SUMRIO CAPTULO 1 - INTRODUO 1.1 OBJETIVO

1.2 RETROSPECTO SOBRE OS ESTUDOS LEGAIS E PROJETOS DE PCHs 1.3 ASPECTOS INSTITUCIONAIS E LEGAIS 1.4 ATUALIZAO PERIDICA DAS DIRETRIZES

CAPTULO 2 - TIPOS DE PEQUENAS CENTRAIS HIDRELTRICAS

2.1 DEFINIO DE PCH 2.2 CENTRAIS QUANTO CAPACIDADE DE REGULARIZAO

2.2.1 PCH a fio dgua 2.2.2 PCH de acumulao, com regularizao diria do reservatrio 2.2.3 PCH de acumulao, com regularizao mensal do reservatrio

2.3 CENTRAIS QUANTO AO SISTEMA DE ADUO 2.4 CENTRAIS QUANTO POTNCIA INSTALADA E QUANTO QUEDA DE PROJETO

CAPTULO 3 - FLUXOGRAMAS DE ATIVIDADES PARA ESTUDOS E PROJETOS FLUXOGRAMA DE IMPLANTAO DE UMA PCH CAPTULO 4 - AVALIAO EXPEDITA DA VIABILIDADE DA USINA NO LOCAL

4.1 ADEQUABILIDADE DO LOCAL 4.2 COLETA E ANLISE DE DADOS 4.3 RECONHECIMENTO DO LOCAL 4.4 AVALIAO PRELIMINAR DA VIABILIDADE DO LOCAL SELECIONADO

4.4.1 Verificao do potencial do local 4.4.2 Arranjo preliminar 4.4.3 Impactos ambientais 4.4.4 Atratividade do empreendimento

CAPTULO 5 - LEVANTAMENTOS DE CAMPO

5.1 TOPOGRFICOS 5.2 GEOLGICOS E GEOTCNICOS

5.2.1 Investigao das fundaes 5.2.1.1 Investigaes preliminares 5.2.1.2 Execuo de sondagens

5.2.2 Materiais de construo 5.2.2.1 Qualidade dos materias 5.2.2.2 Determinao dos volumes

5.3 HIDROLGICOS 5.3.1 Servios de hidrometria 5.3.2 Servios de sedimentologia

5.4 AMBIENTAIS

CAPTULO 6 - ESTUDOS BSICOS

6.1 TOPOGRFICOS 6.2 GEOLGICOS E GEOTCNICOS 6.3 HIDROLGICOS

6.3.1 Caracterizao fisiogrfica da bacia 6.3.2 Curva-chave 6.3.3 Sries de vazes mdias mensais

6.3.4 Curvas de durao/permanncia 6.3.5 Estudos de vazes extremas

6.3.5.1 Aproveitamento Dispe de Srie de Vazes Mdias Dirias 6.3.5.2 Aproveitamento No Dispe de srie de Vazes Mdias Dirias

6.3.6 Risco 6.3.7 Vazes mnimas 6.3.8 Avaliao sedimentolgica

6.4 AMBIENTAIS 6.5 ARRANJO E TIPO DAS ESTRUTURAS ALTERNATIVAS 6.6 CUSTOS 6.7 ESTUDOS ECONMICOS-ENERGTICOS

6.7.1 Consideraes iniciais 6.7.2 Dimensionamento energtico e econmico sob a tica isolada 6.7.3 Dimensionamento dos parmetros fsico-operativos do projeto

CAPTULO 7 - PROJETO DAS OBRAS CIVIS E DOS EQUIPAMENTOS

7.1 OBRAS CIVIS 7.1.1 Barragem

7.1.1.1 Barragem de Terra 7.1.1.2 Barragem de Enrocamento 7.1.1.3 barragem de Concreto

7.1.2 Vertedouro 7.1.3 Tomada dgua 7.1.4 Canal de aduo 7.1.5 Tubulao de aduo em baixa presso 7.1.6 Cmara de carga 7.1.7 Chamin de equilbrio

7.1.7.1 Verificao da necessidade de instalao da Chamin de Equilbrio 7.7.1.2 Dimensionamento de uma Chamin de Equilbrio do tipo simples e de seo constante

7.1.8 Conduto forado 7.1.9 Tnel de aduo

7.1.9.1 Arranjos com tnel de aduo 7.1.9.2 Critrios gerais para o projeto do tnel 7.1.9.3 Critrios para o dimensionamento hidrulico do tnel 7.1.9.4 Premissas para o dimensionamento do revestimento 7.1.9.5 Mtodos construtivos

7.1.10 Casa de fora 7.1.11 Canal de fuga 7.1.12 Instrumentao

7.2 DETERMINAO FINAL DA QUEDA LQUIDA E DA POTNCIA INSTALADA 7.2.1 Estimativa das perdas de carga 7.2.2 Determinao da potncia instalada

7.3 EQUIPAMENTOS ELETROMECNICOS 7.3.1 Turbinas hidrulicas

7.3.1.1 Seleo do tipo de turbina 7.3.1.2 Turbina Pelton 7.3.1.3 Turbina Francis com caixa espiral 7.3.1.4 Turbina Francis caixa aberta 7.3.1.5 Turbina Francis dupla 7.3.1.6 Turbina Tubular "S" 7.3.1.7 Turbina Bulbo com multiplicador 7.3.1.8 Outros tipos de turbinas 7.3.1.9 Volante de inrcia 7.3.1.10 Sistema de regulao

