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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

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Sumário

• Introdução
• Forças em escoamento permanente
• Cavitação
• Forças hidráulicas no processo de geração de
  energia
• Máquinas Síncronas
• Conclusão

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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.

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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.

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Forças em escoamento permanente

• 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.

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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.

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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
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Forças no processo de geração

• Forças hidráulicas no conduto forçado
• 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.

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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).

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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

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Forças no processo de geração

• Evolução dos Diferentes Tipos
• Rodas Dágua
• Roda de Reação de Euler
• Turbina de Fourneyron

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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

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Forças no processo de geração
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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

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Forças no processo de geração
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Máquinas Síncronas

• Formas de Funcionamento
• Gerador
• Motor
• Princípios de Funcionamento
• Rotor
• Estator
• Tensão Induzida
• Freqüência da tensão induzida

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Conclusão

• Visualização e implementação da teoria estudada
  em sala de aula especificamente em nossa área de
  atuação profissional.