INDUSTRIAL LTDA
PCH – Pequena Central
Hidroelétrica
Experiências Conceitos
Eng. Robert Fink
QUALIDADE
CONFIABILIDADE
RETORNO/LUCRO
QUEDA
TURBINA
Queda muito baixa
2,0 m a 15,0 m
Kaplan: S de Jusante e
Open Pit
Baixa queda
6,0 m a 30,0 m
Kaplan: S de Montante e
Vertical
Média queda
20 m a 300 m
Francis (Horizontal ou
Vertical)
Alta queda
150 m a 1000 m
Pelton (Horizontal ou
Vertical)
• Na sua grande maioria as PCH’s construidas até o momento tem
instaladas turbinas do tipo Francis de eixo horizontal.
–
–
–
–
Relação queda x vazão
Custo da turbina
Custo do gerador
Facilidade de manutenção
•
•
Gradativamente nos últimos anos os aproveitamentos tem sido os de
quedas mais baixas e com maiores vazões.
Com estas caracterísiticas as turbinas Kaplan na versão SJ foram
largamente aplicadas.
– Capacidade de turbinar grandes vazões.
– Operarem com bons rendimentos em uma grande faixa de variação de
vazão (30% á 110 %).
– Operarem com bom desempenho mesmo com variação de queda.
•
As turbinas Kaplan na versão SM tem
uma boa faixa de aplicação, alem das
mesmas vatangens técnica já
apresentadas pelas turbinas
Kaplan –SJ tem adicionalmente:
– Uma menor escavação.
– Um melhor rendimento devido a
geometria horizontal do seu tubo
de sucção que proporciona uma
melhor recuperação de energia.
– Menor custo das obras civis.
COMPARAÇÃO DE RENDIMENTOS
95
91,8
90
89,1
92
91,3
91
88
Rendimento (%)
85
80
79
77,9
75
70
65
60
59
55
50
20
40
60
80
Vazão (%)
Kaplan
Francis Extra Rápida
100
• Nos últimos anos os projetos de PCH’s de baixa queda tem se
caracterizado por:
– Um número menor de unidades.
– Aumento significativo da vazão turbinada por unidade.
• A solução para estas usinas passa pela opção de máquinas
verticais seja ela do tipo Francis ou Kaplan;
– Rotores Francis horizontais com diâmetros superiores a
1,70/1,80 m só podem ser construídos, mediante o aumento da
folga de entreferro rotor/tampa, e aumento do perfil das pás
pois exige uma rigidez maior do conjunto do rotor para evitar
uma deformação excessiva do mesmo . Com estas medidas
haverá uma redução do rendimento da turbina.
– Rotores Kaplan horizontais com diâmetros superiores a 3,0 m
resultam em eixos longos que apresentam problemas de
deflexão excessiva e em conseqüência de rotação crítica. Outro
ponto a ressaltar é a grande variação de pressão entre a borda
superior e inferior do rotor gerando uma instabilidade hidráulica
além de exigir um aumento no afogamento da máquina para
garantir a mínima segurança em relação a cavitação.
•
•
•
•
•
•
Operação mais estavel da turbina
Menor custo da turbina.
Redução da área da casa de força podendo chegar a 50 %.
Redução da escavação.
Facilidade de implementar inércia necessária no gerador.
Redução do custo global de implantação
• Poucos fornecedores de geradores nacionais
• Alto custo dos geradores.
• Dificuldade de acesso a partes da turbina durante manutenções
corretivas.
FRANCIS
KAPLAN
Sistema de Comando, Controle e Proteção para Usinas
Meios de Comunicação
Sala de Comando
opcionais
rádio
satélite
fibra
óptica
Telefonia
VoIP
Internet
Câmeras de
vigilância
GPS
sincronização
horária
PTZ
switch / roteador
Máquina 1
Máquina 2
Máquina 3
Central
switch
Interface SA
CA e CC
Drenagem e Esgot
fibra óptica
Subestação
cabo de cobre
Medição Jusante
Tomada d'água
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Turbinas Hidráulicas e Equipamentos Mecânicos para PCH’s
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