcações, com duas opções de escolha para o coeficiente de perda, sendo uma para escoamento de uma unidade - 1.25, e outra escoamento para duas unidades – 0.25.                                  Perda nas reduções cônicas, com variação do coeficiente de perda, de 0.005 a 0.0010. Perda nas curvas, podendo o usuário determinar o valor total de curvas que o conduto ficará submetido, como também o grau de inclinação de cada curva, e em qual diâmetro do conduto a curva está presente. Perda por atrito, com três opções de materiais, aço - 0.32, cimento amianto – 0.34 e concreto armado - 0,38. Finalmente, Perda na entrada do conduto, tendo o usuário quatro opções de tipo de entrada, Saliente Interno – 0.78, Aresta Viva – 0.50, Boca em campânula – 0.04 e Aresta ligeiramente arredondada – 0.32.  

[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]

FIG. 3: Segunda tela do programa PHPCH – Perdas Hidráulicas (Perdas em conduto sob pressão): Os Autores

Na categoria Perdas na Válvula, o usuário terá a opção de determinar se será necessária a utilização de uma válvula. A utilização deste equipamento para conter o fluxo da vazão para fins de manutenção acabará por atribuir perdas ao sistema. O usuário poderá optar pelo uso da válvula, tendo a opção de determinar em qual diâmetro do conduto esta se encontra, bem como a espessura da mesma. Na espessura da válvula borboleta, o usuário terá 3 opções: 0,50, 0,55 e 0,60.