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TE033 CENTRAIS ELÉTRICASCapitulo III: Estudo Hidrenergético
Parte 3
Dr. Eng. Clodomiro Unsihuay Vila
Exemplo
• Usando as serie histórica das vazões médias mensais de 1931-2013 de Belo Monte, encontre:
• A) O Fluviograma
• B) Cura de Duração, em seguida determine as respectivas vazões médias de longo prazo, e as vazões com tempo de duração 25, 50, 75, e 95%
• C) Diagrama de Rippl dimensional
• D) Diagrama de Rippl diferencial adimensional
• E) Volume Útil, Vazão crítica, Tempo Critico,
• F) Diagrama adimensional de Conti-Varlet
• H) Vazões regularizadas em cada instante• http://www.ons.org.br/operacao/vazoes_naturais.aspx
2
A) O Fluviograma
3
0
5000
10000
15000
20000
25000
1 5 9
13
17
21
25
29
33
37
41
45
49
53
57
61
65
69
73
77
81
85
89
93
97
10
1
10
5
10
9
11
3
11
7
Vaz
oe
s m
^3/s
Fluviograma de vazoes médias mensais:Belo Monte 1990-1999
Série1
Mês
B) Curva de duração de vazões, ou permeância ou frequência acumulada de vazões
4
0
5000
10000
15000
20000
25000
0,0
08
33
33
33
0,0
33
33
33
33
0,0
58
33
33
33
0,0
83
33
33
33
0,1
08
33
33
33
0,1
33
33
33
33
0,1
58
33
33
33
0,1
83
33
33
33
0,2
08
33
33
33
0,2
33
33
33
33
0,2
58
33
33
33
0,2
83
33
33
33
0,3
08
33
33
33
0,3
33
33
33
33
0,3
58
33
33
33
0,3
83
33
33
33
0,4
08
33
33
33
0,4
33
33
33
33
0,4
58
33
33
33
0,4
83
33
33
33
0,5
08
33
33
33
0,5
33
33
33
33
0,5
58
33
33
33
0,5
83
33
33
33
0,6
08
33
33
33
0,6
33
33
33
33
0,6
58
33
33
33
0,6
83
33
33
33
0,7
08
33
33
33
0,7
33
33
33
33
0,7
58
33
33
33
0,7
83
33
33
33
0,8
08
33
33
33
0,8
33
33
33
33
0,8
58
33
33
33
0,8
83
33
33
33
0,9
08
33
33
33
0,9
33
33
33
33
0,9
58
33
33
33
0,9
83
33
33
33
Vaz
õe
s m
^3/s
Tempo em PU
Curva de duração de vazões médias mensais:Belo monte 1900-1999
C) Diagrama de Rippl dimensional
• Passo 1: Calcule a vazão média Q:
– Vazõ Média = 7805,242 m3/s
• Passo 2: Calcular
– Volumes acumulados dimensional:
5
s 2.592.000 :mês num segundos de úmeroa
:
][1
3
1
n
Onde
mQaVn
ii
n
ii
6
0
500.000.000.000
1.000.000.000.000
1.500.000.000.000
2.000.000.000.000
2.500.000.000.000
3.000.000.000.000
0 20 40 60 80 100 120 140
Vo
lum
es
acu
mu
lad
os
m3
Mês
Diagrama de Rippl ou de Volumes Acumulados
Série1
D) Volume acumulados diferencial adimensional
7
- Volumes Acumulados adimensionais:
- Volumes Acumulados diferenciais:
- Volumes Acumulados diferenciais adimensionais
][1
1
puQ
Q
V
n
iin
ii
][ 3
11
maiQQVn
ii
n
ii
- Volumes Acumulados diferenciais
][1
1
* puiQ
Q
V
n
iin
ii
8
0
2
4
6
8
10
12
0 20 40 60 80 100 120 140
VA
DA
Mês
Volume acumulado diferencial adimencional
Série1
E) Volume Útil, Vazão crítica, Tempo Critico
• Volume útil
• Tempo critico e Vazão critica
9
(vazio) mínimoVADA :
(cheio) máximoVADA :
:
*
v
c
vcu
V
V
Onde
aQVVV
)/()(
)(
3**
smvc
QvcVVQ
mesescvT
vccr
cr
10
0
2
4
6
8
10
12
0 20 40 60 80 100 120 140
VA
DA
Mês
Volume acumulado diferencial adimencional
Série1
c=101VADAc=10,85
v’=120VADAv’=0
V=110VADAv=5,13
Tcr=120-112=8 meses
Qcr=(5,65+0+112-120)* 7805,242/(112-120)= 2.292,789837 m3/sQcr=(=(5,029+0,1033+41-48)*7805,242/(41-48)=2.082,550069 m3/s
Vu*=(10,85-5,13)* 7805,242*2.592.000= 1,15722E+11 m3
Tcr=48-41=7 meses
F) Diagrama adimensional de Conti-Varlet
• Passo 1) Calcular a Vazão média e Volume Útil
• Passo 2)Calcule Volume VADA deslocado (VADAD):
11
aQ
VVUDA
aQ
VVADAVADAD
u
uii
12
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 20 40 60 80 100 120 140
VA
DA
e V
AD
AD
Mês
Volume acumulado diferencial adimencional e Deslocada
VADA
VADAD
F) Vazões regularizadas em cada instante
• Passo 1) Traze o retas segmentadas de mínimo caminho.
