Soluções e Conceitos para PCH´s

Robert FinkLuiz Antonio Valbusa

SEMI Engenharia SEMI Sistemas SEMI Industrial

• Montagens Eletromecânicas

•Automação de Centrais•Reguladores de Velocidade e Tensão•Projetos Elétricos•Pacotes Elétricos

•Turbinas Hidráulicas•Hidromecânicos•Condutos Forçados•Válvulas borboleta•Pacotes turn-key

Soluções e Conceitos para PCH´s

Produtos

• Turbinas hidráulicas (Kaplan, Francis e Pelton)

• Equipamentos hidromecânicos (comportas, grades /limpa grades)

• Condutos forçados em aço

• Equipamentos elétricos e subestações

• Automação de centrais hidrelétricas

• Montagens eletromecânicas

• Pacotes turn-key para PCHs

Soluções e Conceitos para PCH´s

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Tecnologia

Soluções Integradas para PCH´s

Te

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olo

gia Acordo de cooperação técnico-científica

firmado o departamento UNIGE-DIMSET da Universidade de Genova, para o

projeto hidráulico das turbinas

Dezenas de projetos fornecidos para PCHs no Brasil, com total êxito na

comprovação dos rendimentos

Seleção de turbinas

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QUEDA TURBINA Layout

Quedamuitobaixa

1,0 m a 15,0 m Kaplan: S de Jusante e Vertical

QuedaBaixa

6,0 m a 40,0 m Kaplan: S de Montante e Vertical

QuedaMédia

10 m a 400 m Francis (Horizontal ou Vertical)

Queda Alta 80 m a 1.000 m Pelton (Horizontal ou Vertical)

Seleção de turbinas

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Tamanho de turbinas

Item Tipo Turbina Diâmetro Rotor (mm)

1 Francis Espiral Rotor Simples Horizontal 1.750

2 Francis Espiral Rotor Duplo Horizontal 1.300

3 Francis Espiral Rotor Simples Vertical 3.000

4 Kaplan – S de Montante 2.500

5 Kaplan – S de Jusante 3.000

6 Kaplan - Vertical 2.700

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Na sua grande maioria as PCH’s construídas até o momento têm instaladas turbinas do tipo Francis de eixo horizontal.

• Relação queda x vazão propícia• Menor custo da turbina e gerador • Facilidade de manutenção

Turbinas FrancisT

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Kaplan S de Jusante

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Nos últimos anos, as PCH’s passaram a ser construídas em quedas mais baixas e com maiores vazões. Com estas características, as turbinas Kaplan na versão S de Jusante estão sendo largamente aplicadas.Sua capacidade de turbinar grandes vazões e operarem com bons rendimentos em uma grande faixa de variação de queda e vazão é um ponto interessante para sua aplicação.

Kaplan S de Montante

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Além das vantagens já apontadas nas turbinas Kaplan – S dejusante, temos adicionalmente nas Kaplan S de montante asseguintes vantagens:

• menor escavação e por conseqüência menores custos civis.

• melhor rendimento devido à geometria horizontal do seu tubo de sucção, que proporciona uma melhor recuperação de energia.

Ponderação de Conceito

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• Nos últimos anos os projetos de PCH’s de baixa queda têm se caracterizado por:

– Um número menor de unidades.– Redução da queda e aumento significativo da vazão turbinada

por unidade.

• Qual será a melhor solução técnica e econômica para estas usinasconsiderando a opção de máquinas do tipo Francis ou Kaplan ?

Ponderação de Conceito

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– Rotores Francis horizontais com diâmetros superiores a 1,80 msó podem ser construídos mediante o aumento da folga deentreferro rotor/tampa, e aumento do perfil das pás pois seexige uma rigidez maior do conjunto do rotor para evitar umadeformação excessiva do mesmo. Com estas medidas haveráuma redução do rendimento da turbina.

Ponderação de Conceito

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– Rotores Kaplan horizontais com diâmetros superiores a 3,0 mresultam em eixos longos que apresentam problemas dedeflexão excessiva e em conseqüência de rotação crítica. Outroponto a ressaltar é a grande variação de pressão entre a bordasuperior e inferior do rotor gerando uma instabilidade hidráulicaalém de exigir um aumento no afogamento da máquina paragarantir a mínima segurança em relação a cavitação.

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Dimensões Eixo Árvore

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Comparação

Ponderação de Conceito

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– Uma das soluções técnicas mais viáveis é a opção por turbinasde eixo vertical, seja com rotor Francis ou Kaplan.

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Vantagens das Turbinas Verticais

Técnicas:

Solução clássica adotada há mais de 50 anos no mundo o que já consolidou as soluções técnicas necessárias a um desempenho confiável.Operação mais estável da turbina

Econômicas:

Menor custo da turbina.Redução da área da casa de força podendo chegar ~40/50%.Redução da escavação no sentido horizontal comparado a solução de KS Horizontais, Open Pit ou Francis Duplas.Facilidade de implementar inércia necessária no gerador.Até ~32 m de queda pode se optar pela espiral em concreto o que reduz o custo do equipamento.Redução do custo global de implantação

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Layout Típico

Para um rotor Francis D = 2.160 mm a Casa de Máquinas tem 9,0 x 20,0 m

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Comercial: Av. Cidade Jardim, 427 Conj. 84 - São Paulo – SP Fone (11) 3079-7343Contato: Eng. Luiz Antonio Valbusa – Dir. Comercial

Fábrica: Rua Leozir Ferreira dos Santos, 455 - São José dos Pinhais – PR Fone (41) 3556-4851 Contato: Eng. Robert Fink - Dir. Técnico