Relatório de Desempenho em Hidrogeradores

DISCIPLINA EXPERIÊNCIA APLICADA EM PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA CURSO ENGENHARIA CIVIL GA EXAPCEEL 20222 AULA 09 1 Uma instalação hidrelétrica possui turbinas que operam conforme a curva de colina abaixo sabendo a região do gráfico delimitada pelas linhas vermelhas representam a região permitida para operação da turbina responda as perguntas abaixo Figura 1 Curva de colina turbina hidráulica a Qual a potência hidráulica Vazão 208 m³s Queda bruta 167 m Perda de carga do sistema hidráulico 17m Densidade da água 998 m³s Gravidade local 978 ms² b Qual a potência mecânica desenvolvida pela turbina este ponto de operação c A turbina neste ponto de operação está dentro de uma região permitida de operação d Identifique o ponto de operação da turbina no gráfico acima e informe o valor de abertura do distribuidor neste ponto em unidade percentual e milímetros A movimentação do distribuidor segue dados da tabela abaixo mm 0 0 100 420 DISCIPLINA EXPERIÊNCIA APLICADA EM PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA CURSO ENGENHARIA CIVIL GA EXAPCEEL 20222 AULA 09 e Qual potência desenvolvida pelo gerador e qual a rotação do conjugado quando opera em velocidade síncrona Rendimento gerador 089 Número de polos 48 2 Uma usina hidrelétrica possui diversos hidro geradores porém um deles está prestes a iniciar sua operação porém alguns testes e ensaios estão sendo realizados para comprovar as condições de segurança operacional e desempenho tal como estabelecido em contrato firmado pela empresa contratante e contratada neste caso você como engenheiro que executara os ensaios necessitara também redigir o relatório de desempenho Diante desta situação efetue os cálculos tendo em vista os dados fornecidos abaixo Dados instalação Hidráulica Dados instalação Turbina Dados da instalação Gerador Nível montante m 25700 Vazão m³s 25000 Corrente no terminais de saída gerador KA 22 Nível jusante m 20300 Densidade água kgm³ 99800 Tesão elétrica nos terminais de saída gerador KV 144 Perdas no sistema hidráulico KPa 15000 Gravidade local ms² 979 Perdas térmicas mancal escora gerador KW 86000 Perdas térmicas no mancal guia turbina KW 54000 Perdas térmicas mancal guia gerador KW 42000 Perdas hidráulicas na turbina KW 120000 Perdas térmicas no gerador KW 210000 Perdas elétricas no gerador KW 98000 a Qual a perda de carga do sistema hidráulico neste ponto de operação da turbina b Qual a potência hidráulica c Qual a potência desenvolvida pela turbina d Qual o rendimento da turbina neste ponto de operação e Qual a potência do gerador f Qual o rendimento do gerador g Neste ponto de operação ao qual o hidro gerador foi ensaiado esperase um rendimento operacional mínimo de 89 neste caso tendo em vista o resultado dos cálculos anteriores informe se o rendimento esperado foi alcançado justifique sua resposta DISCIPLINA EXPERIÊNCIA APLICADA EM PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA CURSO ENGENHARIA CIVIL GA EXAPCEEL 20222 AULA 09 3 Em um ciclo Rankine o vapor deixa a caldeira e entra na turbina a pressão de 4 MPa e temperatura de 400 º C A Pressão no condensador é de 10 KPa Determine o rendimento do ciclo Dados Entalpia 32136 kJkg e entropia 67690 kJkgK para 4 MPa e 400ºC 4 Uma central de potência a vapor operando em ciclo Rankine apresenta pressão máxima igual a 5 Mpa e mínima de 15 kPa Sabendo que o valor mínimo aceitável para o título do vapor na seção de saída da turbina de 95 e que a potência gerada na turbina é igual a 75 MW determine qual a temperatura de descarga da caldeira e a vazão em massa do ciclo Dados Para o vapor superaquecido a 700ºC temse uma entropia igual a 75122 kJkgK e para a temperatura de 800ºC a entropia é igual a 77440 kJkgK 5 Um aero gerador possui os seguintes dados de fabricação com estes dados e demais informações complementares das questões a seguir execute os cálculos para resolução dos exercícios DISCIPLINA EXPERIÊNCIA APLICADA EM PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA CURSO ENGENHARIA CIVIL GA EXAPCEEL 20222 AULA 09 Raio do cubo até a ponta das pás 28 m Rotação da turbina eólica 36 rpm a Qual a potência desenvolvida pela turbina considerando a velocidade do vento igual a 7 ms e densidade do ar 125 kgm³ b Qual sabendo que o gerador opera a frequência de 60 Hz e possui 12 polos qual a rotação do eixo do gerador c Qual a relação de transmissão do multiplicador de velocidade d Qual o torque no eixo de entrada e saída do multiplicador e Sabendo que o rendimento do multiplicador de velocidade é igual a 089 qual a potência fornecida pelo eixo de saída do multiplicador de velocidade f Qual a potência elétrica fornecida pelo gerador sabendo que seu rendimento é igual a 09 g Qual a corrente elétrica em seus terminais de saída 6 Considerando os dados do aero gerador abaixo execute os cálculos para resolução das questões abaixo Raio do cubo até a ponta das pás 36 m Rotação da turbina eólica 30 rpm Densidade do ar 125 kgm³ Velocidade do vento 8 ms b Qual o torque de entrada do multiplicador de velocidade c Sabendo que a potência elétrica fornecida pelo gerador é igual a 085 da potência da turbina e que o mesmo possui 16 polos qual o torque no eixo de saída do multiplicador d Qual a relação de transmissão do multiplicador de velocidade e A imagem abaixo representa o multiplicador de velocidade aplicado ao aero gerador sobre o qual já pautamos nas questões anteriores sendo assim com os dados complementares descritos abaixo determine qual o diâmetro da engrenagem D Engrenagem Diâmetro mm A 900 B 300 C 700 DISCIPLINA EXPERIÊNCIA APLICADA EM PRODUÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA CURSO ENGENHARIA CIVIL GA EXAPCEEL 20222 AULA 09 Nota Todos os exercícios deverão possuir memória de cálculo caso não possua o mesmo não será avaliado Eixo da turbina Eixo do gerador A B C D