• Passo 2) Calcule as vazões regularizadas adimensionais:
13
pu
ii
iiVADADVADAVADADVADAQ
if
ifif
fi
ou ou *
14
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 20 40 60 80 100 120 140
VA
DA
e V
AD
AD
Mês
Volume acumulado diferencial adimencional e Deslocada
VADA
VADAD
Ponto f (mês) 5 18 29 48 53 60 66 85 101 120
Ponto i (mês) 0 5 18 29 48 53 60 66 85 101
VADA ou VADAD f 5,59 6,45 6,034 5,82 6,71 8,2 9,9 11,44 10,81 5,72
VADA ou VADAD i 5,2 5,59 6,45 6,034 5,82 6,71 8,2 9,9 11,44 10,81
Duração Mês 5 13 11 19 5 7 6 19 16 19
Duração PU 0,042 0,108 0,092 0,158 0,042 0,058 0,050 0,158 0,133 0,158
Vazao Reagularizada PU 1,078 1,066 0,962 0,989 1,178 1,213 1,283 1,081 0,961 0,732
Vazão Regularizada m3/s 8414,051 8321,588 7510,062 7717,330 9194,575 9466,643 10016,727 8437,877 7497,910 5714,259
Vazão m3/s (ordenada ) 10016,727 9466,643 9194,575 8437,877 8414,051 8321,588 7717,330 7510,062 7497,910 5714,259
Duração PU 0,050 0,058 0,042 0,158 0,042 0,108 0,158 0,092 0,133 0,158
Duração Acumulada
PU 0,050 0,108 0,150 0,308 0,350 0,458 0,617 0,708 0,842 1,000
15
16
0,000
2000,000
4000,000
6000,000
8000,000
10000,000
12000,000
0,050 0,108 0,150 0,308 0,350 0,458 0,617 0,708 0,842 1,000
Curva de Duração de Vazoes Regularizadas
Mês PU
Vazão m^3/s
Vazão Máxima m3 /s (Mês)
23.477
SEM ARMAZENAMENTO OU SEM REGULARIZAÇÂO:A possível usina (# Turbinas, GG, etc) em questão deveria estar dimensionada
preparada para operar com este valor de vazão. Muito alto!
Vazão Mínima m3 /s (Mês)
710 SEM ARMAZENAMENTO OU SEM REGULARIZAÇÂO:A possível usina (Turbinas, GG, etc) em questão deveria estar dimensionada
preparada para operar com este valor de vazão. Muito pequeno! . Comportamento muito nervoso!!
Vazão Média m3 /s
7.805 Vazão afluente média de longo prazo que chega à possível usina
Volume útil m3 1,15722E+11
Caso a usina for construído, esta teria uma capacidade de armazenar a agua afluente de modo que desta mesma usina poderia ser retirada, durante todo o período à vazão média.
Período Critico (Mês)
7 Período desde o instante em que o possível reservatório está em seu nível máximo ate o instante em que o mesmo alcança seu nível mínimo, sem que neste período, tais níveis
sejam alcançados
Vazão Critica m3 /s (Mês)
2.082,55 Vazão média para o período critico. QCR>Q(95%), pois aqui está se considerando armazenamento.
Vazão regularizadaMáxima m3 /s (Mês)
10.000 COM ARMAZENAMENTO TEM SE VAZOES MAIS CONSTANTES QUE VARIA 10000-5714, ISSO FAZ QUE SE GERE MAIS ENERGIA DE FORMA MAIS
CONSTANTE COMPARADO À UMA USINA SEM ARMAZENAMENTO
Vazão regularizadaMínima m3 /s (Mês)
5.714 Corresponde aproximadamente 7 vezes mais que a vazão mínima.Finalmente a infraestrutura da usina deve ser dimensionado para operar com vazões
10000-5714, para este exemplo.