7.3.2 Equipamentos hidromecnicos 7.3.2.1 Comportas 7.3.2.2 Grades 7.3.2.3 Vlvula de segurana

7.3.3 Equipamentos de levantamento 7.3.3.1 Ponte rolante e talha

7.3.4 Geradores 7.3.4.1 Determinao da potncia nominal 7.3.4.2 Sietema de resfriamento 7.3.4.3 Proteo contra sobretenses 7.3.4.4 Estimativa de peso 7.3.4.5 Tenso de gerao 7.3.4.6 Classe de isolamento 7.3.4.7 Valores de impedncia 7.3.4.8 Aterramento do neutro 7.3.4.9 Geradores de induo 7.3.4.10 Sistemas de excitao

7.3.5 Transformadores elevadores 7.3.6 Sistema de proteo 7.3.7 Sistema de superviso e controle 7.3.8 Sistemas auxiliares eltricos

7.3.8.1 Servios auxiliares - corrente alternada 7.3.8.2 Servios auxiliares - corrente contnua

7.3.9 Subestao 7.3.10 Interligao gerador-transformador 7.3.11 Aterramento 7.3.12 Linha de transmisso 7.3.13 Sistema de telecomunicaes

7.4 PLANEJAMENTO DA CONSTRUO E MONTAGEM 7.4.1 Desvio do rio e seqncia construtiva 7.4.2 Canteiro e acampamento 7.4.3 Esquemas de montagem 7.4.4 Estradas de acesso

7.5 OPERAO E MANUTENO 7.5.1 Operao das usinas hidreltricas 7.5.2 Manuteno das usinas hidreltricas

7.6 CUSTOS 7.6.1 Metodologia 7.6.2 Custos das obras civis

7.6.2.1 Composio de preos unitrios para execuo de obras civis 7.6.2.2 Clculo de custos nos itens diversos

7.6.3 Custos dos equipamentos eletromecnicos

CAPTULO 8 - ESTUDOS AMBIENTAIS

8.1 - INTRODUO 8.2 - ESTUDOS PRELIMINARES

8.2.1 - Levantamentos 8.2.2 - Anlise 8.2.3 - RAP Relatrio ambiental preliminar

8.3 - ESTUDOS SIMPLIFICADOS 8.3.1 - Estudos bsicos

8.3.1.1 - Geral 8.3.1.2 - Definio das reas de influncia 8.3.1.3 - Caracterizao do empreendimento 8.3.1.4 - Diagnstico ambiental 8.3.1.5 - Insero do empreendimento, identificao e avaliao dos impactos

8.3.2 - Programas ambientais detalhados 8.4 - ESTUDOS COMPLETOS

8.4.1 - EIA Estudos de impacto ambiental 8.4.1.1 - Geral 8.4.1.2 - Avaliao dos impactos ambientais

8.4.2 - RIMA Relatrio de impactos sobre o meio ambiente 8.4.3 - PBA Projeto bsico ambiental

8.5 - CUSTOS AMBIENTAIS 8.6 - LEGISLAO AMBIENTAL

8.6.1 - Principais documentos legais 8.6.2 - O processo de licenciamento ambiental

8.6.2.1 - Geral 8.6.2.2 - Licena Prvia - LP 8.6.2.3 - Licena de Instalao - LI 8.6.2.4 - Licena de Operao - LO

CAPTULO 9 - ANLISE FINANCEIRA DO EMPREENDIMENTO CAPTULO 10 - RELATTIO FINAL DO PROJETO

10.1 - ITEMIZAO DO RELATRIO FINAL 10.2 - DESENHOS - CONTEDO 10.3 - ESCALAS RECOMENDADAS

ANEXO 1 - PROGRAMAS E EXEMPLOS DE HIDROLOGIA

1 - INTRODUO 2 - CONSIDERAES GERAIS SOBRE OS PROGRAMAS QMXIMAS, REGIONALIZAO E HUT 3 - O PROGRAMA QMXIMAS 4 - O PROGRAMA REGIONALIZAO 5 - O PROGRAMA HUT 6 - PROGRAMA GRAFCHAV

6.1 - Introduo 6.1.1 - O que a curva chave 6.1.2 - O que o sistema oferece 6.1.3 - Equipamento necessrio 6.1.4 - Equipe de desenvolvimento

6.2 - Operaes bsicas 6.2.1 - Instalao do sistema 6.2.2 - Executando o GRAFCHAV 6.2.3 - O mdulo editor de dados para criar arquivos 6.2.4 - O mdulo grficos para analisar medies de descarga lquida 6.2.5 - O mdulo curva chave

6.3 - Operaes complementares 6.3.1 - A curva chave em mais de um estgio e diferentes perodos de validade 6.3.2 - O ajuste manual 6.3.3 - Extrapolao da relao cota-vazo 6.3.4 - Digita parmetros - para desenhar a curva chave

6.4 - Restries de uso 6.4.1 - Maplicabilidade do mdulo curva chave 6.4.2 - Tamanho do arquivo de entrada

7 - VAZES MNIMAS - PLANILHA DE CLCULO q7, 10 7.1 - Apresentao 7.2 - Descrio do modelo 7.3 - Utilizao 7.4 - Discusso dos resultados

ANEXO 2 EXEMPLOS DE DIMENSIONAMENTOS DIVERSOS

CANAL LATERAL COM SOLEIRA VERTEDOURA AO FINAL CHAMIN DE EQUILBRIO CONDUTO FORADO PERDA DE CARGA, QUEDA LQUIDA E POTNCIA INSTALADA

ANEXO 3 - COMPOSIO DE CUSTOS E PLANILHAS DE ORAMENTO

RELAO DE PREOS UNITRIOS COMPOSIO DE CUSTOS

PLANILHA PARA ESTIMATIVA DE CUSTOS DE EQUIPAMENTOS PLANILHA DE ORAMENTO (OPE) MODELO DE ORAMENRO COMPACTO PARA SE'S E LT'S

