Diretrizes PCH.pdf

7/26/2019 Diretrizes PCH.pdf

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SUMRIO

CAPTULO 1 - INTRODUO

1.1 OBJETIVO1.2 RETROSPECTO SOBRE OS ESTUDOS LEGAIS E PROJETOS DE PCHs

1.3 ASPECTOS INSTITUCIONAIS E LEGAIS1.4 ATUALIZAO PERIDICA DAS DIRETRIZES

CAPTULO 2 - TIPOS DE PEQUENAS CENTRAIS HIDRELTRICAS

2.1 DEFINIO DE PCH2.2 CENTRAIS QUANTO CAPACIDADE DE REGULARIZAO

2.2.1 PCH a fio dgua2.2.2 PCH de acumulao, com regularizao diria do reservatrio2.2.3 PCH de acumulao, com regularizao mensal do reservatrio

2.3 CENTRAIS QUANTO AO SISTEMA DE ADUO2.4 CENTRAIS QUANTO POTNCIA INSTALADA E QUANTO QUEDA DE PROJETO

CAPTULO 3 - FLUXOGRAMAS DE ATIVIDADES PARA ESTUDOS E PROJETOSFLUXOGRAMA DE IMPLANTAO DE UMA PCH

CAPTULO 4 - AVALIAO EXPEDITA DA VIABILIDADE DAUSINA NO LOCAL

4.1 ADEQUABILIDADE DO LOCAL4.2 COLETA E ANLISE DE DADOS4.3 RECONHECIMENTO DO LOCAL4.4 AVALIAO PRELIMINAR DA VIABILIDADE DO LOCAL SELECIONADO

4.4.1 Verificao do potencial do local

4.4.2 Arranjo preliminar4.4.3 Impactos ambientais4.4.4 Atratividade do empreendimento

CAPTULO 5 - LEVANTAMENTOS DE CAMPO

5.1 TOPOGRFICOS5.2 GEOLGICOS E GEOTCNICOS

5.2.1 Investigao das fundaes5.2.1.1 Investigaes preliminares5.2.1.2 Execuo de sondagens

5.2.2 Materiais de construo

5.2.2.1 Qualidade dos materias5.2.2.2 Determinao dos volumes

5.3 HIDROLGICOS5.3.1 Servios de hidrometria5.3.2 Servios de sedimentologia

5.4 AMBIENTAIS

CAPTULO 6 - ESTUDOS BSICOS

6.1 TOPOGRFICOS6.2 GEOLGICOS E GEOTCNICOS6.3 HIDROLGICOS

6.3.1 Caracterizao fisiogrfica da bacia6.3.2 Curva-chave6 3 3 Sries de vazes mdias mensais


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6.3.4 Curvas de durao/permanncia6.3.5 Estudos de vazes extremas

6.3.5.1 Aproveitamento Dispe de Srie de Vazes Mdias Dirias6.3.5.2 Aproveitamento No Dispe de srie de Vazes Mdias Dirias

6.3.6 Risco6.3.7 Vazes mnimas6.3.8 Avaliao sedimentolgica

6.4 AMBIENTAIS6.5 ARRANJO E TIPO DAS ESTRUTURAS ALTERNATIVAS6.6 CUSTOS6.7 ESTUDOS ECONMICOS-ENERGTICOS

6.7.1 Consideraes iniciais6.7.2 Dimensionamento energtico e econmico sob a tica isolada6.7.3 Dimensionamento dos parmetros fsico-operativos do projeto

CAPTULO 7 - PROJETO DAS OBRAS CIVIS E DOS EQUIPAMENTOS

7.1 OBRAS CIVIS7.1.1 Barragem

7.1.1.1 Barragem de Terra7.1.1.2 Barragem de Enrocamento7.1.1.3 barragem de Concreto

7.1.2 Vertedouro7.1.3 Tomada dgua7.1.4 Canal de aduo7.1.5 Tubulao de aduo em baixa presso7.1.6 Cmara de carga7.1.7 Chamin de equilbrio

7.1.7.1 Verificao da necessidade de instalao da Chamin de Equilbrio7.7.1.2 Dimensionamento de uma Chamin de Equilbrio do tipo simples e de seoconstante

7.1.8 Conduto forado

7.1.9 Tnel de aduo7.1.9.1 Arranjos com tnel de aduo7.1.9.2 Critrios gerais para o projeto do tnel7.1.9.3 Critrios para o dimensionamento hidrulico do tnel7.1.9.4 Premissas para o dimensionamento do revestimento7.1.9.5 Mtodos construtivos

7.1.10 Casa de fora7.1.11 Canal de fuga7.1.12 Instrumentao

7.2 DETERMINAO FINAL DA QUEDA LQUIDA E DA POTNCIA INSTALADA7.2.1 Estimativa das perdas de carga7.2.2 Determinao da potncia instalada

7.3 EQUIPAMENTOS ELETROMECNICOS

7.3.1 Turbinas hidrulicas7.3.1.1 Seleo do tipo de turbina7.3.1.2 Turbina Pelton7.3.1.3 Turbina Francis com caixa espiral7.3.1.4 Turbina Francis caixa aberta7.3.1.5 Turbina Francis dupla7.3.1.6 Turbina Tubular "S"7.3.1.7 Turbina Bulbo com multiplicador7.3.1.8 Outros tipos de turbinas7.3.1.9 Volante de inrcia7.3.1.10 Sistema de regulao

7.3.2 Equipamentos hidromecnicos7.3.2.1 Comportas

7.3.2.2 Grades7.3.2.3 Vlvula de segurana7.3.3 Equipamentos de levantamento


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8.6.2.1 - Geral8.6.2.2 - Licena Prvia - LP8.6.2.3 - Licena de Instalao - LI8.6.2.4 - Licena de Operao - LO

CAPTULO 9 - ANLISE FINANCEIRA DO EMPREENDIMENTO

CAPTULO 10 - RELATTIO FINAL DO PROJETO

10.1 - ITEMIZAO DO RELATRIO FINAL10.2 - DESENHOS - CONTEDO10.3 - ESCALAS RECOMENDADAS

ANEXO 1 - PROGRAMAS E EXEMPLOS DE HIDROLOGIA

1 - INTRODUO2 - CONSIDERAES GERAIS SOBRE OS PROGRAMAS QMXIMAS, REGIONALIZAO

E HUT3 - O PROGRAMA QMXIMAS4 - O PROGRAMA REGIONALIZAO5 - O PROGRAMA HUT6 - PROGRAMA GRAFCHAV

6.1 - Introduo6.1.1 - O que a curva chave6.1.2 - O que o sistema oferece6.1.3 - Equipamento necessrio6.1.4 - Equipe de desenvolvimento

6.2 - Operaes bsicas6.2.1 - Instalao do sistema6.2.2 - Executando o GRAFCHAV

6.2.3 - O mdulo editor de dados para criar arquivos6.2.4 - O mdulo grficos para analisar medies de descarga lquida6.2.5 - O mdulo curva chave

6.3 - Operaes complementares6.3.1 - A curva chave em mais de um estgio e diferentes perodos de validade6.3.2 - O ajuste manual6.3.3 - Extrapolao da relao cota-vazo6.3.4 - Digita parmetros - para desenhar a curva chave

6.4 - Restries de uso6.4.1 - Maplicabilidade do mdulo curva chave6.4.2 - Tamanho do arquivo de entrada

7 - VAZES MNIMAS - PLANILHA DE CLCULO q7, 107.1 - Apresentao

7.2 - Descrio do modelo7.3 - Utilizao7.4 - Discusso dos resultados

ANEXO 2 EXEMPLOS DE DIMENSIONAMENTOS DIVERSOS

CANAL LATERAL COM SOLEIRA VERTEDOURA AO FINALCHAMIN DE EQUILBRIOCONDUTO FORADOPERDA DE CARGA, QUEDA LQUIDA E POTNCIA INSTALADA

ANEXO 3 - COMPOSIO DE CUSTOS E PLANILHAS DE ORAMENTO

RELAO DE PREOS UNITRIOS


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APRESENTAO

O Manual de Pequenas Centrais Hidreltricas foi editado pela primeira vez em fevereiro d

1982. Nesses dezessete anos ocorreram diversos progressos na tecnologia de projeto, notadament

aqueles relacionados com o advento da microinformtica e de implantao de aproveitamento

hidreltricos. Alm disso, ocorreu, tambm, profunda alterao no modelo institucional do Seto

Eltrico, com nfase na crescente participao do capital privado para o seu desenvolvimento.

A Lei no 9.648, de 27/05/98, d diretrizes bsicas para os referidos empreendimentos, maespecificadamente para centrais de at 30 MW de potncia instalada, para autoprodutor e produto

independente. Em complementao, a Resoluo no 395 da ANEEL, de 04/12/98, estabelece regra

quanto outorgao de concesso a tais usinas, considerando que os empreendimentomantenham as caractersticas de Pequena Central Hidreltrica, conforme definido na Resoluo n394, tambm de 04/12/98.

Atualmente, existe a necessidade de um tratamento mais abrangente e profundo da quest

ambiental, em consonncia com a Poltica Nacional de Meio Ambiente e com os princpios

diretrizes contidos nos documentos setoriais a partir de 1986. A Lei N 9.433, de 08/01/97, qu

instituiu a Poltica Nacional de Recursos Hdricos, representa um novo marco institucional no Pas

estabelece novos tipos de organizao para a gesto compartilhada do uso da gua.

Esses fatos corroboraram a presente reviso que produziu este documento, agora intitulad

Diretrizes para Estudos e Projetos de Pequenas Centrais Hidreltricas, consolidando a

principais alteraes e evolues ocorridas nesse perodo. A leitura deste documento, associada

dinmica do desenvolvimento tecnolgico e ambiental, que ocorre de maneira contnua, dever

concorrer para o encaminhamento de novas sugestes.

O princpio bsico adotado para a elaborao do presente trabalho foi o de abordar todas aatividades que devem ser desenvolvidas para a viabilizao dos projetos de Pequenas Centra

Hidreltricas, desde sua fase de identificao at sua completa implantao, incluindo, com o

detalhes necessrios, os aspectos metodolgicos envolvidos.

Ao editar o presente documento, a ELETROBRS acredita estar disponibilizando, aos futuro

investidores e aos atuais empreendedores, que atuam na rea de Pequenas Centrais Hidreltricas

valioso instrumento orientador, atualizado pelo resultado de pesquisas na rea de engenharia

metodologias e critrios para levantamentos e estudos ambientais, tcnicas modernas de projeto construo de PCHs, bem como a legislao e temas institucionais hoje vigentes no Setor Eltric


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Finalmente, cumpre consignar aqui os agradecimentos s empresas que cederam seu

tcnicos, bem como aos mesmos, que acompanharam e participaram dos trabalhos, aos tcnicos d

ANEEL, da ELETROBRS e da COPPETEC, cujo esforo e dedicao em muito contriburam par

a concretizao da presente edio das Diretrizes para Estudos e Projetos de Pequena

Centrais Hidreltricas.

