Forças hidráulicas em usinas
hidrelétricas
Universidade Federal de Campina Grande
Centro de Engenharia Elétrica e Informática
Unidade Acadêmica de Engenharia Elétrica
Disciplina: Fenômenos de Transporte
Prof: Iana Alexandra
Grupo: Adolfo Fernandes, Eubis Pereira, Luíz Carlos de
Lemos, Maí Correia, Inesca Cristina e Vitor Andrade
Sumário
Introdução
 Forças em escoamento permanente
 Cavitação
 Forças hidráulicas no processo de
geração de energia
 Máquinas Síncronas
 Conclusão

Introdução


Usina hidrelétrica é um complexo arquitetônico, um
conjunto de obras e de equipamentos, que tem por
fins produzir energia através do aproveitamento do
potencial hidráulico existente em um rio.
Pode-se dizer que a energia elétrica é obtida em
essência a partir da com a força hidráulica da água
acumulada em grandes reservatórios.
Forças em escoamento permanente
Todo líquido está dividido em trechos
elementares de volumes iguais;
 Cada elemento fornece uma força
elementar dF;
 O conjunto das ações do líquido sobre
as paredes laterais do canal é soma
geométrica das forças;
 O sistema de forças é equivalente ao
sistema constituído de cinco forças.

Forças em escoamento permanente
F  P  p0 s0  p1s1  V0  V1
•Força vertical;
•Força normal à seção de entrada;
•Força normal à seção de entrada
aplicada na seção de saída;
•Resultante da velocidade;
•Força de reação.
Cavitação
Pressão de vapor: devido à elevada
velocidade do líquido;
 Núcleos de vaporização: bolhas de
vapor em pequenas cavidades;
 Erosão por cavitação: Aspecto
esponjoso das pás depois do processo
da cavitação.

Forças no processo de geração

Presença constante dos conceitos de fenômenos de transporte
como vazão, escoamento, pressão e principalmente (em
essência) as forças hidráulicas.
Pontos importantes de aplicações de forças hidráulicas
Forças no processo de geração
Forças hidráulicas no conduto forçado:
Pin  Patm
•
O líquido ao escoar em um conduto forçado é submetido a forças
resistentes exercidas pelas paredes da tubulação e pelo próprio líquido.
•
Numa região próxima à parede do tubo há um elevado gradiente de
velocidade e este efeito é significante.
•
A conseqüência disso é o surgimento de forças cisalhantes que reduzem
a capacidade de fluidez do líquido.
Forças no processo de geração
• A magnitude dessas forças no escoamento implica na
dissipação de energia.
• Perdas de energia contínua
• Perdas de energia localizada.
• As perdas contínuas ocorrem devido às forças hidráulicas de atrito
entre as diversas camadas de escoamento e ainda ao atrito entre o
fluido e as paredes do conduto (viscosidade).
Forças no processo de geração
Forças hidráulicas nas turbinas
•
Transferência de momento linear parte da energia
potencial da água é transferida para o rotor na forma
de torque e velocidade de rotação.
•
Caixa Espiral
Forças no processo de geração
Evolução dos Diferentes Tipos
Rodas D’água
 Roda de Reação de Euler
 Turbina de Fourneyron

Forças no processo de geração
Turbina Francis
Turbinas Centrípetas
 Receptor interno ao Distribuidor
 Massa Líquida Contínua no Escoamento
 Pás dispostas em Torno do Receptor
paralelas ao seu eixo

Forças no processo de geração
Forças no processo de geração
Turbina Kaplan
Turbina Axial em formato de Hélice
 Hélice de Pás Orientáveis
 Utilizadas em Pequenas, Médias e
Grandes Descargas
 Regulador automático de velocidade
 Controle da inclinação das Pás

Forças no processo de geração
Máquinas Síncronas

Formas de Funcionamento:
Gerador
 Motor


Princípios de Funcionamento:
Rotor
 Estator

Tensão Induzida
 Freqüência da tensão induzida

Conclusão

Visualização e implementação da teoria
estudada em sala de aula
especificamente em nossa área de
atuação profissional.