ANEXO 4 - LEGISLAO PERTINENTE ANEXO 5 - INTERFACE GRFICA PARA O MODELO DE SIMULAO ENERGTICA INTERBASE Introduo Reqiuisitos de hardware e software Tela principal Iniciando o Sistema INTERBASE Menu principal Arquivo Dados gerais Parmetros para o MSUI Dados das usinas Menu principal Arquivo Registros Edio da srie de vazes Ir para Pesquisa Ajuda APNDICE Descrio dos dados utilizados Informaes gerais Parmetros de simulao Dados da usina Caractersticas fsicas Caractersticas energticas Polinmios Dados de turbinas Evaporaes Srie de vazes Dados de simulao MSUI : Modelo de simulao a usinas individualizadas Objetivos Representao do sistema Operao do sistema Utilizao Resultados ANEXO 6 - FICHA TCNICA ANEXO 7 - REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ANEXO 8 - PARTICIPANTES DOS ESTUDOS

APRESENTAO

O Manual de Pequenas Centrais Hidreltricas foi editado pela primeira vez em fevereiro de 1982. Nesses dezessete anos ocorreram diversos progressos na tecnologia de projeto, notadamenteaqueles relacionados com o advento da microinformtica e de implantao de aproveitamentos hidreltricos. Alm disso, ocorreu, tambm, profunda alterao no modelo institucional do Setor 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, mais

especificadamente para centrais de at 30 MW de potncia instalada, para autoprodutor e produtor independente. Em complementao, a Resoluo no 395 da ANEEL, de 04/12/98, estabelece regrasquanto outorgao de concesso a tais usinas, considerando que os empreendimentosmantenham as caractersticas de Pequena Central Hidreltrica, conforme definido na Resoluo no

394, tambm de 04/12/98.

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

ambiental, em consonncia com a Poltica Nacional de Meio Ambiente e com os princpios e diretrizes contidos nos documentos setoriais a partir de 1986. A Lei N 9.433, de 08/01/97, queinstituiu a Poltica Nacional de Recursos Hdricos, representa um novo marco institucional no Pas e estabelece novos tipos de organizao para a gesto compartilhada do uso da gua.

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

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

atividades que devem ser desenvolvidas para a viabilizao dos projetos de Pequenas Centrais Hidreltricas, desde sua fase de identificao at sua completa implantao, incluindo, com os detalhes necessrios, os aspectos metodolgicos envolvidos.

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

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 e construo de PCHs, bem como a legislao e temas institucionais hoje vigentes no Setor Eltrico brasileiro.

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

tcnicos, bem como aos mesmos, que acompanharam e participaram dos trabalhos, aos tcnicos da ANEEL, da ELETROBRS e da COPPETEC, cujo esforo e dedicao em muito contriburam para a concretizao da presente edio das Diretrizes para Estudos e Projetos de PequenasCentrais Hidreltricas.

FIRMINO FERREIRA SAMPAIO NETO Presidente

ELETROBRS

XISTO VIEIRA FILHO Diretor de Engenharia

ELETROBRAS

CAPTULO 1 - INTRODUO OBJETIVOEste documento tem por objetivo consolidar as Diretrizes para Estudos e Projetos Bsicos de

Pequenas Centrais Hidreltricas - PCH, visando:

sistematizar os conhecimentos sobre os Estudos, Projetos e Construo de PCH, a fim de possibilitar que equipes reduzidas de tcnicos de nvel superior, empreiteiros e fabricantes/fornecedores de equipamentos, de qualquer porte, desenvolvam e implantem esses empreendimentos;

reduzir os custos dos estudos, de projetos, das obras civis, dos equipamentos e de operao e manuteno dessas centrais;

consolidar a experincia e a tecnologia nacional sobre os estudos, projetos e construo dessas centrais.

Para a realizao dos trabalhos, a ELETROBRS contratou, como uma fora tarefa, a COPPETEC, no mbito do Contrato ECV 939-97 e constituiu um Grupo de Trabalho para o devidoacompanhamento e orientao. Os trabalhos desenvolvidos, de fev/1998 a fev/1999, foramcoordenados pela rea de Normalizao e Engenharia Econmica de Novos Negcios, da Diretoria de Planejamento da ELETROBRS, que contou, nas atividades do GT, com a colaborao de tcnicos da ANEEL, CEMIG, CEMAT, CERJ, CHESF, COPEL, DME Poos de Caldas, ELETRONORTE, ELETROSUL, FURNAS, IME, CERPCH e da SRH-MMA, alm da equipe tcnica de outras reas e do CEPEL.

Estas "Diretrizes" fazem referncia, sempre que necessrio, ao Manual de Inventrio (Partio da Queda) e s Instrues para Estudos de Viabilidade da ELETROBRS / ANEEL, como se ver ao longo deste documento.

Prev-se que os principais usurios destas Diretrizes sejam engenheiros e tcnicos de nvel superior, com experincia no assunto, os quais tero facilidade de entendimento e aplicao dos conceitos e metodologias aqui apresentados. A atuao destes profissionais importante para garantir a perfeita orientao de outros profissionais envolvidos, tais como topgrafos, hidrometristas, projetistas e desenhistas que iro participar dos estudos

Alerta-se para o fato de que a forma simples, prtica e objetiva que se procurou adotar no deve ser entendida como estmulo ao excesso de simplificao, muito menos ao seu uso por leigos, e sim como um esforo de obteno de tecnologia que conduza a um custo baixo, compatvel com a realidade e as necessidades do pas.