FIRMINO FERREIRA SAMPAIO NETO

Presidente

ELETROBRS

XISTO VIEIRA FILHO

Diretor de Engenharia

ELETROBRAS


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que incluem, evidentemente, a anlise tcnico-econmica e ambiental da viabilidade do negcio. Umroteiro para a elaborao inicial dessa anlise apresentado no Captulo 4. Caso o resultado sejpositivo, os estudos e projetos devem ser desenvolvidos segundo as diretrizes apresentadas nodemais Captulos (5 ao 9). O Relatrio Final deve ser elaborado segundo a itemizaapresentada no Captulo 10.

bastante importante, tambm, que o empreendedor tenha cincia da necessidade de procedea consultas aos Planos Diretores de Recursos Hdricos estaduais e municipais, prontos ou emelaborao, onde so estabelecidos os critrios de uso da gua. Devem ser consultados, para tal, orgos gestores estaduais ou nacional (Secretaria de Recursos Hdricos do Ministrio do MeiAmbiente) ou os prprios Comits de Bacias Hidrogrficas que j estiverem implantados.

Observa-se que, para grande parte das bacias brasileiras, existem Estudos de Inventrio jrealizados ou em realizao pela ELETROBRS-ANEEL e tambm por companhias privadas, oquais devem ser rigorosamente analisados.

Em bacias no inventariadas no se dever inserir uma PCH sem antes realizar-se um Estudde Inventrio Hidreltrico, que pode ser feito de forma simplificada em bacias cuja voca

hidrenergtica seja para aproveitamentos com at 50 MW de potncia instalada(RES-393/ANEEL)

Para se conhecer, em detalhes, a gama dos Estudos de Inventrio existentes, recomenda-se, ainteressado, consultar o Relatrio Anual do GTIB - ELETROBRS (Grupo de Trabalho dInformaes Bsicas para o Planejamento da Expanso da Gerao) e o SIPOT Sistema dInformao do Potencial Hidreltrico Brasileiro. A ELETROBRS mantm um "site" na Internet ondse pode encontrar e/ou solicitar todas as informaes. O endereo http://www.eletrobras.gov.br/

Para os Estudos de Inventrio Autorizados, em Andamento e Aprovados, recomenda-sconsultar o siteda ANEEL (http://www.aneel.gov.br/), Aes Governamentais Relacionadas aoEmpreendimentos de Gerao de energia eltrica, o qual atualizado periodicamente.

Recomenda-se, ainda, no que diz respeito Legislao, que os usurios se mantenhamatualizados quanto s Portarias, Resolues, etc., atravs da pgina da ANEEL.

Alm disso, devero ser considerados os seguintes aspectos importantes, para o bomentendimento destas Diretrizes:

- no se deve querer adaptar a elas a tecnologia usual das grandes usinas hidreltricas. Uma PCno uma usina grande em escala reduzida. Quando determinado item de projeto assumir portsignificativo, ou uma complexidade acima da prevista nestas Diretrizes, ou ainda quando acaractersticas fsicas do empreendimento extrapolarem as das PCH, definidas no Captulo 2, responsvel pelos estudos dever se valer da bibliografia especializada, relacionada ao final destaDiretrizes. Em qualquer caso, repete-se, ser necessrio consultar especialistas no assunto;

- este documento foi previsto para estudos, projetos e construo de novas PCH. No entanto, pode deve ser usado para estudos de reativao, recapacitao e/ou ampliao de PCH existentes;

- evitaram-se as justificativas dos critrios e frmulas utilizadas. A consulta bibliografia relacionadno Anexo 7 esclarecer as dvidas suscitadas;

- todas as frmulas necessrias so fornecidas, bem como so devidamente explicadas suagrandezas e coeficientes;

- foram adotadas as normas da ABNT, sempre que existentes.

Estas Diretrizes se aplicam aos tipos de PCH listados no Captulo 2 - Tipos de PequenaCentrais Hidreltricas. Outras limitaes so ressaltadas ao longo do texto.


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RETROSPECTO SOBRE OS ESTUDOS E PROJETOS DE PCH

A ELETROBRS, Centrais Eltricas Brasileiras S. A., em convnio com o DNAEEDepartamento Nacional de guas e Energia Eltrica, hoje ANEEL - Agncia Nacional de EnergiEltrica, publicou em 1982 a primeira verso do Manual de Pequenas Centrais Hidreltricas do quaestas Diretrizes constituem uma reviso e atualizao.

Um dos objetivos destas "Diretrizes" o de consolidar a experincia e a tecnologia nacionamais atualizada sobre os estudos, projetos e construo dessas centrais. Essa tecnologia existe npas h um sculo, aproximadamente, e foi desenvolvida atravs da implantao de um grandnmero de PCHS. O Manual de 1982 cita as informaes relacionadas a seguir.

- O Boletim no2 do DNPM Departamento Nacional de Produo Mineral, intitulado Utilizao dEnergia Eltrica no Brasil, 1941, j registrava a existncia de 888 PCHS e 1.128 pequenaunidades geradoras, com at 1.000 kW de potncia.

- A Companhia Federal de Fundio publicou, na dcada de 40, uma relao de 727 pequenaturbinas hidrulicas, de fabricao prpria e de outras indstrias, fornecida pela empresa HermStoltz & Cia., para usinas com capacidade de at 200 kW.

- A Hidrulica Industrial S.A. - Indstria e Comrcio - HISA, Joaaba (SC), tem fornecido pequenaturbinas desde 1950.

- A WIRZ Ltda., Estrela (RS), funcionando desde a dcada de 20, at 1981 j tinha fabricado maide mil pequenas turbinas.

- Da mesma forma, ocorreu com a JOMECA Ltda., de So Paulo, que iniciou suas atividades em1925.

Hoje, no SIPOT/ELETROBRS - Sistema de Informao do Potencial Hidreltrico Brasileiroexistem registrados cerca de 286 aproveitamentos com potncia menor que 10 MW.

Atualmente, o interesse de investidores privados por este tipo de empreendimento grandeEssa tendncia decorre das mudanas institucionais que vm ocorrendo no pas, com a privatizadas empresas do Setor Eltrico e, sobretudo, com as mudanas na legislao no que diz respeito produo e comercializao de energia.

A Diretoria Executiva da ELETROBRS instituiu, em 1996, o Programa Nacional de PequenaCentrais Eltricas - PNCE, com o objetivo de viabilizar a implantao de usinas de gerao eltricade pequeno porte, de forma a suprir carncias de energia em todo o territrio nacional, comeficincia, relao custo/benefcio otimizada e com tecnologia que permita o estudo, o projeto, construo/instalao, a operao e a manuteno dessas centrais de forma segura e acessvel.

Detalhes do PNCE (conceitos, definies, escopo, objetivo, prioridades e diretrizes), bem comos Aspectos Legais, Institucionais e Linhas de Ao do Programa, podem ser obtidos junto ELETROBRS. O Programa possui uma Poltica Operacional para Financiamento de Projetos qudefine questes tais como a origem e destinao dos recursos, seleo e prioridade dos projetoshabilitao de empresas, condies financeiras e de liberao de recursos.

Finalmente, cabe fazer referncia ao CERPCH Centro Nacional de Referncia em PequenoAproveitamentos Hidroenergtricos, criado sob os auspcios do Frum Permanente de EnergiaRenovveis, do Ministrio da Cincia e Tecnologia, de maneira a atender a resoluo do III Encontr

para o Desenvolvimento das Energias Solar, Elica, Biomassa e Pequenas Centrais Hidreltricas. CERPCH tem o objetivo de promover o uso dos pequenos potenciais hidrulicos, como fonte denergia para gerao de eletricidade e outros usos Informaes mais detalhadas podero se


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obtidas na Secretaria Executiva do CERPCH que funciona na EFEI Escola Federal dEngenharia Industrial (Itajub MG, e-mail : mailto:[email protected]; internehttp://www.cerpch.efei.br/).

ASPECTOS INSTITUCIONAIS E LEGAIS

Os aspectos institucionais e legais, de interesse realizao do Projeto Bsico devero ser

considerados, desde o registro at a aprovao do estudo pela ANEEL e abrangem uma faixaampla da legislao vigente, tendo como linhas mestras a Constituio da Repblica Federativado Brasil, de 1998, o Cdigo de guas Decreto no24.263, de 10 de julho de 1934, Lei 8.987 de13de fevereiro de 1995, Lei 9.427 de 26 de dezembro de 1996 que instituiu ANEEL e a legislaocomplementar.

De acordo com a Constituio Federal, os potenciais de energia hidrulica constituem bens daUnio (Captulo II, art. 20, inciso VIII). De acordo, ainda, com a Constituio, compete Unio explodiretamente ou mediante autorizao, concesso ou permisso, o aproveitamento energtico doscursos dgua, em articulao com os Estados onde se situam os potenciais hidroenergticos(Captulo II, art. 21, inciso XII, alnea b).

Do ponto de vista legal e dentro do escopo destas Diretrizes, que contempla usinas hidreltricascom potncia instalada entre 1 MW e 30 MW e com reservatrio igual ou inferior a 3 km2 (ResoluoANEEL 394/98), o Projeto Bsico representa a condio para a obteno da autorizao/concessopara explorao do aproveitamento hidreltrico.

Para o desenvolvimento do Projeto Bsico desse aproveitamento, o interessado deve encaminh ANEEL os documentos necessrios ao registro dos estudos em conformidade com a ResoluoANEEL no 395 de 04 de dezembro de 1998.

O Projeto Bsico deve ser elaborado de acordo com as Normas da ANEEL e atender como escomnimo aos procedimentos indicados nestas Diretrizes.

O Relatrio Final do Projeto Bsico deve ser submetido aprovao da ANEEL para obteno dautorizao/concesso para explorao do aproveitamento hidreltrico.

Os procedimentos recomendados nestas Diretrizes tm carter geral, no dependem do tipo depessoa jurdica (empresa estatal, privada, etc.) que vai realizar o empreendimento hidreltrico, eindependem da destinao da energia a ser gerada pelo potencial (autoproduo, produoindependente e servio pblico).

No caso de impedimento de acesso aos locais dos levantamentos de campo, o interessado

poder obter, de acordo com a Lei 9427 de 26/12/96, autorizao especfica da ANEEL paraelaborao destes servios, sendo fixados os seguintes valores de cauo:

- 5% do valor dos dispndios com os Estudos de Inventrio Hidreltrico (Resoluo 393/1998);

- 2% do valor dos dispndios com os Estudos de Viabilidade (Resoluo 395/1998).

O artigo 30 do Decreto 2003, de 10/09/96, prev o requerimento justificado do interessado, adeclarao de utilidade pblica para fins de desapropriao ou instituio de servido administrativa

de terreno e benfeitorias, de modo a possibilitar a realizao de obras e servios de implantao doaproveitamento hidrulico.


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ATUALIZAO PERIDICA DAS DIRETRIZES

A ELETROBRS pretende realizar uma atualizao peridica destas Diretrizes. A partir de suutilizao, no desenvolvimento de projetos de PCH, importantes crticas e sugestes d

complementao deste documento sero extremamente benvindas, devendo as mesmas seremencaminhadas Diretoria de Engenharia da ELETROBRS, situada na Av. Presidente Vargas, 40 12 andar Centro CEP:20071-003, Rio de Janeiro - RJ. Durante o primeiro ano de divulgadestas Diretrizes, o apoio a usurios pode ser solicitado tambm aos [email protected] [email protected] [email protected]


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CENTRAIS QUANTO CAPACIDADE DEREGULARIZAO

Os tipos de PCH, quanto capacidade de regularizao doreservatrio, so:

a Fio dgua;

de Acumulao, com Regularizao Diria do Reservatrio;

de Acumulao, com Regularizao Mensal do Reservatrio.

