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Type: Tese
Title: Metodologia para análise da redução da capacidade de geração de energia em pequenas centrais hidrelétricas
Authors: Alessandra Aparecida de Lima
First Advisor: Carlos Barreira Martinez
First Co-advisor: Aloysio Portugal Maia Saliba
First Referee: Paulo Henrique Vieira Magalhães
Second Referee: Edna Maria de Faria Viana
Third Referee: Rafael Emílio Lopes
metadata.dc.contributor.referee4: Jorge Luís Zegarra Tarqui
Abstract: A energia firme produzida por empreendimentos hidrelétricos é diretamente dependente da vazão afluente aos dispositivos de geração, do desnível topográfico existente no local de implantação da usina, bem como do rendimento do circuito de adução e do grupo gerador. Essas variáveis e/ou parâmetros básicos, que podem ser determinados metodologicamente de diferentes formas, a depender da disponibilidade de dados e das características do local de implantação das usinas, podem sofrer influência de diferentes fatores. A disponibilidade hídrica superficial de uma determinada região pode ser influenciada pela variação do regime hidrometeorológico, como também pela variação das diferentes formas de uso e ocupação do solo. Em usinas que dependem da regularização de vazões, o desnível topográfico pode variar em função do deplecionamento do nível do reservatório e da época do ano. Os rendimentos do circuito de adução e do grupo gerador são dependentes da dimensão e rugosidade das paredes dos sistemas de condução de água, bem como da geometria dos equipamentos hidromecânicos, os quais podem sofrer variações ao longo da vida útil da instalação, sendo, portanto, de difícil determinação. Na grande maioria dos casos os impactos na produção e/ou geração de uma determinada usina hidrelétrica são atribuídos apenas à variação da disponibilidade hídrica superficial. No entanto, os três fatores citados podem produzir tais impactos, de forma independente ou agrupada. Diante do exposto, esse trabalho propõe uma metodologia baseada na análise sistêmica para se avaliar e identificar fatores responsáveis por suposto decaimento na energia firme de usinas hidrelétricas inseridas em bacias hidrográficas de pequeno porte, incluindo desde a análise de intervenções relacionadas à dinâmica das águas subterrâneas e superficiais até a evolução temporal da perda de carga nas tubulações de baixa e alta pressão que compõem o sistema de geração das usinas. Como resultado dessa avaliação, aplicada a uma bacia hidrográfica dotada de um conjunto de Pequenas Centrais Hidrelétricas, foi possível constatar que, de fato, diversos fatores podem intervir na capacidade de geração e que nem sempre a alteração na disponibilidade hídrica local é a única e maior responsável por esses impactos. Os resultados do estudo de caso indicaram o envelhecimento dos componentes do sistema de adução e geração como o maior responsável pela queda na capacidade de geração das usinas. Dessa forma e com base em dados de rugosidade interna das tubulações do circuito de adução das usinas foi possível propor e avaliar, ainda, uma equação para permitir a estimativa do fator de envelhecimento e associar aos impactos na geração.
Abstract: The energy produced by hydroelectric projects is directly dependent on the flow, the topographic at the site of the plant, as well as the efficiency of the adduction circuit and generator set. These variables and / or basic parameters, which can be determined methodologically in different ways, depending on the availability of data and the characteristics of the plant implantation site, may be influenced by different factors. The surface water availability of a given region can be influenced by the variation of the hydrometeorological regime, as well as by the variation of the different forms of land use and occupation. In plants that depend on the regularization of flows, the topographic difference may vary due to the depletion of the reservoir level and the time of year. The yields of the adduction circuit and generator set are dependent on the size and roughness of the walls of the water conduction systems as well as the geometry of the hydromechanical equipments, which can vary during the life of the installation, difficult to determine. In the vast majority of cases, impacts on the production and / or generation of a given hydroelectric plant are attributed only to the variation in surface water availability. However, the three factors cited can produce such impacts, independently or in groups. In view of the above, this work proposes a methodology based on the systemic analysis to evaluate and identify factors responsible for the supposed decay in the energy of hydroelectric power plants inserted in small hydrographic basins, including from the analysis of interventions related to the dynamics of groundwater and to the time evolution of the pressure loss in the low and high pressure pipes that make up the power generation system. As a result of this evaluation, applied to a hydrographic basin equipped with a set of Small Hydropower Plants, it was possible to verify that, in fact, several factors can intervene in generation capacity and that the change in local water availability is not always the only one responsible for these impacts. The results of the case study indicated the aging of the components of the adduction and generation system as the main responsible for the decrease in the generation capacity of the plants. Thus, based on internal roughness data from the pipelines of the mills' adduction circuit, it was possible to propose and evaluate an equation to allow the estimation of the aging factor and to associate the impacts on the generation.
Subject: Engenharia mecânica
Metodologia
Energia elétrica
Energia elétrica - Produção
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/78032
Issue Date: 27-Feb-2018
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