Admite-se que os possveis interessados em implantar PCH podero consultar estas Diretrizes para terem uma idia do empreendimento que pretendam realizar, mas dele no devero fazer uso sem a assistncia de engenheiro com experincia comprovada no desenvolvimento de estudos eprojetos de obras dessa natureza.

Os tipos de PCH considerados neste documento so apresentados no Captulo 2.

O empreendedor interessado em estudar e implantar uma PCH dever conhecer:

a legislao sobre o assunto, listada no Captulo 8 e no Anexo 4 destas Diretrizes;

o Plano Decenal de Expanso do Setor Eltrico, anualmente atualizado;

o mercado de energia e as regulamentaes de comercializao do seu produto;

o roteiro de atividades necessrias e obrigatrias para os estudos e projetos de PCH (Captulo 3),

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

bastante importante, tambm, que o empreendedor tenha cincia da necessidade de proceder a 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, os rgos gestores estaduais ou nacional (Secretaria de Recursos Hdricos do Ministrio do Meio Ambiente) ou os prprios Comits de Bacias Hidrogrficas que j estiverem implantados.

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

Em bacias no inventariadas no se dever inserir uma PCH sem antes realizar-se um Estudo de Inventrio Hidreltrico, que pode ser feito de forma simplificada em bacias cuja vocao 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, ao interessado, consultar o Relatrio Anual do GTIB - ELETROBRS (Grupo de Trabalho de Informaes Bsicas para o Planejamento da Expanso da Gerao) e o SIPOT Sistema de Informao do Potencial Hidreltrico Brasileiro. A ELETROBRS mantm um "site" na Internet onde se 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-se consultar o site da ANEEL (http://www.aneel.gov.br/), Aes Governamentais Relacionadas aos Empreendimentos de Gerao de energia eltrica, o qual atualizado periodicamente.

Recomenda-se, ainda, no que diz respeito Legislao, que os usurios se mantenham atualizados 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 PCH no uma usina grande em escala reduzida. Quando determinado item de projeto assumir portesignificativo, ou uma complexidade acima da prevista nestas Diretrizes, ou ainda quando ascaractersticas fsicas do empreendimento extrapolarem as das PCH, definidas no Captulo 2, o responsvel pelos estudos dever se valer da bibliografia especializada, relacionada ao final destas Diretrizes. 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 e 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 relacionadano Anexo 7 esclarecer as dvidas suscitadas;

- todas as frmulas necessrias so fornecidas, bem como so devidamente explicadas suas grandezas 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 Pequenas Centrais Hidreltricas. Outras limitaes so ressaltadas ao longo do texto.

RETROSPECTO SOBRE OS ESTUDOS E PROJETOS DE PCH

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

Um dos objetivos destas "Diretrizes" o de consolidar a experincia e a tecnologia nacional mais atualizada sobre os estudos, projetos e construo dessas centrais. Essa tecnologia existe no pas h um sculo, aproximadamente, e foi desenvolvida atravs da implantao de um grande nmero de PCHS. O Manual de 1982 cita as informaes relacionadas a seguir.

- O Boletim no 2 do DNPM Departamento Nacional de Produo Mineral, intitulado Utilizao de Energia Eltrica no Brasil, 1941, j registrava a existncia de 888 PCHS e 1.128 pequenas unidades geradoras, com at 1.000 kW de potncia.

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

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

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

- Da mesma forma, ocorreu com a JOMECA Ltda., de So Paulo, que iniciou suas atividades em 1925.

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

Atualmente, o interesse de investidores privados por este tipo de empreendimento grande. Essa tendncia decorre das mudanas institucionais que vm ocorrendo no pas, com a privatizao das 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 PequenasCentrais Eltricas - PNCE, com o objetivo de viabilizar a implantao de usinas de gerao eltrica, de pequeno porte, de forma a suprir carncias de energia em todo o territrio nacional, com eficincia, relao custo/benefcio otimizada e com tecnologia que permita o estudo, o projeto, aconstruo/instalao, a operao e a manuteno dessas centrais de forma segura e acessvel.

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

Finalmente, cabe fazer referncia ao CERPCH Centro Nacional de Referncia em Pequenos Aproveitamentos Hidroenergtricos, criado sob os auspcios do Frum Permanente de Energias Renovveis, do Ministrio da Cincia e Tecnologia, de maneira a atender a resoluo do III Encontro para o Desenvolvimento das Energias Solar, Elica, Biomassa e Pequenas Centrais Hidreltricas. O CERPCH tem o objetivo de promover o uso dos pequenos potenciais hidrulicos, como fonte de energia, para gerao de eletricidade e outros usos. Informaes mais detalhadas podero ser

obtidas na Secretaria Executiva do CERPCH que funciona na EFEI Escola Federal de Engenharia Industrial (Itajub MG, e-mail : mailto:cerpch@cpd.efei.br; internet: http://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 faixa ampla da legislao vigente, tendo como linhas mestras a Constituio da Repblica Federativa do Brasil, de 1998, o Cdigo de guas Decreto no24.263, de 10 de julho de 1934, Lei 8.987 de 13de fevereiro de 1995, Lei 9.427 de 26 de dezembro de 1996 que instituiu ANEEL e a legislao complementar. De acordo com a Constituio Federal, os potenciais de energia hidrulica constituem bens da Unio (Captulo II, art. 20, inciso VIII). De acordo, ainda, com a Constituio, compete Unio explorar diretamente ou mediante autorizao, concesso ou permisso, o aproveitamento energtico dos cursos 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 hidreltricas com potncia instalada entre 1 MW e 30 MW e com reservatrio igual ou inferior a 3 km2 (Resoluo ANEEL 394/98), o Projeto Bsico representa a condio para a obteno da autorizao/concesso para explorao do aproveitamento hidreltrico. Para o desenvolvimento do Projeto Bsico desse aproveitamento, o interessado deve encaminhar ANEEL os documentos necessrios ao registro dos estudos em conformidade com a Resoluo ANEEL no 395 de 04 de dezembro de 1998. O Projeto Bsico deve ser elaborado de acordo com as Normas da ANEEL e atender como escopo mnimo aos procedimentos indicados nestas Diretrizes. O Relatrio Final do Projeto Bsico deve ser submetido aprovao da ANEEL para obteno da autorizao/concesso para explorao do aproveitamento hidreltrico. Os procedimentos recomendados nestas Diretrizes tm carter geral, no dependem do tipo de pessoa jurdica (empresa estatal, privada, etc.) que vai realizar o empreendimento hidreltrico, e independem da destinao da energia a ser gerada pelo potencial (autoproduo, produo independente 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 para elaborao 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, a declarao 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 do aproveitamento hidrulico. Estas Diretrizes foram elaboradas considerando o ambiente institucional vigente no incio do ano de 1999.