No fazem parte do escopo destas Diretrizes as centraishidreltricas de acumulao com regularizao superior mensal. Paraessas, o usurio dever consultar a bibliografia referida nestasDiretrizes.

PCH A FIO DGUA

Esse tipo de PCH empregado quando as vazes de estiagem dorio so iguais ou maiores que a descarga necessria potncia a serinstalada para atender demanda mxima prevista.

Nesse caso, despreza-se o volume do reservatrio criado pelabarragem. O sistema de aduo dever ser projetado para conduzir adescarga necessria para fornecer a potncia que atenda demanda

mxima. O aproveitamento energtico local ser parcial e o vertedourofuncionar na quase totalidade do tempo, extravasando o excesso degua.

Esse tipo de PCH apresenta, dentre outras, as seguintessimplificaes:

- dispensa estudos de regularizao de vazes;

- dispensa estudos de sazonalidade da carga eltrica do consumidor; e

- facilita os estudos e a concepo da tomada dgua.

No projeto:

- no havendo flutuaes significativas do NA do reservatrio, no necessrio que a tomada dgua seja projetada para atender adeplees do NA;

- do mesmo modo, quando a aduo primria projetada atravs decanal aberto, a profundidade do mesmo dever ser a menor possvel,


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pois no haver a necessidade de atender s deplees;

- pelo mesmo motivo, no caso de haver necessidade de instalao dechamin de equilbrio, a sua altura ser mnima, pois o valor dadepleo do reservatrio, o qual entra no clculo dessa altura, desprezvel;

- as barragens sero, normalmente, baixas, pois tm a funo apenasde desviar a gua para o circuito de aduo;

- como as reas inundadas so pequenas, os valores despendidos comindenizaes sero reduzidos.

PCH DE ACUMULAO, COM REGULARIZAO DIRIA DORESERVATRIO

Esse tipo de PCH empregado quando as vazes de estiagem do

rio so inferiores necessria para fornecer a potncia para suprir ademanda mxima do mercado consumidor e ocorrem com risco superiorao adotado no projeto.

Nesse caso, o reservatrio fornecer o adicional necessrio devazo regularizada. Os estudos de regularizao diria e a metodologiapara escolha da descarga de projeto so apresentados no itemDIMENSIONAMENTO DOS PARMETROS FSICO-OPERATIVOS DOPROJETO.

PCH DE ACUMULAO, COM REGULARIZAO MENSAL DORESERVATRIO

Quando o projeto de uma PCH considera dados de vazes mdiasmensais no seu dimensionamento energtico, analisando as vazes deestiagem mdias mensais, pressupe-se uma regularizao mensal dasvazes mdias dirias, promovida pelo reservatrio. Os estudos deregularizao mensal so apresentados no item DIMENSIONAMENTODOS PARMETROS FSICO-OPERATIVOS DO PROJETO


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CENTRAIS QUANTO AO SISTEMA DE ADUO

Quanto ao sistema de aduo, so considerados dois tipos de PCH:

- aduo em baixa presso com escoamento livre em canal / alta presso em conduto

forado;

- aduo em baixa presso por meio de tubulao / alta presso em conduto forado.

A escolha de um ou outro tipo depender das condies topogrficas e geolgicas queapresente o local do aproveitamento, bem como de estudo econmico comparativo.

Para sistema de aduo longo, quando a inclinao da encosta e as condies defundao forem favorveis construo de um canal, este tipo, em princpio, dever ser asoluo mais econmica.

Para sistema de aduo curto, a opo por tubulao nica, para os trechos de baixa e

alta presso, deve ser estudada.

A necessidade ou no de chamin de equilbrio ser discutida mais adiante nestasDiretrizes (item CHAMIN DE EQUILBRIO ).


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CAPTULO 3 - FLUXOGRAMAS DE ATIVIDADES PARA

ESTUDOS E PROJETOS

A explorao de um determinado potencial hidreltrico uma atividade sujeita a umasrie de regulamentaes de ordem institucional, ambiental e comercial. Durante o processode implantao do empreendimento, atividades multidisciplinares permeiam-se entre si,constituindo o arcabouo legal de todo o projeto.

Antes de iniciarem-se as atividades de estudos e projetos de uma PCH, necessrioverificar se a avaliao do potencial hidreltrico pretendido est em conformidade com o quepreconiza a legislao em termos de otimizao de aproveitamento de bem pblico.

Caso o potencial do local no tenha sido definido em funo de Estudos de InventrioHidreltrico, recomenda-se o desenvolvimento de tais estudos que, segundo o artigo 4 daResoluo 393 da ANEEL, em bacias hidrogrficas com vocao hidroenergtica paraaproveitamentos de, no mximo, 50 MW, podero ser realizados de forma simplificada, desde

que existam condies especficas que imponham a segmentao natural da bacia, cabendo,nestes casos, ao interessado, a obrigao de submeter ANEEL um relatrio dereconhecimento fundamentando tecnicamente tal simplificao.

Sob o aspecto ambiental (ver ESTUDOS AMBIENTAIS) e de gerenciamento de recursoshdricos, h que se considerar a necessidade de um tratamento adequado da questoambiental, em benefcio no apenas do meio ambiente, mas tambm do prprioempreendedor, tendo como conseqncia natural a obteno, por parte do investidor, deLicenas Ambientais para as vrias etapas do empreendimento: Licena Prvia (LP), Licenade Instalao (LI), e Licena de Operao (LO), ao final da construo, alm da outorga parautilizao da gua com a finalidade especfica de gerao de energia eltrica.

Mais importante, entretanto, do que o prprio licenciamento, deve ser a preocupao doempreendedor com as aes da usina sobre o meio ambiente e vice-versa. Uma adequadadefinio das medidas de ordem ambiental a serem tomadas poder promover a corretainsero do empreendimento na regio e, em especial, evitar que o proprietrio tenhasurpresas desagradveis futuras que resultem em problemas e custos no programadospreviamente. Esse assunto est apresentado de forma detalhada no Captulo 8, referente aosEstudos Ambientais.

Evidentemente, o empreendedor dever ter conhecimento amplo do mercado de energiae das regulamentaes de comercializao do seu produto (ANEXO 4).

Os dois fluxogramas apresentados ao final deste captulo ilustram as etapas e atividadesnecessrias consecuo de um empreendimento como uma PCH. O Fluxograma deImplantao de uma PCH, descreve as etapas percorridas durante a implantao de umaPCH e as devidas interaes, principalmente no tocante aos estudos de engenharia,ambientais e providncias institucionais. O Fluxograma de Atividades para Estudos e ProjetoBsico de PCH, apresenta a seqncia de estudos para o projeto, conforme sugerido aolongo destas Diretrizes.

As atividades previstas so tpicas para estudos e projetos dessa natureza,independentemente do porte do aproveitamento.


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Composies de Custos e a Legislao aplicada a esse tipo de empreendimento, soapresentadas em anexos destas Diretrizes.


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CAPTULO 4 - AVALIAO EXPEDITA DA VIABILIDADE DA USINA NOLOCAL SELECIONADO

ADEQUABILIDADE DO LOCAL

Como citado no tem TIPOS DE PEQUENAS CENTRAIS HIDRELTRICAS, apesquisa para seleo do melhor local para a implantao de uma PCH deve ser feitaconsiderando-se os Estudos de Inventrio (partio de queda) de toda a baciahidrogrfica em foco.

Esse estudo, de acordo com a orientao do Setor Eltrico, deve ser realizado,obrigatoriamente, antes de qualquer Estudo de Viabilidade/Projeto Bsico, segundo ametodologia preconizada no Manual de Inventrio da ANEEL/ELETROBRS.

Muitas vezes, porm, os estudos de inventrio no consideram locais compequenos potenciais, deixando de levantar stios atraentes para PCH. Em outrassituaes, existem grandes potenciais aproveitveis com previso de implantao em umhorizonte distante, tendo em vista seus custos ou mesmo o mercado e o correspondenteinteresse deempreendedores. O trecho de anlise pode ser a cabeceira de uma bacia ousegmento da bacia, cuja realidade fsico-ambiental indica o aproveitamento do seupotencial hidreltrico atravs de PCH. Nestes casos, convm a realizao de uminventrio hidreltrico simplificado para levantar os melhores stios aproveitveis.

Um local adequado para a implantao de uma PCH deve atender aos seguintesrequisitos:

- de preferncia, deve existir no local uma queda natural acentuada que, aliada altura da barragem, nestes casos normalmente baixa, proporcionar a queda brutaaproveitvel;

- no local devem existir, naturalmente, ombreiras e boas condies de fundao;

- alm disso, devero existir no local, de preferncia, ou na regio, jazidas naturaisde materiais de construo em quantidade e com qualidade adequada, queminimizem as distncias de transporte at o local das obras;

- os aspectos ambientais do stio devem ser avaliados de maneira simplificada,deforma a permitir a caracterizao dos possveis impactos do empreendimentosobre a regio.


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a localizao de possveis quedas naturais e/ou dos locais de barramento;

- identificao das principais limitaes existentes formao de reservatrios, mesmo os depequenas dimenses, na regio, tais como impactos sobre as zonas urbanas e rurais,rodovias e ferrovias, linhas de transmisso de energia e de telecomunicaes, reservasindgenas, reas de preservao permanente, projetos de irrigao ou reas irrigadas,facilmente observveis nas imagens de satlite, etc.;

- anlise da consistncia dos dados hidrometeorolgicos;

- conhecerem-se os aspectos geolgicos e geotcnicos locais;

- analisar-se a qualidade de gua, para verificao das conseqncias sobre oempreendimento, em especial sobre as mquinas;

- verificao dos locais de lanamento de esgotos domsticos e industriais

- avaliao preliminar de possibilidades de assoreamento prximo do remanso doreservatrio e na desembocadura de algum afluente.

RECONHECIMENTO DO LOCAL

Aps a identificao dos locais, dever proceder-se ao reconhecimento, por via terrestre,com vistas a:- confirmar e/ou alterar a posio dos locais definidos em escritrio;

- verificar todos os estudos elaboradospreliminarmente, incluindo os de interferncias/impactos

locais e regionais;- identificar as condies geomorfolgicas da bacia ao longo do curso principal e de seus

afluentes;- avaliar as condies topogrficas, hidrolgicas, incluindo inspeo dos postos pluviomtricos

e fluviomtricos existentes, e as condies geolgicas e geotcnicas.Cabe repetir que, nesta fase de estudos, extremamente importante observar o aspecto domelhor aproveitamento possvel do potencial energtico do curso dgua, em absoluta sintoniacom o planejamento do Setor Eltrico.


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AVALIAO PELIMINAR DA VIABILIDADE DO LOCAL SELECIONA

VERIFICAO DO POTENCIAL DO LOCAL

Antes do prosseguimento do detalhamento dos estudos em nvel de Projeto Bsico,dever ser avaliada a atratividade energtico-econmica do local selecionado.

