4.4.4.1. Tomadas de Água
As tomadas de água para a alimentação das turbinas da central, encontram-se situadas no paramento da barragem, e serão protegidas à entrada por grades metálicas móveis do tipo corrediça com soleira fixada à cota (31,0). A colocação destas grades foi disposta com alguma inclinação para permitir a instalação, no futuro, de uma máquina limpa-grelhas.
Para impedir a entrada de corpos-flutuantes no circuito hidráulico, será também instalada na albufeira uma rede de proteção flutuante que fará ligação à margem, a montante.
As tomadas de água serão obturadas por comportas do tipo vagão, uma para cada grupo, manobradas por servomotor, funcionando também como órgão de segurança do grupo respetivo, em caso de falha do distribuidor da turbina. Imediatamente a montante destas comportas, encontram-se ranhuras onde poderão ser colocadas comportas ensecadeiras do tipo corrediça, em caso de necessidade de manutenção da comporta de segurança.
4.4.4.2. Circuito de Adução
A jusante das comportas, o circuito hidráulico de cada grupo apresentará um troço de secção retangular de 2,7 x 3,4 m2. Quando este atinge 1,6 m de desenvolvimento, insere-se
superiormente um tubo de arejamento, seguindo-se uma transição de secção retangular para secção circular de 3,4 m de diâmetro interior. A jusante da transição iniciar-se-á a blindagem metálica da conduta de adução, que possuirá cerca de 5,8 m de desenvolvimento e eixo fixado à cota (32,70).
Ainda envolvida em betão, a conduta de adução terá uma curva em perfil, a 50º, seguindo-se um troço reto exposto, inclinado, já no interior da central, que se ligará à manga de admissão da turbina, ficando o eixo dos grupos fixado à cota (21,2).
4.4.4.3. Circuito de Restituição
A restituição das turbinas é constituída por um tubo de aspiração parcialmente blindado, com o eixo à cota (21,2) e que terá uma secção terminal retangular de 4,8 x 3,3 m2. O
isolamento de cada grupo por jusante é garantido por uma comporta ensecadeira do tipo corrediça com 4,8 x 3,3 m2.
A Figura 4.13 apresenta um corte em perfil da central, onde se pode verificar a disposição do circuito hidráulico.
Figura 4.13 – Corte de Perfil da central e barragem de Ermida [46]
4.4.5. Central Hidroelétrica
A central de Ermida ocupa o espaço deixado livre a jusante da barragem, entre o descarregador de cheias e o encontro do lado direito. O edifício da central desenvolver-se-á entre as cota (16,0) e (43,0), cotas de fundação e cobertura da sala dos grupos, respetivamente. Esta terá dimensões interiores de 22,2 m x 24,9 m.
Tendo em conta o NMC a jusante na cota (39,0), o acesso de pessoas e de equipamentos será feito a partir da cobertura à cota (43,0). Assim, a central será constituída por:
- Sala dos grupos e equipamento auxiliar, com piso à cota (19,2), tendo 22,2 m de largura por 20,0 m de desenvolvimento interior;
- Piso intermédio à cota (25,3), com cerca de 4,9 m de desenvolvimento, em toda a largura da central, localizado sobre os tubos de aspiração dos grupos;
- Piso da sala de comando à cota (38,2), localizado a jusante, aproveitando o espaço disponível entre as sala dos grupos e os poços das comportas ensecadeiras dos tubos de aspiração, com cerca de 4,4 m de desenvolvimento;
4.4. Escalão de Ermida 65
Na cobertura da central irá ser criada uma abertura com dimensões de 4,4 x 9,15 m2,
dotada de uma tampa móvel, para a descida de equipamentos.
No piso à cota (19,20), além dos grupos turbina-alternador, serão instalados os equipamentos do sistema de regulação dos grupos e os equipamentos da instalação de refrigeração. A zona entre os grupos do lado de montante, ficará livre, por forma a permitir a entrada e retirada de equipamentos através da abertura de acesso na cobertura. No lado mais a jusante existirá um poço de esgoto e drenagem da central, onde serão instalados os repetivos grupos eletrobomba de drenagem.