ATUALIZAO PERIDICA DAS DIRETRIZES

A ELETROBRS pretende realizar uma atualizao peridica destas Diretrizes. A partir de sua utilizao, no desenvolvimento de projetos de PCH, importantes crticas e sugestes de complementao deste documento sero extremamente benvindas, devendo as mesmas seremencaminhadas Diretoria de Engenharia da ELETROBRS, situada na Av. Presidente Vargas, 409 12 andar Centro CEP:20071-003, Rio de Janeiro - RJ. Durante o primeiro ano de divulgao destas Diretrizes, o apoio a usurios pode ser solicitado tambm aos endereos: rui@pec.coppe.ufrj.br fernando@cbf.lahc.ufrj.br ou campelo@esquadro.com.br

CAPTULO 2 - TIPOS DE PCHs

DEFINIO DE PCH

Na primeira edio do Manual (ELETROBRS, 1982), uma Usina Hidreltrica era considerada como uma PCH quando:

- a potncia instalada total estivesse compreendida entre 1,0 MW e 10 MW;

- a capacidade do conjunto turbina-gerador estivesse compreendida entre 1,0 MW e 5,0 MW;

- no fossem necessrias obras em tneis (conduto adutor, conduto forado, desvio de rio, etc.);

- a altura mxima das estruturas de barramento do rio (barragens, diques, vertedouro, tomadadgua, etc.) no ultrapassasse 10 m;

- a vazo de dimensionamento da tomada dgua fosse igual ou inferior a 20 m3/s.

No havia limite para a queda do empreendimento, sendo as PCH classificadas em de baixa,mdia e alta queda.

Em funo das mudanas institucionais e da legislao por que passa atualmente o pas, referidas no Captulo 1, e da experincia acumulada nos ltimos 17 anos, torna-se importante atualizar esses critrios. A Lei no 9.648, de 27/05/98, autoriza a dispensa de licitaes para empreendimentos hidreltricos de at 30 MW de potncia instalada, para Autoprodutor e Produtor Independente. A concesso ser outorgada mediante autorizao, at esse limite de potncia, desde que os empreendimentos mantenham as caractersticas de Pequena Central Hidreltrica.

A Resoluo da ANEEL 394, de 04/12/98, estabelece que os aproveitamentos comcaractersticas de PCH so aqueles que tm potncia entre 1 e 30 MW e rea inundada at 3,0 km2, para a cheia centenria. Todas as limitaes anteriores foram eliminadas.

Cabe registrar, a propsito, que alguns dos inventrios realizados por companhias de energia de porte, hoje privatizadas, ao longo dos anos de 1996 a 1998, identificaram diversos stios potencialmente atrativos, cujos arranjos de obras prevem barragens com mais de 10 m de altura e circuito adutor em tneis, em vrios casos.

Nestas Diretrizes so includos os critrios e mtodos para dimensionamento, bem como algunsaspectos sobre os processos de construo de obras civis para usinas com potncia instalada compreendida nessa faixa. Sempre que necessrio, ser feita referncia aos critrios de dimensionamento especificados nas Instrues para Estudos de Viabilidade deAproveitamentos Hidreltricos, da ELETROBRS/ANEEL, editado em abril/1997, ou s Diretrizes para Elaborao de Projeto Bsico de Usinas Hidreltricas, ou ainda a outros trabalhos especficos constantes da vasta bibliografia existente.

CENTRAIS QUANTO CAPACIDADE DE REGULARIZAO

Os tipos de PCH, quanto capacidade de regularizao do reservatrio, 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. Para essas, o usurio dever consultar a bibliografia referida nestas Diretrizes.

PCH A FIO DGUA

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

Nesse caso, despreza-se o volume do reservatrio criado pela barragem. O sistema de aduo dever ser projetado para conduzir a descarga necessria para fornecer a potncia que atenda demanda mxima. O aproveitamento energtico local ser parcial e o vertedouro funcionar na quase totalidade do tempo, extravasando o excesso de gua.

Esse tipo de PCH apresenta, dentre outras, as seguintes simplificaes:

- 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 de canal aberto, a profundidade do mesmo dever ser a menor possvel,

pois no haver a necessidade de atender s deplees;

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

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

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

PCH DE ACUMULAO, COM REGULARIZAO DIRIA DO RESERVATRIO

Esse tipo de PCH empregado quando as vazes de estiagem do rio so inferiores necessria para fornecer a potncia para suprir a demanda mxima do mercado consumidor e ocorrem com risco superiorao adotado no projeto.

Nesse caso, o reservatrio fornecer o adicional necessrio de vazo regularizada. Os estudos de regularizao diria e a metodologia para escolha da descarga de projeto so apresentados no item DIMENSIONAMENTO DOS PARMETROS FSICO-OPERATIVOS DO PROJETO.