Inicialmente, dever ser estimada a energia firme ( ) e a potncia a ser instalada noaproveitamento ( ), utilizando-se as seguintes frmulas:

, ou

(MW mdio)

onde:

energia firme estimada em MW mdios, considerando-se Q e constantes durante o

funcionamento da usina (1 MW mdio = 8760 MWh por ano, durante a vida til da usina);

rendimento do conjunto turbina-gerador, sugerindo-se o valor final de 0,85;

intervalo de tempo igual a 1 s;

vazo mnima medida no local, ou , ou, ainda, a vazo mdia ( ) ao longo do

perodo crtico do sistema interligado (m3/s);

Hlq

= queda lquida (m).

A vazo Q para o local dever ser estimada a partir de dados de postos hidromtricos dabacia/regio, conforme metodologia apresentada no Captulo 6.

A queda lquida ( ) ser igual queda bruta menos as perdas hidrulicas, nesta fase

adotadas igual a 3% para casas de fora ao p da barragem e 5% para adues emtnel/canal.

Como , tem-se:

, onde:

a potncia instalada (MW);

o fator de capacidade, adotado, para esta fase, igual 0,55.

eEF

Pot

tHQ

EF liq

e

=1000

81,9

liqe HQEF = 0083,0

=eEF liqH

=

=t

=Q %95Q_

Q

liqH

PotFEF ce =

c

e

F

EFPot=

Pot

cF


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ATRATIVIDADE DO EMPREENDIMENTO

De posse dos custos aproximados de implantao da obra, dever ser feito um estudoeconmico, comparando-se a implantao da PCH com outras alternativas de atendimeto aomercado, que no seja ela. Neste estgio, no necessrio que seja avaliado o benefcio

econmico gerado pela PCH, pois a comparao se d especificadamente entre o custo deimplantao da PCH e o custo de atendimento pela outra alternativa(custo evitado). No fluxode caixa, o custo associado implantao da PCH composto pelo investimento inicial e asdespesas de O&M durante a vida til da usina. O benefcio econmico da PCH, a serconsiderado neste fluxo de caixa, representado pelo custo de implantao e respectivasdespesas de O&M da outra alternativa de atendimento com a qual a PCH est sendocomparada, durante o mesmo perodo de anlise. O fluxo de caixa descontado deve fornecerum valor presente lquido(VPL) positivo, indicando que o valor presente da implantao daPCH menor que o da alternativa de comparao.

No caso da PCH, as despesas de O&M podem ser aproximadas da seguinte forma:

custo anual de operao e manuteno da usina (US$/ano), estimado a partir de

composio de custos, experincias anteriores, etc. Na falta de dados mais precisos,sugere-se a utilizao de um percentual da ordem de 5% do custo total doinvestimento, sem juros durante a construo

A taxa de desconto a ser utilizada, neste caso, dever ser a taxa de oportunidade parainvestimentos de infra-estrutura. Usualmente o setor eltrico tem utilizado uma taxa dedesconto de 12% a.a. e um tempo de vida til, para usinas hidreltricas, de 50 anos.

Graficamente o fluxo de caixa pode ser representado da seguinte forma:

=MO&


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condies geolgicas do stio. Cabe destacar que as informaes obtidas devero sersuficientes para caracterizar, em detalhes, o perfil do subsolo, em termos de resistncia,permeabilidade e deformabilidade.

Para determinao da resistncia e permeabilidade dos materiais do subsolo, sernecessria a execuo, ao longo do furo de sondagem, de ensaios especficos para cadahorizonte. Para o trecho em solo, a partir do incio da Sondagem a Percusso, devero ser

realizados ensaios de resistncia - SPT (Standard Penetration Test) e ensaios de infiltrao, acada metro perfurado. Para o trecho em rocha, a partir do incio da Sondagem Rotativa,devero ser realizados ensaios de perda dgua sob presso (EPA). Esses ensaios deveroser executados de acordo com as Normas da ABGE.

Nos locais onde ocorrerem escavaes de porte ser necessrio realizar ensaiosespeciais de laboratrio, em amostras indeformadas, para a determinao dos parmetros deresistncia e de deformabilidade. Mesmo procedimento ser necessrio para a caracterizaodos solos de fundao de barragens de terra homogneas com alturas elevadas.

Alm dos tipos de sondagem acima especificados, atualmente tem-se realizado,principalmente na fase de verificao da viabilidade do local selecionado, Sondagens IndiretasEltricas, as quais so de fcil execuo, dispensam o uso de explosivo e so mais baratas.Tem-se especificado:

- Sees base de Caminhamento Eltrico para definio do topo rochoso;

- Sondagem Eltrica Vertical (SEV), em ambas as margens, para a caracterizao da litologia;

- VLF (Very Low Frequency), com o objetivo de estudar a geologia estrutural.

MATERIAIS DE CONSTRUO

Em princpio, toda obra deve ser construda com os materiais disponveis no local, o que

significa dizer que o projeto dever ser adaptado aos mesmos. Devero ser pesquisadas as

seguintes ocorrncias de materiais, com a qualidade requerida e na quantidade necessria:

- solos, para utilizao nas obras de terra;

- areia, para utilizao nos concretos e filtros;

- cascalho (seixo rolado), para utilizao em concretos; e

- rocha, para utilizao em enrocamentos, transies e agregados grados (brita) para os

concretos.


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QUALIDADE DOS MATERIAIS

Com relao qualidade, os materiais devero ser classificados observando-se o exposto

nas seguintes Normas da ABNT:

- NBR 7250: Identificao e Descrio de Amostras de Solos Obtidas em Sondagens de

Simples Reconhecimento dos Solos;

- NBR 6490 : Reconhecimento e Amostragem para Fins de Caracterizao de Ocorrncia

de Rochas.

Os materiais terrosos para a construo de PCH devero ser classificados atravs deuma anlise tctil-visual e ensaios de caracterizao. A realizao de ensaios especiais, paradeterminao dos parmetros de resistncia, deformao e permeabilidade, fica condicionada ocorrncia de solos especiais detectados nos ensaios de caracterizao.

No que diz respeito trabalhabilidade dos materiais finos, registra-se que a mesma variaem funo do teor de argila existente no material. A presena desse mineral, dependendo deseu tipo, confere ao solo mais ou menos plasticidade. Na bibliografia referente ao assunto,relacionada ao final destas Diretrizes, encontram-se grficos e tabelas que permitemselecionar o material de melhor trabalhabilidade. Normalmente, os materiais de baixa a mdiaplasticidade so os mais indicados.

Nas reas de emprstimo, o volume til a ser usado nas obras de terra dever ser obtidodo horizonte acima do lenol fretico. Solos muito midos ou saturados no so suscetveisde serem compactados para a obteno de densidades e resistncias normalmenteespecificadas.

Da mesma forma, os materiais granulares, areias e cascalhos, devero ser classificadosatravs de anlise tctil-visual e ensaios de caracterizao, visando constatar suaadequabilidade para uso nos filtros e transies das barragens de terra e terra-enrocamento ecomo agregado para concreto.

Esses materiais devero se apresentar totalmente limpos e livres de impurezas, como porexemplo matrias orgnicas e materiais finos (argila e silte). Os mesmos, quando contaminados,devero passar por processos de lavagem e peneiramento antes de seu uso nas obras debarramento.

O agregado grado, brita ou cascalho, dever ter dureza suficiente para resistir ao impactode golpes de martelo e no se desagregar quando exposto a ciclos dirios de molhagem esecagem ao tempo.

Os enrocamentos devero ter as mesmas caractersticas dos cascalhos e britas.

Cabe registrar que o material rochoso para utilizao nos concretos dever ter, antes, suacomposio mineralgica determinada, atravs da realizao de, pelo menos, uma lminapetrogrfica. Esse ensaio tem por objetivo avaliar a possibilidade da ocorrncia de mineraisque possam reagir com os lcalis do cimento, o que no desejvel. Esse assunto dever seravaliado por especialistas em Tecnologia de Concreto e Geologia.


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HIDROLGICOS

SERVIOS DE HIDROMETRIA

O estudo da vazo de um curso d'gua exige a instalao de uma "EstaoFluviomtrica", onde sero feitas regularmente observaes de altura do nvel d'gua erealizadas as medies de descarga lquida e, quando necessrio, de descarga slida. um

posto de observao permanente do regime fluvial do rio. A estao fluviomtrica constituda, em sntese, de: dispositivos para obteno da cota fluviomtrica, seo demedio de vazo e referncias de nivelamento.

A Resoluo 396 da ANEEL (04/12/98) estabelece as condies para implantao,manuteno e operao destas estaes.

Instalao da Estao Fluviomtrica no Canal de Fuga

A escolha do local para instalao da estao ou posto fluviomtrico dever seguir, pelomenos, os seguintes critrios:

- o acesso ao local de implantao da estao dever ser permanente, a fim de que nohaja interrupo na operao da mesma;

- o trecho do rio onde se localizar a estao dever ser reto e, se possvel, tendo a jusanteuma queda ou corredeira. Entretanto, na seo de medio de vazo, o escoamento deverser laminar (tranqilo) sem turbulncias ou redemoinhos;

- recomendvel que as margens sejam estveis e suficientemente altas para impedir que,nas cheias, o rio transborde.

de suma importncia que seja instalada uma estao a jusante do futuro canal de fuga,de modo a que se possa, medida em que forem coletados dados de leituras de rgua e de

medies de vazo, estabelecer a curva-chave do rio no local da casa de fora. Essa curva-chave servir para a calibragem do referido canal e a definio dos nveis de estanqueidadeda casa de fora, da cota de afogamento do rotor das turbinas e, em alguns casos, subsidiar odimensionamento das estruturas de dissipao de energia dos vertedouros e auxiliar nagerao da srie de vazes mdias dirias.

Seo de Medio de Vazo/Topobatimetria

a seo transversal, normal ao curso d'gua, demarcada por estacas, com extensodefinida por um ponto de incio (PI) e um de fim (PF), onde so efetuadas as medies dedescarga lquida. Atravs desses pontos de referncia, reconstitudo o alinhamento daseo transversal, a cada campanha, e levantadas a partir do PI as distncias horizontais smargens e aos pontos de medio de vazo na calha do rio. A seo transversal topo-batimtrica dever ser levantada com detalhes, prosseguindo pelas margens at os pontosextremos da seo (PI/PF), julgados seguros contra enchentes.

Medio da Vazo

A freqncia das medies de vazo e de declividade da linha d'gua dever ser de umavez por semana, durante o perodo chuvoso, e quinzenal durante o perodo seco, abrangendopelo menos um ciclo hidrolgico. Deve-se instruir o observador da rgua para sempre entrar


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em contato com o responsvel pela estao, no caso dele verificar a ocorrncia de cheiasextremas.

O equipamento de campo necessrio para a realizao deste trabalho consiste em:molinete, contador de rotaes, cronmetro e haste graduada para medir a profundidade.

Em rios pequenos, as medies podem ser realizadas a vau, em profundidades inferiores

a 1,0 m, ou a partir de passarelas com micromolinetes fixados em uma rgua graduada. Namedio a vau, utiliza-se um cabo de ao graduado ou uma trena esticada de margem amargem para demarcar a seo de medidas. J nas passarelas, a demarcao das verticaispode ser feita sobre ela prpria. Em rios maiores, a medio feita em embarcaes, com omolinete suspenso em um cabo de ao.