4.4.5.1. Grupos Geradores
A central hidroelétrica de Ermida possui dois grupos, sendo cada um equipado com uma turbina axial tubular do tipo Kaplan de eixo horizontal. A potência de cada grupo situa-se nos 3,9 MW. A sua potência máxima será atingida para um caudal de 25 m3/s sob a queda útil
máxima de 17,1 m. A velocidade de cada grupo é de 300 r.p.m, tendo o rotor um diâmetro de 1950 mm. A tensão de saída das máquinas será de 6 kV.
Cada grupo é composto por um sistema de excitação, regulador de tensão e equipamentos de regulação de velocidade, não se considerando a sua exploração em rede isolada ou reserva girante.
• Turbina
As turbinas Kaplan são turbinas de reação adaptadas a quedas fracas. Estas constam essencialmente de uma câmara de entrada (aberta ou fechada), de um distribuidor e de uma roda com 4 ou 5 pás com a forma de uma hélice. Normalmente estas pás são móveis, permitindo variar o seu ângulo de ataque, sendo este movimento realizado por um regulador dedicado (regulador da turbina).
A variação do ângulo de ataque dás pás do rotor, confere às turbinas deste tipo uma grande capacidade de regulação. Normalmente, devido à sua utilização para pequenas quedas (inferiores a 30 m), a potência extraída tende a variar entre 60% a 140% do seu valor nominal, sendo que o caudal pode experimentar variações entre 15% a 110% do seu valor nominal. Ora, devido à variação destes fatores, ter uma central equipada com uma turbina de grande versatilidade pode revelar-se importante para se aumentar o rendimento produtivo da mesma, face a condições de exploração variáveis.
• Alternador
Na central de Ribeiradio está prevista a instalação de um alternador com uma potência aparente de 4,1 MVA acoplado diretamente ao eixo de cada turbina. A tensão de saída do
mesmo é de 6 kV, para a frequência da rede de 50 Hz. Para a velocidade de rotação de 300 r.p.m, o alternador terá 10 pólos.
4.4.5.2. Sistemas Auxiliares
• Sistema de Excitação e Regulação de Tensão
Cada alternador possuirá um sistema de excitação que permitirá regular a excitação, com o objetivo de promover um funcionamento estável em condições normais de exploração. Este permitirá uma boa qualidade de resposta face a pequenas perturbações exteriores, mantendo o alternador dentro de limites de tensão admissíveis. Paralelamente, este sistema deverá garantir o restabelecimento de condições normais de funcionamento, em resposta a variações bruscas nas condições exteriores de tensão. Desta forma, deverá ser um sistema adequado às exigências particulares de operação de uma central ligada à rede elétrica e às exigências particulares de excitação impostas pelos grupos. Assim, este sistema deverá ser capaz assegurar as seguintes funções principais:
- Regulação da tensão de produção; - Regulação da corrente de excitação;
- Sobrexcitação dos alternadores perante quedas de tensão na produção, decorrentes de curto-circuitos próximos da máquina, evitando a perda de sincronismo;
- Desexcitação rápida em caso de quebra brusca na carga, por forma a limitar sobrelevações de tensão;
- Estabilizador de potência;
• Sistema de Regulação de Velocidade
O sistema de regulação de velocidade de cada grupo será do tipo eletro-hidráulico, com malhas de regulação proporcional, integral e derivativa. Este sistema deverá ser concebido por forma a permitir o arranque e paragem automática dos grupos, o seu comando e controlo à distância, bem com garantir um funcionamento estável em condições normais de exploração, com boa qualidade de resposta face às perturbações. Desta forma, o sistema deverá assegurar as seguintes funções principais:
- Regulação de velocidade, com o grupo em vazio; - Regulação de potência ativa, com o grupo na rede;
- Regulação da abertura do distribuidor, com o grupo na rede;
- Regulação de abertura do distribuidor e da inclinação das pás da roda, em função da queda, otimizando o rendimento da turbina;
- Limitação da potência ativa do grupo a um valor pré-fixado;
4.4. Escalão de Ermida 67
- Fecho rápido do distribuidor em caso de abertura em carga do disjuntor do grupo, de modo a limitar a consequente sobre-elevação de velocidade.