PCH DE ACUMULAO, COM REGULARIZAO MENSAL DO RESERVATRIO

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

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 que apresente o local do aproveitamento, bem como de estudo econmico comparativo.

Para sistema de aduo longo, quando a inclinao da encosta e as condies de fundao forem favorveis construo de um canal, este tipo, em princpio, dever ser a soluo 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 nestas Diretrizes (item CHAMIN DE EQUILBRIO).

CENTRAIS QUANTO POTNCIA INSTALADA E QUANTO QUEDA DE PROJETO

As PCH podem ser ainda classificadas quanto potncia instalada e quanto queda de projeto, como mostrado na Tabela 2.1, adiante, considerando-se os dois parmetros conjuntamente, uma vez que um ou outro isoladamente no permite uma classificao adequada.

Para as centrais com alta e mdia queda, onde existe um desnvel natural elevado, a casa de fora fica situada, normalmente, afastada da estrutura do barramento.Conseqentemente, a concepo do circuito hidrulico de aduo envolve, rotineiramente, canal ou conduto de baixa presso com extenso longa.

Para as centrais de baixa queda, todavia, a casa de fora fica, normalmente, junto da barragem, sendo a aduo feita atravs de uma tomada dgua incorporada ao barramento.

CLASSIFICAO DAS PCH QUANTO POTNCIA E QUANTO QUEDA DE PROJETO CLASSIFICAO POTNCIA - P QUEDA DE PROJETO - Hd (m)

DAS CENTRAIS (kW) BAIXA MDIA ALTA MICRO P < 100 H < 15 15 < H < 50 H > 50d d d MINI 100 < P < 1.000 Hd < 20 20 < Hd < 100 Hd > 100 PEQUENAS 1.000 < P < H < 25 25 < H < 130 H > 130d d d

30.000

CAPTULO 3 - FLUXOGRAMAS DE ATIVIDADES PARA

ESTUDOS E PROJETOS

A explorao de um determinado potencial hidreltrico uma atividade sujeita a uma

srie 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, necessrio verificar se a avaliao do potencial hidreltrico pretendido est em conformidade com o que preconiza 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 Inventrio Hidreltrico, recomenda-se o desenvolvimento de tais estudos que, segundo o artigo 4 daResoluo 393 da ANEEL, em bacias hidrogrficas com vocao hidroenergtica para aproveitamentos 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 de reconhecimento fundamentando tecnicamente tal simplificao.

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

Mais importante, entretanto, do que o prprio licenciamento, deve ser a preocupao do empreendedor com as aes da usina sobre o meio ambiente e vice-versa. Uma adequada definio das medidas de ordem ambiental a serem tomadas poder promover a correta insero do empreendimento na regio e, em especial, evitar que o proprietrio tenha surpresas desagradveis futuras que resultem em problemas e custos no programados previamente. Esse assunto est apresentado de forma detalhada no Captulo 8, referente aos Estudos 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 atividades necessrias consecuo de um empreendimento como uma PCH. O Fluxograma deImplantao de uma PCH, descreve as etapas percorridas durante a implantao de uma PCH e as devidas interaes, principalmente no tocante aos estudos de engenharia, ambientais e providncias institucionais. O Fluxograma de Atividades para Estudos e Projeto Bsico 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.

A viabilidade econmica da usina no local selecionado deve ser analisada de forma expedita, como descrito no Captulo 4. Confirmada a atratividade do local, desenvolvem-se as demais atividades mostradas no Fluxograma.

Os levantamentos e estudos bsicos devero fornecer todos os subsdios necessrios para a etapa seguinte de trabalhos, relativa aos estudos de alternativas de arranjo e tipo dasestruturas do aproveitamento.

Todas as estruturas devero ser pr-dimensionadas com base nos diversos parmetros determinados ou estimados anteriormente.

Cabe destacar que os aspectos topogrficos do stio condicionam, de forma significativa, e limitam os estudos de alternativas de arranjo.

Selecionado o arranjo do aproveitamento, passa-se para a fase de projeto das obras civis e dos equipamentos eletromecnicos.

Nessa fase, ser realizado o dimensionamento final das estruturas, o que possibilitar a determinao da queda lquida com maior preciso, utilizando-se as frmulas tradicionais paraclculos das perdas de carga ao longo do circuito hidrulico de aduo.

A partir desse instante, conhecida a srie de vazes mdias mensais e a queda disponvel, sero elaborados os estudos energticos definitivos e determinada a potncia a ser instalada na PCH.

Com base na potncia a ser realmente instalada, dever ser realizado, em seguida, o dimensionamento final dos equipamentos eletromecnicos principais.

Dessa forma, o Arranjo Final do Projeto da PCH ser caracterizado. Alguns ajustes no arranjo geral da alternativa escolhida sero necessrios. Por exemplo, as dimenses do circuito de aduo e da casa de fora devero ser revisadas em funo das dimenses definitivas dos equipamentos eletromecnicos principais.

A partir da definio do Arranjo Final do Projeto, sero realizados os Estudos de Planejamento da Construo e Montagem, os Estudos Ambientais definitivos, os Estudos deManuteno e Operao. Alm desses, ser elaborada a estimativa final dos Custos do Empreendimento.

Finalmente, considerando-se o custo total do empreendimento, os quais incluiro os custos de operao e manuteno, e a energia firme a ser gerada anualmente, ser realizada a Avaliao Final do Empreendimento para confirmar a atratividade do investimento, comodescrito no Captulo 9 deste documento.