O hidrometrista, munido dos equipamentos, ir medir a velocidade do escoamento emverticais ao longo da seo transversal.

Detalhes dos procedimentos para realizao da medio podem ser encontrados nasNormas e Recomendaes Hidrolgicas - Anexos I, II e III, publicao do Ministrio dasMinas e Energia - Departamento Nacional de guas e Energia Eltrica - DNAEE, 1970. Asnormas foram estabelecidas pelo Decreto no60852, de 14 de junho de 1967.

Cota Fluviomtrica

A rgua de leitura dever estar localizada na seo de medio ou prxima desta, namargem do rio, em posio vertical, fixada a uma estrutura de apoio simples, suficientementeslida e estvel. Recomenda-se o uso de rgua em alumnio anodizado, com escalacentimtrica estampada, com comprimento (lances) de 1,0 m, admitindo-se at 2(dois) lancessucessivos por rgua de leitura. O "zero" da rgua dever ficar abaixo do nvel mnimo a quepossam chegar as guas, a fim de se evitarem leituras negativas. A altitude do "zero" daescala ser determinada na instalao por transporte topogrfico de pontos de altitude

conhecida.

A cota fluviomtrica tambm pode ser obtida atravs de registradores contnuos,denominados lingrafos. Esses equipamentos, apesar de semi-automticos, no dispensam apresena de um operador na realizao de tarefas de manuteno e troca de materiais, taiscomo papel para grficos, penas, tinta, etc.

Operao

A estao dever ter um observador que, de modo geral, morador da regio. Esseobservador ser treinado para efetuar as leituras de rgua e lhe ser fornecida uma cadernetade campo. A freqncia de leituras das rguas dever ser diria, preferencialmente, s 07:00

e s 17:00 horas. Em caso de uma enchente ultrapassar o lance de rgua, o observadordever marcar com uma pequena estaca a altura atingida. Neste caso ou ainda se a rguatombar, desgarrar ou precisar de reparos, caber ao observador comunicar imediatamente oocorrido ao responsvel pela estao, para providncias de restaurao.

Referncias de Nivelamento

Na estao fluviomtrica, devero ser implantadas duas Referncias de Nvel, RR.NN.,para verificao da posio dos lances da rgua. Elas localizar-se-o prximo rgua, a fimde facilitar os nivelamentos peridicos. As RR.NN. devero ser, preferencialmente,


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constitudas de parafusos, vergalhes ou calotas de bronze, chumbadas em blocos deconcreto. Havendo no local afloramentos de rochas ou ento estruturas artificiais, estaspodero ser aproveitadas para fixao das RRNN, contanto que sejam suficientementeelevadas para no serem atingidas pelas guas, caso ocorra uma cheia excepcional.

Devero tambm ser instalados marcos, para montante e para jusante da estao,objetivando a determinao da declividade da linha d'gua no trecho, cuja distncia entre o

marco e a seo de medio dever ser a maior entre as seguintes alternativas:

- duas vezes a largura da seo transversal do rio;

- 50 metros, no mnimo;

- distncia suficiente para que se possa, com segurana, medir o desnvel com a preciso doaparelho topogrfico utilizado.

Todas as RNs devero ser amarradas ao sistema planialtimtrico do projeto.

SERVIOS DE SEDIMENTOMETRIA

COLETA DE DADOS EXISTENTES

Recomenda-se a coleta e anlise dos dados existentes, junto s entidades operadoras de

postos sedimentomtricos, e principalmente consulta publicao Diagnstico das Condies

Sedimentolgicas dos Principais Rios Brasileiros, Eletrobrs/IPH -1992. Essa publicao

apresenta as taxas de concentrao mdia anual e a produo especfica mdia de sedimentos

nas principais estaes existentes at aquela data e se referem somente descarga em suspenso.


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MEDIES SEDIMENTOMTRICAS

Durante a realizao das campanhas hidromtricas, descritas no tem SERVIOSDE HIDROMETRIA, sugere-se que, no mesmo perodo e na mesma freqncia, sejamrealizadas campanhas sedimentomtricas. Alm disto, a regio dever ser inspecionadapara identificao de atividades de explorao de areia e argila.

Dever ser prevista a coleta de gua para anlise da concentrao de sedimentos emsuspenso e de amostragem do material do leito, a fim de se possibilitar a caracterizao dotransporte de sedimentos da bacia, pelo menos durante um ciclo hidrolgico, at o local dobarramento.

A metodologia de coleta das amostras de gua, do material do leito, da anlise laboratorialdestes parmetros, bem como o clculo das descargas slidas, deve seguir o preconizadoem bibliografia especializada listada em REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS"

AMBIENTAIS

Os levantamentos de campo necessrios para os Estudos Ambientais so apresentados

detalhadamente no tem ESTUDOS AMBIENTAIS.

Cumpre registrar que as informaes coletadas pela equipe de engenharia (geolgicas,

hidrolgicas e sedimentolgicas) devem ser repassadas para a equipe de meio ambiente,objetivando a utilizao adequada e coerente dessas informaes por todos os setores

envolvidos no projeto.


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HIDROLGICOS

CARACTERIZA O FISIOGRFICA DA BACIA

Vrios aspectos fisiogrficos da bacia, tais como rea, permetro, forma, densidade dedrenagem, declividade do rio, tempo de concentrao, cobertura vegetal, uso, ocupao erelevo, auxiliam na interpretao dos resultados dos estudos hidrolgicos e permitem

estabelecer relaes e comparaes com outras bacias conhecidas. Esses aspectos tminfluncia direta no comportamento hidrometeorolgico da bacia em estudo e,conseqentemente, no regime fluvial e sedimentolgico do curso dgua principal.

A comparao dessas caractersticas e relaes um importante subsdio para adefinio de regies hidrologicamente homogneas, conceito de carter um tanto subjetivo eque tambm depende da experincia do profissional em hidrologia.

As principais caractersticas fisiogrficas so descritas a seguir.

rea de Drenagem

A rea de drenagem de uma bacia a projeo em um plano horizontal da superfciecontida entre seus divisores topogrficos. obtida atravs de planimetria clssica ouprocessos computacionais, em plantas de localizao, e expressa, comumente, em km2 ouha.

Permetro

o comprimento linear do contorno do limite da bacia, expresso geralmente em km.

Forma da Bacia

Para a caracterizao da forma de uma bacia so utilizados ndices que buscam associ-la com formas geomtricas conhecidas. O ndice ou coeficiente de compacidade, Kc, a

relao entre o permetro da bacia e a circunferncia de um crculo de rea igual da bacia,ou seja:

, onde:

P permetro da bacia, em km.

A rea de drenagem da bacia, em km2.

O ndice de compacidade uma medida do grau de irregularidade da bacia, j que parauma bacia circular ideal ele igual a 1,0. Desde que outros fatores no interfiram, quantomais prximo da unidade for o ndice de compacidade maior ser a potencialidade deocorrncia de picos elevados de enchentes.

O ndice de conformao ou fator de forma, Kf, a relao entre a rea da bacia

hidrogrfica e o quadrado de seu comprimento axial, medido ao longo do curso d'guaprincipal, desde a foz at a cabeceira mais distante, prxima do divisor de guas da bacia.

A

PKc 28,0=


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CURVA-CHAVE

A relao que existe entre a descarga medida e a leitura simultnea de rgua umafuno que envolve caractersticas geomtricas e hidrulicas da seo de medies e dotrecho do curso dgua considerado. Desta forma, a curva-chave uma representao grficadesta relao, elaborada a partir dos resultados das medies hidromtricas e apoiada naanlise dos parmetros do escoamento.

Aos pares de valores leitura e vazo, ajusta-se uma curva que deve ser monotonamentecrescente, sem singularidades e com concavidade voltada para cima. Ela poder aindaapresentar pontos de inflexo no caso de ocorrer uma mudana de controle ou uma mudanasbita na seo transversal.

A equao que melhor expressa esta relao do tipo:

, onde:

Q vazo lquida, em m3/s;

h leitura de rgua correspondente vazo Q, em m;

leitura de rgua correspondente vazo Qo, nula, em m;

a e b constantes, determinadas para o local.

Extrapolao da curva-chave

A relao leitura x descarga deve ser definida em todo o intervalo de variao das leiturasde rgua. Dispe-se, geralmente, de poucas medies em leituras altas, quando ocorrem ascheias. Como esta a faixa de interesse para o dimensionamento das obras hidrulicas, a

curva-chave deve ser extrapolada no seu ramo superior. O termo extrapolar significacomplementar o traado da funo Q(h) para os intervalos de leituras observadas em que asdescargas no foram medidas. Para tanto, necessrio o conhecimento do comportamentodos parmetros geomtricos e hidrulicos nesses intervalos de cotas. Os mtodos deextrapolao mais simplificados so descritos a seguir.

Mtodo logartmico: mtodo simples, aplicvel em rios com seo transversal muitoregular e com um nico controle. As medies devem ser plotadas em papel di-log, onde otrecho a extrapolar se ajusta a partir da equao da reta:

No caso de se constatar graficamente um alinhamento dos pontos, o valor de ho

nulo. Se o conjunto de pontos de medio apresentar uma curvatura, procura-se determinaro valor de hoque retifica a curva. Se a convexidade da curva for orientada para as vazes,

o valor de ho positivo, em caso contrrio ele ser negativo. A determinao de ho feita

graficamente por tentativas sucessivas at se obter o melhor alinhamento possvel.

Mtodo de Stevens: a aplicao adequada em rios largos, onde o raio hidrulicopode ser considerado igual profundidade mdia do escoamento. O mtodo apresenta a

( )bohhaQ = .

oh

)log()log(log ohhbaQ +=


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frmula de Chzy separada nos fatores geomtrico e de declividade:

, onde:

fator geomtrico;

fator de declividade.

Nos limites da aplicao da frmula de Chzy, os dois termos da equao variam muito

pouco, podendo ser considerados constantes. A funo pode ento ser

representada por uma reta que passa pela origem. Essa reta, traada a partir das mediesdisponveis, pode ser prolongada at o valor do fator geomtrico correspondente cotamxima observada.

Sugere-se a publicao do Ministrio das Minas e Energia MME/DNAEE, Hidrologia -Curva-Chave - Anlise e Traado - 1989, como referncia de consulta (ver REFERNCIASBIBLIOGRFICAS).

Alm disto, no tem PROGRAMAS E EXEMPLOS DE HIDROLOGIA, apresenta-se omanual do programa GRAFCHAV, tambm disponvel em meio magntico. Este programa foidesenvolvido pelo Laboratrio de Hidrologia da COPPE/UFRJ num convnio com aCompanhia de Pesquisa de Recursos Minerais - CPRM. A Diretoria de Hidrologia e GestoTerritorial da CPRM gentilmente cedeu uma verso preliminar do programa.

