PROJETO BÁSICO DE SISTEMA DE GERAÇÃO COM TURBINA E GERADOR

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

PROJETO BÁSICO DE SISTEMA DE GERAÇÃO COM TURBINA E GERADOR

ITAJUBÁ

2021

ADRIENE MARIA DA SILVA ROQUE

ANNA JÚLLIA SANTOS RIBEIRO

JOÃO VICTOR SILVA MIRA

JORGE EDSON LIMA DA SILVEIRA

JÚLIA GOULART VILAS BOAS

LOREN DANNA DE CARVALHO NOGUEIRA

SUELE MARIA DE SOUSA

PROJETO BÁSICO DE SISTEMA DE GERAÇÃO COM TURBINA E GERADOR

Projeto submetido ao professor Dr. Oswaldo Honorato de Souza Júnior como requisito para aprovação na disciplina de Hidráulica (Teórica).

ITAJUBÁ

2021

RESUMO

Este trabalho tem como objetivo básico apresentar as características de um projeto básico de um sistema de  geração com turbina e gerador. Incluí a explicação teórica sobre a escolha de turbinas hidráulicas, geradores, parâmetros adotados para a realização de cálculos e normas de projetos de PCHs. Aborda-se também um estudo de caso de um projeto fictício que envolve a escolha da turbina, gerador elétrico e cálculos de perdas, potência, altura líquida e diâmetro econômico dos condutos.

 

Palavras-chave: Dimensionamento. Projeto hidráulico. Sistema de geração.

SUMÁRIO

1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        5

1.1 ELEMENTOS DO PROJETO        5

1.1.1 Sistema de adução        5

1.1.2 Casa de força        10

2 DESCRIÇÃO DO PROJETO        12

3 PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS        12

3.1 DIMENSIONAMENTO DE CANAIS        12

3.2  VELOCIDADE MÁXIMA DE ESCOAMENTO        14

3.3  CÂMARA DE CARGA        15

3.4  DETERMINAÇÃO DO DIÂMETRO DA TUBULAÇÃO        17

3.4.1  Diâmetro interno da tubulação        17

3.4.2   Diâmetro Econômico        18

3.5 PERDA DE CARGA        18

3.6 ALTURA LÍQUIDA        20

3.7  CÁLCULO DAS POTÊNCIAS        20

3.7.1 Estimativa do potencial aproveitável        20

3.7.2  Potência Hidráulica        21

3.7.3  Escolha da Turbina        21

3.7.4 - Potência de eixo        23

3.8.5 - Potência elétrica        23

3.9 ACESSÓRIOS E VÁLVULA        24

4 CONCLUSÃO        25

1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A geração hidráulica está associada à quantidade de água disponível em um determinado período de tempo e à altura de sua queda d’ água. A composição desses dois parâmetros resulta no potencial de energia a ser aproveitado.

                De forma trivial, um sistema de geração hidráulica com turbina e gerador pode ser  composto, basicamente, de um sistemas de captação e adução de água, casa de força e comportas. Existe também o lago, responsável pelo represamento da água. Cada uma dessas partes implica em obras e instalações que devem ser projetadas para um funcionamento conjunto.

                A água captada no lago é transportada até a casa de força por meio de canais, túneis ou condutos metálicos. Após passar pelas turbinas hidráulicas, é devolvida ao corpo hídrico, através do canal de fuga.

A energia potencial gravitacional  se converte em energia cinética pelo represamento da água. A potência hidráulica é então transformada em potência mecânica quando a água passa pela turbina fazendo com que esta gire. No gerador que está conectado à turbina, a potência mecânica é então transformada em potência elétrica.

[pic 1]

1.1 ELEMENTOS DO PROJETO

1.1.1 Sistema de adução

Trata-se da estrutura na qual ocorre a condução da água do reservatório para adução entre a tomada d’água e o conduto forçado. O circuito de adução pode ser por canal de adução, túnel de adução, ou uma combinação dos dois. A escolha da seção mais adequada, depende das condições topográficas e geológico-geotécnicas.

Os canais apresentam uma grande variedade de seções. A seção em forma de ferradura é comumente adotada para grandes aquedutos. Canais escavados em terra normalmente apresentam uma seção trapezoidal. Já os canais abertos em rochas são, aproximadamente, retangulares, com a largura igual à cerca de duas vezes a altura.

Além disso, podem ser classificados em prismáticos se possuírem ao longo do comprimento seção reta e declividade de fundo constante, caso contrário, são  não prismáticos.

Tanto nos canais prismáticos quanto nos canais não prismáticos, variados parâmetros são considerados para descrever geometricamente a seção e as declividades de interesse:

·         Área molhada (A): Trata-se exclusivamente da água contida no canal.

·         Perímetro molhado (P): Refere-se ao comprimento da linha de contato entre a água, as paredes e o fundo do canal.

·         Raio hidráulico (R): é a razão entre a área molhada e o perímetro molhado

·         Altura d’ água (y): é a distância vertical do ponto mais baixo da seção do canal até a superfície livre;

·         Altura do escoamento da seção: trata-se da altura do escoamento medida perpendicularmente ao fundo do canal.