Marcos Benedetti

É uma PCH toda a usina com potência entre 1 a 30 MW de acordo com a resolução ANEEL número 394.

Diferenças entre PCH e CGH

• Custo gerado PCH maior que Usinas Hidroelétricas
• PCH tem descontos nas taxas pelo uso da rede de transmissão e distribuição
• Isenta de taxa por área inundada
• Direito de usufruto recursos CCC – Conta de Combustíveis fósseis (Caso de substituição de usinas diesesl, carvão em sistemas isolados Região Norte do país)

Classificação

• Quanto a capacidade de Regularização
  • Fio d’água
  • Acumulação com regularização diária
  • Acumulação com regularização mensal
• Quanto ao Sistema de Adução
  • Adução com baixa pressão com escoamento livre/ Alta pressão em conduto forçado
  • Adução em baixa pressão por meio de tubulação/Alta pressão em conduto forçado
• Quanto a Potência e Queda do Projeto
  • Baixa Média Alta
  • Micro P<100kW H<15m 15m<H<50m H>50m
  • Mini 100kW<P<1000kW H<20m 20m<H<100m H>100m
  • Pequena 1 MW<P<30MW H<25m 25m<H<130m H>130m

Turbinas Hidráulicas

São máquinas de fluxo projetadas para trabalhar com H20. Produz rotação no eixo da turbina através da ENERGIA CINÉTICA e POTENCIAL presente no escoamento do mesmo pelo conjunto do equipamento.

Uma turbina transforma Energia Hidráulica em Energia Mecânica.

Segundo a ABNT:

• Turbina Ação
• Turbina de Reação

Turbina Hidráulica Ação

• Quando o escoamento através do rotor ocorre SEM variação de pressão estática.
• Energia Hidráulica -> Energia Cinética -> Energia Mecânica

Turbina Hidráulica de Reação

• Quando o escoamento através do rotor ocorre COM variação de pressão estática.
• Diminuição da velocidade e pressão entre ENTRADA e SAÍDA. Rotor submerso.

Seleção da Turbina

Deve-se levar em conta na seleção: altura da queda, vazão e potência. Pode ocorrer de haver duas ou mais opções. Razão pela qual deve-se utilizar outros parâmetros para a seleção:
Principal

• altura da queda
• vazão
• potência

Complementar

• custo do gerador elétrico
• risco de cavitação
• flexibilidade de operação
• facilidade de manutenção
• construção civil

Método Velocidade de Rotação Específica (nqA)

Tipo de Turbina	Rotação (Hz)
Pelton	5 < nqA < 70
Francis – Lenta	50 < nqA < 120
Francis – Normal	120 < nqA < 200
Francis – Rápida	200 < nqA < 320
MichelBanki	30 < nqA < 210
Kaplan	300 < nqA < 1000

Exemplo de cálculo

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Aplicações das Turbinas Hidráulicas

As turbinas PELTON e KAPLAN são projetadas para grande variações de carga. Já as turbinas FRANCIS tem um comportamento mediano para as grandes variações de carga.

As turbinas tipo Helices não admitem grandes variações de carga.

As TURBINAS PELTON apresentam uma ampla faixa de operação com altos rendimentos, com carga variando (20% a 100%) da potência nominal.

As TURBINAS KAPLAN, permitem variação do ângulo de ataque do rotor,com carga variando (30% a 100%) da potência nominal.

As TURBINAS FRANCIS, com carga variando (60% a 100%) da potência nominal.

Turbina	Queda	Vazão
PELTON	Alta Queda	Pequena Vazão
FRANCIS	Média Queda	Média Vazão
KAPLAN	Baixa Queda	Alta Vazão
HELICES	Baixa Queda	Alta Vazão

Definição da Altura Máxima de Sucção

Para evitar cavitação

A rotação escolhida resultará na melhor combinação:

• Maior Rotação
• Máxima Altura de Sucção

Obs – deve-se optar pela maior rotação pois o custo do gerador é diretamente proporcional ao número de pares de pólos.

Recomenda-se:

Usina com potência menor 500 kW 900rpm(micro) e 600 rpm(mini).

Número Polos	rpm	Peso(Custo)
2	3.600
4	1.800	100 %
6	1.200	230 %
8	900	350 %
12	600	580 %

O Peso do Gerador é maior quanto maior for o número de pólos.

De modo geral para geradores de até 100 kW são utilizados máquinas de 4 pólos que são acoplados as turbinas através de polias multiplicadoras de velocidade.

Algumas máquinas rotativas são máquinas REVERSÍVEIS, ou seja, máquinas que podem operar tanto como Motor como como GERADOR.

O gerador SINCRONO pode operar como MOTOR.

Do mesmo modo as máquinas de INDUÇÃO, que são muito usados como MOTORES podem ser utilizados como GERADORES ASSINCRONOS ou GERADORES DE INDUÇÃO.

obs- 90% dos motores elétricos são MOTORES DE INDUÇÃO.

GERADORES DE INDUÇÃO

• Custo Menor
• Mais Robustos
• Necessidade de Banco de Capacitor para excitação
• Sistema de Controle de Velocidade mais sofisticado (operação isolada)

ESPECIFICAÇÃO DO GERADOR