IRACQ =

ICRA

Q=

RA

Q

IC

( )RAfQ =


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SRIES DE VAZES MDIAS MENSAIS

Dever ser estabelecida para o local do aproveitamento uma srie de vazes mdiasmensais derivada de uma srie histrica de um posto localizado no mesmo curso dgua ouna mesma bacia, por correlao direta entre reas de drenagem, limitada diferena entre

reas de 3 a 4 vezes. A equao de correlao definida por:

, onde:

A1 rea de drenagem do local do aproveitamento, em km2;

A2 rea de drenagem do posto existente, em km2;

Q1 vazo do local do aproveitamento, em m3/s;

Q2 vazo do posto existente, em m3/s.

As sries histricas devero possuir pelo menos 25 anos de registro, compreendendo, sepossvel, o perodo crtico do Sistema Interligado Brasileiro. Caso as sries existentes tenhamregistros inferiores ao mnimo desejado, sugere-se a adoo das sries de vazes mdiasmensais disponveis no Sistema de Informao do Potencial Hidreltrico Brasileiro - SIPOTda ELETROBRS (www.eletrobras.gov.br), que possui srie de dados a partir de 1931, parapossveis correlaes e extenso dos histricos.

Recomenda-se, tambm, a verificao, junto ANEEL (http://www.aneel.gov.br/ ), daexistncia de sries de descargas consistidas, alm dos dados bsicos como sries de cotaslimnimtricas, medies de descargas, fichas de inspeo das estaes fluviomtricas, para

dvidas, reviso e aprofundamento dos estudos de consistncia e homogeneizao dosdados fluviomtricos, iniciada na fase de Avaliao Expedita.

Caso a diferena entre reas seja superior a 4 vezes, recomenda-se a elaborao de umestudo de regionalizao, conforme descrito no final do item "ESTUDOS DE VAZESEXTREMAS".

Em algumas situaes, poder ser necessria a gerao de uma srie histrica devazes mdias dirias, como, por exemplo: reservatrios com pequena regularizao em nveldirio, usinas especializadas em operar em ponta, vazes de restrio para operao, etc.Nesta situao, sugere-se que, a partir do posto hidromtrico implantado no local, sejamefetuadas leituras de rguas durante, pelo menos, um ciclo hidrolgico, de forma a permitir a

correlao desses nveis com os nveis dgua de postos existentes no mesmo curso dgua.A partir da correlao definida, pode-se gerar uma srie de nveis dgua dirios; a srie devazes ser gerada aplicando-se a curva-chave do local em estudo. Se a distncia entre asrguas for muito grande, alerta-se para o fato de que melhores correlaes podero serobtidas considerando-se os tempos de concentrao de cada uma das sees, ou seja, adefasagem no tempo. A correlao entre nveis dgua so equaes do tipo:

, onde:

2

2

1

1 QA

AQ =

bNAaNA +=21


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CURVAS DE DURAO/PERMANNCIA

A curva de permanncia relaciona a vazo ou nvel dgua de um rio com a suaprobabilidade de ocorrerem valores iguais ou superiores. Ela pode ser estabelecida com base

em valores dirios, semanais ou mensais para todo o perodo da srie histrica disponvel, ouainda, se necessrio, para cada ms do ano.

Essas curvas permitiro a identificao de valores caractersticos de nveis ou vazesassociados a diferentes probabilidades de permanncia no tempo, importantes para estudosde enchimento de reservatrios, operao da usina e, em alguns casos, para o estudo dodesvio do rio e estudos energticos, dentre outros.

O procedimento para determinao da curva de permanncia dever ser o emprico, quepreconiza o estabelecimento de intervalos de classe de vazes ou nveis dgua. Essesintervalos podem ser definidos de acordo com a magnitude das vazes ou nveis dgua,procurando ter uma quantidade razovel de valores que caiam em cada intervalo. Para o

clculo da amplitude, sugere-se a seguinte equao:

, onde:

d amplitude de cada intervalo, em m3/s;

Qmax vazo mxima da srie, em m3/s;

Qmin vazo mnima da srie, em m3/s;

Nc nmero de intervalos de classe, calculado por:

n nmero de dados da amostra;

ln logaritmo natural.

Definida a amplitude, a freqncia, , de cada classe obtida contando o nmero de

vazes da srie que caem no intervalo. Acumulando os valores de no sentido da maior

vazo para a menor, obtm-se os valores de permanncia. A probabilidade, Pi, em

porcentagem, de uma vazo Q ser igual ou maior que Qi :

, onde:

Nv o nmero total de valores, ou, .

( )1minmax

=

Nc

QQd

( )nNc ln3,31 +=

if

if

id

100=Nv

dP ii

if


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como estimadores da mdia, desvio-padro e assimetria, respectivamente.

O quantil de projeto xT, para as duas distribuies, associado ao perodo de retorno T, e

portanto com a probabilidade (p) de no ser excedido de

calculado atravs das seguintes equaes:

exponencial de dois parmetros:

, onde:

e so os parmetros da distribuio.

Gumbel:

, onde:

e so os parmetros da distribuio.

Roteiro de Clculo

De posse da srie de vazes mdias dirias, seleciona-se o maior valor ocorridoanualmente. Da srie estabelecida de mximos anuais calcula-se a mdia, o desvio-padro eassimetria. Da anlise do valor da assimetria escolhe-se a distribuio, Gumbel ouExponencial, e definem-se as vazes de projeto.

O Anexo 1 apresenta o manual do programa QMximas, acompanhado de um exemplo

numrico, desenvolvido em ambiente Windows e tambm disponvel em meio magntico.

Aproveitamento No Dispe de Srie de Vazes Mdias Dirias

Regionalizao dos Valores Extremos

Em virtude da escassez de dados no local/bacia de interesse, por vezes, opta-se por

( ) ( )T

xYPxYP TT1

11 =>=

=T

xx oT1

ln

sxxo =

s=

ox

=T

xT1

1lnln

s= 78,0

= 577,0x


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adotar uma curva regional que abranja os valores extremos, ou outros de interesse, taiscomo vazes mdias, Q(95%), Q(50%), etc., calculados em bacias circunvizinhas ou empostos situados na mesma bacia, e transferir, a partir dessa curva, os valores de vazesextremas ou de interesse para o local em estudo.

A partir de valores estimados de vazes para locais onde existam dados, determinam-seas curvas de regresso dessas variveis, relacionadas com as respectivas reas de

drenagem. As curvas encontradas so definidas por expresso do tipo:

, onde:

a e b coeficientes;

q t vazo especfica, em l/s.km2;

t vazo para o tempo de recorrncia (T) ou de interesse, tais como vazes mdias, Q(95%), Q(50%), etc.;

A rea de drenagem de cada local/posto, em km2.

A anlise da qualidade do ajuste da correlao calculada se dar pela avaliao docoeficiente de determinao, r2. Este coeficiente indica o grau de ajuste entre a variveldependente, vazo, com a independente, rea de drenagem. Quanto mais prximo for o valorde r2da unidade, melhor ser o grau de ajustamento dos pontos curva definida.

Para consulta, sugere-se a publicao da ELETROBRS - Metodologia paraRegionalizao de Vazes - 1985.

No tem PROGRAMAS E EXEMPLOS DE HIDROLOGIA apresenta-se o programaREGIONALIZAO, desenvolvido em ambiente Windows e tambm disponvel em meiomagntico, com exemplo de aplicao prtica.

Hidrograma Sinttico Triangular

Caso o aproveitamento esteja inserido em uma bacia que no dispe de dados ou que osmesmos sejam escassos e exista dificuldade em se conseguirem dados de baciascircunvizinhas, os eventos extremos podem ser calculados a partir da aplicao de umhidrograma sinttico.

Hidrograma o grfico que relaciona a vazo com o tempo, ou seja, a partir de umvolume de gua precipitado (chuva) pode-se conhecer o volume de gua escoadosuperficialmente (vazo) no tempo.

O Soil Conservation Service, do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos,apresentou uma formulao que define um hidrograma sinttico, de forma triangular, cominclinao tal que a rea do hidrograma corresponda ao deflvio (volume escoadosuperficialmente) da bacia.

A Figura 1, a seguir, apresenta a forma do hidrograma unitrio triangular (HUT), bemcomo os parmetros que o caracterizam.

( )bt Aaq =


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tc tempo de concentrao da bacia, em horas;tp tempo de retardamento da bacia ou tempo decorrido entre o centro de

gravidade da chuva at o pico do HUT, em horas;ta tempo de ascenso do HUT, em horas;tb tempo de base ou durao do HUT, em horas;qp vazo mxima ou pico do HUT, em m3/s.mm;D durao da chuva unitria, em horas;

A rea da bacia, em km2.

Como na maioria dos casos a chuva definida em um local ou posto, deve-sedistribu-la uniformemente por toda a bacia. Para o seu clculo, sugere-se a adoodas equaes de chuvas intensas definidas pelo Engo Otto Pfafstetter em seu livroChuvas Intensas no Brasil. A transformao da chuva pontual em distribuda possvel atravs da aplicao da seguinte expresso:

P = Po. (1-W. log _A_ )Ao

onde:P chuva distribuda, em mm;Po chuva pontual, em mm;A rea da bacia em estudo, em km2;Ao rea da bacia, em km2, para a qual se tem P = Po;W fator de correlao.

De modo geral, Ao= 25 km2 e W, segundo Taborga, para o Brasil igual a0,10. Efetuando-se as devidas substituies, a equao pode ser assim reescrita:


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Definida a chuva distribuda, necessria a caracterizao da capacidade de infiltraodo solo, da cobertura vegetal e do tipo de ocupao da bacia onde se insere o aproveitamentoem estudo. Este parmetro definido por:

, onde:

S reteno potencial do solo, em mm;

CN complexo solo-vegetao, ou curve number, funo do tipo de ocupao da bacia,cujos valores so tabelados.

Para a construo do hidrograma, falta definir a precipitao efetiva, que representa aparcela da chuva que gera o escoamento superficial. A precipitao efetiva, Pe, funo dachuva distribuda e do valor de S e definida pela seguinte equao:

para P > 0,2.S

para P < 0,2.S

No Anexo 1 apresenta-se o programa HUT, desenvolvido em ambiente Windows e tambmdisponvel em meio magntico, com exemplo de aplicao prtica.

=25

log10,01 A

PP o

= 101000

4,25CN

S

( )SP

SPPe

+

=8,0

2,02

0,0=Pe


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RISCO

Uma vez definidas as vazes de cheias associadas a diversos tempos de recorrncia (T),devero ser avaliados os riscos a serem adotados nos projetos das obras de desvio e dovertedouro da PCH. Os riscos podem ser calculados por:

, onde:

r probabilidade ou risco de ocorrncia, pelo menos uma vez, da cheia adotada;

T tempo de recorrncia, em anos;

tempo de durao da obra, em anos.

As Tabelas 1 e 2, a seguir, apresentam os valores recomendados a serem adotados paratempos de recorrncia e riscos.

Tabela 1 Desvio do Rio durante a Construo

Tabela 2 Projeto das Estruturas EXTRAVASORAS

n

Tr

=

111

n

Tempo deRecorrncia(T anos)

Durao da Obra( anos)n

Risco(r - %)

Caso

10 1 10 Geral20 2 10 Geral

25 1 4 Perigo de danos srios ajusante50 2 4 Perigo de danos srios a

jusante

Tempo derecorrncia(T anos)

Vida til daUsina

( anos)n

Risco(r - %)

Caso

500 50 9,5 Geral1.000 50 4,9 Perigo de srios danos materiais a

jusante10.000 50 0,5 Perigo de danos humanos a jusante.