Todas essas etapas de estudos so apresentadas detalhadamente nos Captulos 4 a 8, a seguir, incluindo-se, para cada uma delas, a metodologia a ser utilizada, de acordo com as normas do Setor Eltrico.

Os procedimentos de clculo mais trabalhosos so apresentados na forma de planilhas eletrnicas, ou programas especficos para microcomputador, de fcil utilizao por todos os possveis usurios destas Diretrizes.

Os programas e exemplos de Hidrologia, a Planilha Padro de Oramento, as

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

CAPTULO 4 - AVALIAO EXPEDITA DA VIABILIDADE DA USINA NO LOCAL SELECIONADO

ADEQUABILIDADE DO LOCAL

Como citado no tem TIPOS DE PEQUENAS CENTRAIS HIDRELTRICAS, a pesquisa para seleo do melhor local para a implantao de uma PCH deve ser feita considerando-se os Estudos de Inventrio (partio de queda) de toda a bacia hidrogrfica 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 a metodologia preconizada no Manual de Inventrio da ANEEL/ELETROBRS.

Muitas vezes, porm, os estudos de inventrio no consideram locais com

pequenos potenciais, deixando de levantar stios atraentes para PCH. Em outras situaes, existem grandes potenciais aproveitveis com previso de implantao em um horizonte distante, tendo em vista seus custos ou mesmo o mercado e o correspondente interesse deempreendedores. O trecho de anlise pode ser a cabeceira de uma bacia ou segmento da bacia, cuja realidade fsico-ambiental indica o aproveitamento do seu potencial hidreltrico atravs de PCH. Nestes casos, convm a realizao de um inventrio hidreltrico simplificado para levantar os melhores stios aproveitveis.

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

requisitos: - de preferncia, deve existir no local uma queda natural acentuada que, aliada altura da barragem, nestes casos normalmente baixa, proporcionar a queda bruta aproveitvel; - no local devem existir, naturalmente, ombreiras e boas condies de fundao; - alm disso, devero existir no local, de preferncia, ou na regio, jazidas naturais de materiais de construo em quantidade e com qualidade adequada, que minimizem 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 empreendimento sobre a regio.

COLETA E ANLISE DE DADOS

Todas as informaes existentes sobre a bacia na qual ser inserida a PCH e sobre o local devem ser pesquisadas em instituies oficiais, tais como a ANEEL, a ELETROBRS, a Concessionria de Energia, a CPRM, o IBGE, o Servio Geogrfico do Exrcito, etc.

A ANEEL (http://www.aneel.gov.br/) gerencia um imprescindvel sistema de informao hidrolgica SIH, com dados hidrometeorolgicos bsicos das principais bacias hidrogrficas brasileiras. Tais dados podem ser obtidos pela Internet. O Sistema de Informao do Potencial Hidreltrico Brasileiro SIPOT, da ELETROBRS (http://www.eletrobras.gov.br/) possui dados fsicos operativos das principais usinas hidreltricas do Sistema Interligado.

Os Planos Diretores de Recursos Hdricos (PDRH) das bacias hidrogrficas devero ser consultados. At o segundo semestre de 1998, j existiam cerca de 40 (quarenta) PDRH prontos ou em elaborao.

Devem ser procurados, tambm, rgos dos governos estaduais e municipais. Alm desses, devem ser consultados os Autoprodutores, os Produtores Independentes de energia eas Concessionrias de energia eltrica que estejam desenvolvendo ou tenham projetosimplantados na regio.

Para as bacias j inventariadas, a consulta aos estudos existentes imprescindvel, com vistas insero do empreendimento em sintonia com os estudos de partio de queda j feitos, o que facilita, sobremaneira, os estudos subseqentes.

Para as bacias no inventariadas, visando-se a elaborao do estudo de inventrio simplificado, devero ser coletados dados, tais como:

- mapas diversos da regio, inclusive os rodo-ferrovirios, etc.;

- fotografias areas e mapas cartogrficos; restituies aerofotogramtricas e dados topogrficos;

- imagens de satlites;

- perfis do rio, caso disponveis;

- sistema energtico da regio;

- dados hidromtricos observados pelas instituies oficiais;

- estudos hidrolgicos porventura j realizados na bacia;

- dados geolgicos e geotcnicos, regionais e locais;

- dados ambientais sobre a regio.

Os dados coletados devem ser organizados com vistas a:

- com base no mapa da bacia hidrogrfica, conhecer o perfil do rio a ser estudado e identificar

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

- identificao das principais limitaes existentes formao de reservatrios, mesmo os de pequenas dimenses, na regio, tais como impactos sobre as zonas urbanas e rurais, rodovias e ferrovias, linhas de transmisso de energia e de telecomunicaes, reservas indgenas, 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 o empreendimento, em especial sobre as mquinas;

- verificao dos locais de lanamento de esgotos domsticos e industriais

- avaliao preliminar de possibilidades de assoreamento prximo do remanso do reservatrio 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 do melhor aproveitamento possvel do potencial energtico do curso dgua, em absoluta sintonia com o planejamento do Setor Eltrico.

AVALIAO PELIMINAR DA VIABILIDADE DO LOCAL SELECIONADO

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 da bacia/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 em tnel/canal.

