Influência da taxa de infestação de

“Limnoperna fortunei” na redução da

potência de turbinas hidráulicas

Code: 05.012

Rico, E. A. M.1; Martinez, C. B. 1; Castro, A.L.P. 1-2; Souza.

T.R.D.C. 1; Ribeiro, M.E.C.3

1Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG); 1Programa de Pós-

Graduação em Engenharia Mecânica, Centro de Pesquisas Hidráulicas,

Escola de Engenharia da UFMG. 2Universidade Federal de Ouro Preto

(UFOP) 21/11/2017 1

Apresentar uma investigação sobre a influência da taxa de infestação do

Limnoperna fortunei (LF) no aumento das perdas de carga na caixa

espiral de pequenas turbinas hidráulicas do tipo Francis levando em

consideração a evolução temporal da mesma.

Objetivos

21/11/2017 2

Introdução

21/11/2017 3

Aproveitamentos

Hidroelétricos

84% da produção de

eletricidade a partir de fontes

renováveis

Terceiro maior do mundo em

potencial hidrelétrico.

Brasil, a produção de hidroeletricidade

corresponde a uma parte significativa da

matriz elétrica, 65% da produção de energia

elétrica (2015).

O parque gerador Brasileiro

Diversos tipos de turbinas

Francis e Kaplan.

Envelhecimento do sistema hidráulico

Aumento da rugosidade superficial

Infestação de organismos vivos

21/11/2017 4

Molusco bivalve de água doce;

Originário dos rios da China e do

Sudoeste da Ásia incluindo Camboja,

Indonésia, Coréia, Laos, Tailândia e

Vietnã;

Primeiro registro de aparição na

Argentina em 1991, Japão em 1992,

Brasil 1998;

Coloniza ambientes lóticos, lênticos e

semi-lóticos;

Crescimento rápido e alta capacidade

reprodutiva

Limnoperna fortunei

(Mexilhão dourado)

21/11/2017 5

Altera ecossistemas aquáticos;

Obstrui sistemas de captação de água e adutoras, sistemas de

resfriamento de usinas hidrelétricas e indústrias;

Danifica motores de embarcações;

Entupimento ou redução da seção de tubulações;

Decomposição de material orgânico;

Aumento na corrosão de tubulações, concreto e polímeros,

ocasionado pela proliferação de outros agentes biológicos

indesejáveis (bactérias,fungos, etc.)

Impactos L. fortunei

21/11/2017 6

A caixa espiral é projetada com a finalidade de garantir descargas

parciais iguais em todos os canais móveis formados pelas pás do

distribuidor. Sua seção vai gradativamente decrescente no sentido do

escoamento.

ADAPTADO DE CARVALHO (1982)

O procedimento utilizado para o dimensionamento da caixa espiral. Dados iniciais e cálculos, para a escolha do tipo de turbina.

Metodologia

21/11/2017 7

8

ψ

Divisão seções caixa espiral

9

Relação dos diâmetros e velocidades (Macintyre, 1983)

𝒗𝟐

𝑫=

𝒗𝒆𝟐

𝑫𝒆 𝒐𝒖 𝒗 = 𝒗𝒆

𝑫

𝑫𝒆

Equação da continuidade

𝑸 = 𝑺𝑽 = 𝝅𝑫𝟐

𝟒 𝒗,

obtemos;

𝒙 = 𝒗 𝑫𝟐

𝒗𝒆 𝑫𝒆

𝟐

Se obtém

𝒗

𝒗𝒆=

𝑫

𝑫𝒆

1/2 De modo que 𝑫

𝑫𝒆= 𝒙𝟐/𝟓

Com o desenvolvimento da metodologia, anteriormente apresentada,

pode-se chegar aos seguintes resultados

Resultados e Discussão

21/11/2017 10

A Tabela exemplifica uma parte dos resultados obtidos, dos diâmetros,

dos ângulos, das velocidades e das vazões de cada uma das seções da

caixa espiral.

21/11/2017 11

Perfil de velocidade para diversas porcentagens de carga, na caixa

espiral

21/11/2017 12

Faixa

arrancamento L.f

Incrustação de Limnoperna fortunei para diversas porcentagens de carga

21/11/2017 13

Os resultados obtidos a partir do cálculo das velocidades, na caixa espiral

da turbina Francis a plena carga mostram uma variação de 6,00 até 1,85

m/s.

Comparando essas velocidades encontradas por (Castro, 2013), pode-se

considerar que no final da caixa espiral, ter-se-á uma porção com

infestação de Mexilhão dourado (a partir de 358o) já que nessa parte da

voluta se tem velocidades menores a 1,70 m/s.

Para o caso de cargas maiores (75% de carga) ter-se-á uma situação

onde é possível que haja uma infestação parcial da caixa espiral (a partir

de 208o). Para infestações menores que 50% tem-se uma infestação

completa da caixa espiral.

Conclusões

21/11/2017 14

Agradecimentos

21/11/2017 15

Os autores manifestam seus agradecimentos à ANEEL, à CEMIG, à ELETROBRAS-FURNAS, a FAPEMIG ao CNPq, a CAPES à Fundação Gorceix pelo suporte financeiro

para a realização desse trabalho.