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Em geral, recomenda-se a adoo do tempo de recorrncia de 500 anos para o caso deestruturas galgveis, ou seja, de concreto. Para outras situaes, como por exemplobarragem de terra, admite-se um tempo de recorrncia maior, ou seja, de 1.000 anos, nomnimo.

VAZES MNIMAS

A vazo mnima a jusante deve ser definida a partir de estudos ambientais, principalmentenas PCHS que adotem arranjos do tipo derivao, ou seja, com desvios das vazes naturais

atravs de canal, tnel ou conduto para uma Casa de Fora a jusante do local do barramento,

reduzindo substancialmente o afluxo de gua no trecho de rio compreendido entre essasduas estruturas.

Como balizamento, poder ser adotado o menor valor entre 50% da vazo de 95% depermanncia no tempo e 80% da vazo de abastecimento, Q7,10, que representa a menor

mdia em sete dias consecutivos com recorrncia de 10 anos. Seu valor definitivo dever serdefinido com os rgos ambientais envolvidos, a partir de critrios estabelecidos caso a caso.

No tem PROGRAMAS E EXEMPLOS DE HIDROLOGIA apresenta-se o programa para

clculo das vazes mnimas Q7,10 desenvolvido em ambiente Windows e disponvel em meio

magntico. Este programa foi desenvolvido pela Diviso de Hidrologia da Diretoria de Hidrologiae Gesto Territorial da Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais - CPRM, que gentilmente

cedeu uma primeira verso do programa.

Alm disto, recomenda-se como bibliografia a publicao Quantificao de Vazo em

Pequenas Bacias com Carncia de Dados Fluviomtricos de Geraldo Lopes da Silveira,tese de doutorado, IPH/UFRS, 1997.


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valor a ser adotado para avaliao do assoreamento. O deflvio slido anual, ,

obtido multiplicando-se pelo nmero de dias do ano, ou seja:

Outras formas de clculo devem ser verificadas na bibliografia especializada disponvel,indicada no final deste item.

Esta anlise dever permitir a estimativa do aporte anual de slidos, em t/ano, ao localem estudo. Quando esta estimativa indicar valores excessivos, quando comparados com ovolume total do reservatrio, devero ser previstos estudos de:

- vida til do reservatrio;

- avaliao da sobrelevao do nvel dgua provocada pela deposio de sedimentos, delta,no local de transio do regime fluvial para de reservatrio; e,

- controle da produo de sedimentos pela bacia de drenagem ao local do aproveitamento.

Estudo de vida til do reservatrio

A partir da caracterizao do transporte slido, devero ser desenvolvidos estudos paraavaliao da deposio de sedimentos no reservatrio e da sua vida til.

Para cursos dgua com significativa produo de sedimentos ou, no caso de pequenosreservatrios, ser necessrio verificar o tempo de assoreamento at a soleira da tomadadgua, bem como a evoluo do depsito no volume til, quando houver, atravs dadistribuio de sedimentos.

O volume de assoreamento em um ano pode ser calculado pela seguinte expresso:

, onde:

S volume de sedimentos, em m3/ano;

deflvio slido mdio, em t/ano;

eficincia de reteno, adimensional;

peso especfico aparente, em t/m3.

A eficincia de reteno pode ser obtida da curva de Brune para reservatrios de mdio egrande portes, estando disponvel nos manuais de inventrio, viabilidade e projeto bsico daEletrobrs.

Para pequeno reservatrio utiliza-se a curva de Churchill, Figura 1, que fornece aeficincia de sada de sedimento do reservatrio. Na bibliografia consultada existem duasverses da curva, o que necessita cuidados. A presente curva foi obtida de Morris/Fan (1997),

STD

STQ

365= STST QD

ap

rST ED

S

=

STD

rE

ap


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Strand (1974) e Vanoni (1977). As curvas apresentadas por ICOLD (1989) e Annandale(1987) tm dados de entrada diferentes, bem como as coordenadas.

A curva apresentada na Figura 1 utiliza-se pelo clculo do ndice de Sedimentao, IS,pela seguinte expresso:

, onde:

IS ndice de sedimentao;

volume total do reservatrio, em m3;

vazo mdia afluente, em m3/s;

L comprimento do reservatrio, em m.

Entrando na curva de Churchill com o valor numrico acima, tem-se a % de sedimento

que sai do reservatrio. Por diferena de 100% obtm-se a eficincia de reteno que deveser expressa em frao.

O peso especfico aparente do sedimento depositado pode ser calculado de acordo com aorientao da bibliografia no tem REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ou arbitrado entre 1,1a 1,5 t/m3, para depsitos argiloso-siltosos a arenosos.

Figura 1 - Reteno de sedimentos no reservatrio de acordo com Churchill (Vanoni,1977)

LQ

V

ioreservatrnomdiaVelocidade

retenodePerodo

IS T

2

2

...

..

==

TV

Q


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O valor de dever ser multiplicado por dois, caso se espere um aumento do

transporte de sedimentos com o tempo, ou seja, se os solos da bacia estiverem sujeitos agricultura ou a outras aes antrpicas. Caso se disponha de dados sedimentomtricos decinco anos ou mais, deve-se procurar ver a taxa de aumento de transporte de sedimentos nocurso dgua atravs de curvas de massa (consultar Carvalho, 1994).

Para o clculo do tempo de assoreamento, ou vida til do reservatrio, utiliza-se aseguinte expresso:

, onde:

T tempo de assoreamento, em anos;

volume total do reservatrio, em m3;

S volume total de sedimentos, em m3/ano.

recomendvel que a vida til do reservatrio seja pelo menos igual vida til doempreendimento. Caso o valor seja inferior devero ser adotadas medidas preventivas decontrole de sedimentos ou alteraes no arranjo geral do barramento.

Sobrelevao do nvel dgua por fo rmao de delta

Para o clculo da sobrelevao do nvel dgua, devero ser seguidos os procedimentos

clssicos para determinao da linha de remanso, referncia Design of Small Dams -Bureau of Reclamation, para diversos tempos de recorrncia, conforme os riscos deinundao para montante que se pretenda avaliar.

O controle do aumento do delta, no extremo montante do reservatrio, dever ser feitoatravs de dragagens.

Controle de sedimentos

Normalmente, a formao do reservatrio exige um estudo adequado do controle desedimentos. Esse controle abrange desde o planejamento do plantio de vegetao ciliar paraproteo das margens do reservatrio e conteno do transporte lateral de sedimentos pelasenxurradas, at projetos especiais de obras de engenharia, visando a proteo dosequipamentos contra abraso, tais como desarenador e/ou outros dispositivos. Poder sertambm necessria a previso de custos de operao adicionais para dragagem de materialdepositado junto tomada dgua. Previso para programas de controle de eroso na baciacontribuinte tambm desejvel.

As pequenas barragens devem dispor de descarregador de fundo posicionado prximo tomada dgua. Desta forma, mesmo com o assoreamento do reservatrio preservar-se- atomada dgua, operando-se adequadamente o descarregador, principalmente em pocaschuvosas.

STD

S

VT T=

TV


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Se a usina tiver tnel ou canal de aduo at a casa de fora necessrio ter umdesarenador adequadamente posicionado para eliminao das areias que poderiam obstruirparcialmente o canal ou afetar as turbinas, mquinas e estruturas, provocando abraso.

Sugere-se para consulta o livro Hidrossedimentologia Prtica - 1994, de Newton de OliveiraCarvalho.

AMBIENTAIS

Os estudos ambientais so detalhadamente apresentados no tem ESTUDOS AMBIENTAISdestas Diretrizes e abrangem, basicamente:

- Introduo, caracterizando os tipos de estudos que devem ser realizados;

- Estudos Preliminares, com levantamentos e anlises a partir das quais se pode decidirpela continuao ou no do projeto;

- Levantamentos e Estudos, em nvel de relatrios simplificados ou em nvel de EIA (Estudode Impacto Ambiental), a critrio do rgo ambiental licenciador, conforme ResoluoCONAMA 237/97;

- Custos Ambientais;

- Legislao Aplicvel incluindo o Processo de Licenciamento;

Os dados sobre a geologia, hidrologia, sedimentologia, bem como sobre o arranjo geraldas obras, devem ser repassados equipe de meio ambiente para utilizao nos estudos.


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como se fossem usinas eltricamente isoladas - timo isolado, a menos que oempreendedor consiga negociar um acordo operativo com o Distribuidor/Comercializador localpara, de alguma forma, se beneficiar da operao otimizada, o que lhe garantiria o suprimentoadicional ao efetivamente gerado em situaes hidrologicamente desfavorveis no local doempreendimento ou, de outra forma, admitir que a diferena entre a energia firme da usina,calculada como se fosse uma Usina Integrada, e o efetivamente gerado, seria contratado nomercado SPOT a preos a serm cenarizados nos estudos econmico-energticos.

Para aquelas que operaro de forma isolada sugere-se a metodologia descrita no item"DIMENSIONAMENTO ENERGTICO E ECONMICO SOB A TICA ISOLADA".

DIMENSIONAMENTO ENERGTICO E ECONMICO SOB A TICA ISOLADAAs PCHs que operaro de forma isolada do Sistema Eltrico Interligado brasileiro podem sersubdivididas em trs grupos:

A) Bacia Isolada - Define-se como Bacia Isolada a bacia hidrogrfica onde se insere a PCH para

atender a um mercado isolado.

B) Bacia Isolada com Complementao Trmica - Define-se como sendo Bacia Isolada comComplementao Trmica o mesmo caso anterior, porm existindo, tambm para atendimentoao mercado local isolado, usinastermeltricas.

C) Sistemas Isolados - Define-se como Sistema Isolado um sistema composto por usinas hidre-ltricas e termeltricas, operando em conjunto, porm isolados do Sistema Interligado brasileiro.O dimensionamento econmico-energtico de uma PCH passa pela identificao e quantificaodos benefcios energticos, valorizao desses benefcios e comparao com alternativasequivalentes disponveis.

A obteno dos benefcios energticos realizada atravs da simulao da operao da usina,com o histrico de vazes definido para o local do aproveitamento. No sistema brasileiro, so trsos benefcios energticos considerados em um aproveitamento hidreltrico.

Energia Firme

A) Para Bacias Isoladas - a energia firme (ou melhor, a energia comercializvel com garantiade atendimento a um determinado mercado) poder ser aquela garantida por 95% do tempo emsimulao da operao da usina com o histrico de vazes definido para o local.

B) Para Bacia Isolada com Complementao Trmica - neste caso, em sendo a energia daPCH totalmente utilizada para deslocamento da energia trmica j existente, a energia firmecomercializvel poder ser a mdia da energia produzida pela PCH em simulao com todo ohistrico das vazes existentes.

C) Para Sistemas Isolados - definida pela sua contribuio para a energia firme do Sistema,ou seja, o valor mdio de energia que a usina capaz de gerar ao longo do perodo crtico doSistema, ao qual ela est inserida. Como est se tratando de Sistemas Isolados, muitas vezes operodo crtico a que se refere esta definio dever ser o da prpria bacia, de forma individualizad


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Nessa situao, estar-se-ia garantindo o atendimento ao mercado com risco de falhade 5%,

ou seja, o mercado atendido estaria sendo abastecido pela Energia(Comercializvel)

produzida pela PCH com garantia de atendimento de 95%.

Energia Secundria- nos casos de Bacias Isoladas e Sistemas Isolados representa oexcesso de gerao de energia, em relao energia firme/comercializvel, disponvel nos

anos de hidrologia favorvel, permitindo a operao em complementao do parque termeltricodo sistema local, se for o caso, com conseqente reduo dos gastos com combustvel nastermeltricas. Capacidade de Ponta Garantida- representa a capacidade mxima de gerao de potncdo aproveitamento. Normalmente, utiliza-se a capacidade de ponta garantida em 95% do tempopara a simulao da usina com o histrico de vazes disponvel.

Parmetros econmicos

A partir da avaliao dos benefcios energticos, necessrio convert-los em valoreseconmicos, para que se possa aplicar a metodologia de anlise do custo/benefcio incremental

Assim sendo, os parmetros econmicos necessrios, no decorrer das anlises, so: Custo de Referncia da Energia - CRE (US$/MWh); Custo de Referncia da Ponta - CRP (US$/MW/ano); Custo de Referncia da Energia Secundria - CRES (US$/MWh); Vida til do Aproveitamento (anos); Taxa de desconto (%).

No enfoque atual de dimensionamento, os custos de referncia representam os custosmarginais de substituio dos benefcios advindos com a implementao de uma nova fontede gerao, ou seja, representam os parmetros de valorizao econmica dos benefciosenergticos avaliados ao longo da vida til do projeto em anlise.

Para os Sistemas Isolados, os benefcios advindos do projeto sero valorizados pelo custoda gerao trmica substituda ou pelo custo da interligao desse Sistema ao Sistema Interli-

gado brasileiro.

No caso de Sistemas Hidrotrmicos com Bacias Isoladas, o ganho de energia secundriapode ser valorizado atravs do custo mdio de gerao trmica (US$/MWh) ou atravs docusto de gerao de cada fonte trmica cuja variao de gerao esperada possa seridentificadnos resultados das simulaes com e sem o projeto em pauta.

Vida til do aproveitamento

Na anlise econmica dos aproveitamentos, no mbito do planejamento da expanso doSetor Eltrico e nos estudos de dimensionamento sob o ponto de vista do timo, utiliza-se oconceito de vida til econmica (50 anos para as usinas hidreltricas) que superior ao perodo


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Taxa de desconto

Pode-se demonstrar que a taxa de desconto dever coincidir com o custo de oportunidade

do capital na situao de um mercado de capitais em equilbrio. Em situaes reais, no entanto,

as condies de concorrncia perfeita no existem e a determinao da taxa de desconto a ser

utilizada no Setor tem se constitudo em matria bastante controvertida.

A influncia da taxa de desconto to importante que pode condicionar totalmente o process

decisrio, direcionando a poltica de expanso do sistema de um extremo ao outro, em funo

do valor adotado, ou seja, projetos de longa maturao, como as hidreltricas, tendem a ser

penalizados com taxas altas que, ao contrrio, acabam por beneficiar projetos termeltricos,

cuja maturao mais rpida.

No caso do Setor Eltrico brasileiro, o valor de referncia tradicional que vinha sendo utilizado

era de 10% ao ano. No que tange ao dimensionamento timo, o mais adequado, ao se compara

rem custos e benefcios decorrentes de variaes incrementais em determinados parmetros, realizao de anlises de sensibilidade das alternativas para variaes no valor da taxa de des-

conto, aferindo-se as solues face s possveis alteraes conjunturais que possam pressionar

bastante o custo de oportunidade para captao de recursos. A taxa atualmente adotada de

12% ao ano.


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incrementais, devidamente convertidos em valores econmicos, sejam superados peloscustos correspondentes, ou se verifique algum impedimento de ordem tcnica ou ambiental,ou ainda, se o tempo de enchimento do volume morto (aquele abaixo do NA mnimo normal)for muito grande.

Estes estudos englobam a anlise e determinao dos seguintes parmetros, para cadaNamxestudado:

- mxima depleo operativa do reservatrio;

- potncia a instalar na usina;

- quedas de referncia, de projeto, mxima e mnima;

- nmero de unidades a serem instaladas e, conseqentemente, a potncia unitria;

-tipo de turbina.

Determinao da depleo mxima ou volume t il do reservatrio

Com a definio da capacidade mxima do reservatrio, tem-se por conseqncia o nveld'gua mximo normal. Deve-se ento escolher a depleo mxima a ser utilizada, o que vaicaracterizar o nvel mnimo normal desse reservatrio. Ao volume d'gua acumulado entreesses nveis mnimo e mximo chama-se volume til do reservatrio e o volume abaixo donvel mnimo normal chama-se volume morto.

Este estudo feito para os casos de PCH com regularizao.

A mxima depleo operativa de um reservatrio deve corresponder ao limite econmicode depleo, ou seja, a um limite de utilizao de seu volume quando operado dentro doSistema Interligado.

Geralmente, quanto maior for a depleo de qualquer reservatrio, mantidos constantesos demais fatores, maior ser a energia firme do sistema. Esse aumento de energia firmepode resultar de dois efeitos: aumento da vazo mdia no perodo crtico, pelo acrscimo devolume til ao volume escoado pelo rio, e a reduo dos vertimentos, pela capacidade maiorde reter picos de cheias que possam ocorrer no perodo crtico.

Entretanto, o uso do maior volume de um reservatrio reduz seu nvel mdio e, portanto,sua queda lquida. A reduo da queda diminui os ganhos de energia proporcionados peloaumento de vazo regularizada e ainda conduz a uma perda de potncia mxima da usina.

Pode-se dizer que o aumento da depleo conduz a uma variao de energia firme, svezes positiva e s vezes negativa, isto devido ao valor da gua no reservatrio e a umavariao sempre negativa na potncia garantida para a usina.

A reduo do NA mnimo normal, com o aumento da depleo mxima permitida e dovolume til, quando proporcionar uma variao da energia firme negativa, obviamente nodeve ser considerada. Quando proporcionar uma variao de energia firme positiva, implicapossvel necessidade de reforo nas estruturas de aduo e, portanto, s deve serconsiderada enquanto o valor econmico dos benefcios energticos incrementais suplantaros custos incrementais correspondentes, isto , enquanto for verdadeira a seguinte


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expresso:

8760. DEG. CRE + DPG.CRP + 8760. DES.CRES > DC

onde:

DEG variao incremental de energia garantida / firme, devido reduo do NA mnimo

normal (MW ano);DPG variao incremental de potncia garantida, devido reduo do NA mnimo normal

(MW);

DES variao incremental de energia secundria, devido reduo do NA mnimo normal(MW ano);

CRE custo de referncia de dimensionamento de energia (US$/MWh);

CRP custo de referncia de dimensionamento de ponta (US$/MW/ano);

CRES custo de referncia de energia secundria (US$/MWh);

DC variao incremental dos custos do aproveitamento, devido reduo do NA mnimonormal (US$/ano).

Os custos de referncia so aqueles previstos para a poca de entrada em operao dausina, conforme definidos anteriormente.

Definidos os NAs mnimos normais para cada NA mximo normal e quantificados osbenefcios correspondentes, esses so comparados economicamente, escolhendo-se o NAmximo normal que maximize os benefcios, atravs de uma anlise incremental na faixa devariao determinada.

Para o dimensionamento dos NAs mximo normal e mnimo normal, deve-se adotar, nassimulaes da operao da usina, uma potncia instalada que no seja restritiva para aoperao do aproveitamento. Por exemplo, pode-se adotar como valor inicial aquele definidonos estudos de inventrio hidreltrico da bacia ou na avaliao do potencial hidreltrico dolocal em estudo.

Definio da potncia instalada

A definio do nvel de motorizao de uma PCH a ser inserida no Sistema, em uma dadapoca, resulta de uma anlise econmica, onde se procura maximizar os benefcios para essesistema, decorrentes da motorizao em pauta.

Ao se elevar o valor da potncia instalada de um aproveitamento hidreltrico, aumentamos benefcios energticos, ponta garantida e energia secundria, atravs do turbinamento devazes que, para potncias menores, seriam vertidas. Incorre-se tambm em um aumento decustos, relacionados com o aumento do bloco da casa de fora (rea de montagem, circuitohidrulico de aduo, turbinas, geradores, equipamentos auxiliares eletro-mecnicos,transformadores e transmisso). Desta forma, deve-se aumentar a motorizao de uma usinaenquanto o valor econmico dos benefcios energticos incrementais suplantar os custosincrementais correspondentes, isto , enquanto for verdadeira a expresso abaixo:


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8760. EG. CRE + PG.CRP + 8760. ES.CRES >C

onde EG, PG e ES, como anteriormente definidos, correspondem agora a incrementosde potncia instalada, e C passa a ser a variao incremental dos custos do aproveitamentodevido ao aumento de potncia instalada, em US$/ano.

Nota-se que, conceitualmente, o dimensionamento da potncia instalada igual ao dos

outros parmetros j apresentados. H, entretanto, uma diferena, pois, de um modo geral,pode-se deixar proviso para instalao futura de unidades geradoras adicionais, flexibilidadeno existente nos outros parmetros.

Dimensionamento das quedas da turbina

Uma vez determinado o NA mximo normal e o deplecionamento timo do reservatrio,so realizadas simulaes da operao da usina, visando obter os valores caractersticos dequedas que so usados no dimensionamento das turbinas. Durante o perodo de vazesaltas, quando existe gua em abundncia no sistema, a alta eficincia da turbina no fundamental. Entretanto, em perodos hidrolgicos desfavorveis, a eficincia se tornaimportante, pois, nessa situao, a gua deve ser valorizada ao mximo.

A queda lquida disponvel em uma usina hidreltrica depende dos nveis d'gua amontante e a jusante da usina, ou seja, do nvel do reservatrio e do nvel do canal de fuga.Essa queda varia com a operao da usina. Para o projeto das turbinas de uma usinahidreltrica, quatro parmetros bsicos so determinados: queda de referncia, de projeto,mxima e mnima.

Entende-se por queda de referncia, Href., a queda lquida para a qual a turbina, comabertura total do distribuidor, fornece a potncia mxima do gerador. A queda de referncia dimensionada para a permanncia de 95% do tempo na curva de distribuio de quedas dausina, em simulao para todo o histrico de vazes. Este critrio considera que, em 95% do

tempo, a turbina deve ser capaz de fornecer a potncia nominal do gerador (Figura 1).

Figura 1 - Permanncia de Queda no Tempo

A queda de referncia tambm chamada de queda lquida nominal. Atravs dela, sefaz o chamado "Casamento Turbina-Gerador", pois, para quedas abaixo dela, a turbina limitaa potncia mxima da usina e para quedas acima a potncia fica limitada pelo gerador. AFigura 2 ilustra esta situao.

TEMPO (%)95%

QUEDA (m)

Href.


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FRANCIS, PELTON: =1/2, +1=3/2

KAPLAN: =1/5,+1=6/5

Figura 2 - Casamento Turbina-Gerador

Por queda de projeto entende-se ser aquela para a qual o rendimento datur

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