Como , tem-se:

, onde:

a potncia instalada (MW);

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

eEF

Pot

tHQ

EF liqe

=1000

81,9

liqe HQEF = 0083,0

=eEF liqH

=

=t

=Q %95Q_

Q

liqH

PotFEF ce =

c

e

FEF

Pot =

Pot

cF

Em seguida, dever ser estimada a vazo de projeto do vertedouro a partir da vazo especfica da bacia (l/s/km2) Regionalizao de Vazes (Captulo 6). Esse parmetro poder ser estimado em funo de informaes de bacias com caractersticas hidrolgicas semelhantes da regio e, ainda, com base na experincia em projetos dessa natureza. ARRANJO PRELIMINAR A partir dos parmetros estimados (potncia instalada e vazo de dimensionamento do vertedouro) e com base nos aspectos topogrficos (restituio aerofotogramtrica) e geolgico-geotcnicos do local, dever ser elaborado um arranjo simplificado doaproveitamento, para efeito da estimativa de quantidades e de custos do empreendimento (Ci). IMPACTOS AMBIENTAIS Os principais impactos ambientais, incluindo as interferncias, devero ser avaliados de forma simplificada, em funo da rea inundada e de outros problemas a montante e a jusante do barramento, como, por exemplo, a questo da manuteno de vazo sanitria mnima para jusante nos casos de aproveitamentos de derivao. Todos os principais impactos devero ser orados e includos na estimativa de custos do empreendimento.

ATRATIVIDADE DO EMPREENDIMENTO

De posse dos custos aproximados de implantao da obra, dever ser feito um estudo econmico, comparando-se a implantao da PCH com outras alternativas de atendimeto ao mercado, 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 de implantao da PCH e o custo de atendimento pela outra alternativa(custo evitado). No fluxo de caixa, o custo associado implantao da PCH composto pelo investimento inicial e as despesas de O&M durante a vida til da usina. O benefcio econmico da PCH, a ser considerado neste fluxo de caixa, representado pelo custo de implantao e respectivas despesas de O&M da outra alternativa de atendimento com a qual a PCH est sendo comparada, durante o mesmo perodo de anlise. O fluxo de caixa descontado deve fornecer um valor presente lquido(VPL) positivo, indicando que o valor presente da implantao da PCH 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 do investimento, sem juros durante a construo

A taxa de desconto a ser utilizada, neste caso, dever ser a taxa de oportunidade para investimentos de infra-estrutura. Usualmente o setor eltrico tem utilizado uma taxa de desconto 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 &

0n

O&M

Cialternativa

PCHCi

PCH

O&Malternativa

Tempo

0Tempo

VPalternativa

VP

PCHaalternativ VPVPVPL =

CAPTULO 5 - LEVANTAMENTOS DE CAMPO TOPOGRFICOS Para o projeto de uma PCH, sero necessrios levantamentos topogrficos de preciso, listados a seguir, os quais devem ser realizados de acordo com a Norma NBR 13133, daABNT: - determinao da queda natural no local; - planialtimtricos das reas de implantao das estruturas previstas; - planialtimtricos das reas de emprstimo de solo, jazidas de areia e cascalho e pedreiras; - nivelamento da linha dgua do reservatrio; - cadastro jurdico das propriedades atingidas; - levantamento das propriedades atingidas para efeito de subdiviso e averbao legal. Alm desses, dever ser levantado o fundo do rio na regio de implantao das estruturas (topo-batimetria), como descrito no item LEVANTAMENTOS DE CAMPO HIDROLGICOS. A determinao da queda natural poder ser feita utilizando-se, alternativamente, a tecnologiade rastreamento de satlite GPS, a qual tem sido muito usada para locao das Referncias de Nvel (RNs) no stio da PCH, em substituio ao transporte de cotas para o local a partir de marcos topogrficos do IBGE na regio. Essa tecnologia particularmente atrativa quando os marcos do IBGE esto longe do stio, uma vez que demanda menos tempo, sem prejuzo para a preciso, e , quase sempre, mais econmica. Esses levantamentos devero ser executados por empresas especializadas, ou por profissionais autnomos qualificados, no cabendo a sua explanao nestas Diretrizes. GEOLGICOS E GEOTCNICOS Os levantamentos e estudos geolgicos e geotcnicos tm os seguintes objetivos: - investigar as condies das fundaes e ombreiras na regio das estruturas componentes do aproveitamento, bem como das encostas na vizinhana da obra; - pesquisar e caracterizar as reas de emprstimo de solo, jazidas de areia e cascalho mais prximas do stio do empreendimento; e - locais provveis para lanamento de bota-fora, instalao de canteiro e alojamento de operrios. As investigaes geolgicas e geotcnicas necessrias devem ser planejadas por tcnicos com comprovada experincia em estudos dessa natureza. As caractersticas do stio, o tipo de arranjo e o porte do aproveitamento condicionaro a extenso do programa de investigao. Os tipos de estruturas do arranjo do aproveitamento dependero, alm dos aspectos topogrficos,das condies geolgicas e geotcnicas do stio, bem como dos materiais de construo disponveis no local, como ser detalhado no tem PROJETO DAS OBRAS CIVIS E DOS EQUIPAMENTOS.

INVESTIGAO DAS FUNDAES

INVESTIGAES PRELIMINARES

Na escolha do eixo da barragem, deve-se sempre procurar locais com boas condies para a fundao e para as ombreiras das estruturas. Estudos iniciais so realizados em escritrio e incluem consultas bibliogrficas de estudos anteriores, anlises de fotografias areas (fotointerpretao) e visam o planejamento dos trabalhos de campo.

Aps esses estudos, realiza-se uma visita de reconhecimento de campo para realizao do mapeamento geolgico-geotcnico de superfcie.

Locais onde ocorreram deslizamentos recentes devem ser evitados, porque no oferecem boas condies de suporte. O macio, por ser pouco consolidado, tem baixa resistncia e alta permeabilidade.

Locais que sofreram desmatamentos intensos, onde a vegetao muito rala ou inexistente, associados a encostas ngremes, podem sofrer, na poca de chuvas intensas e/ou prolongadas, processo erosivo do terreno natural. Nesses locais, o reservatrio, cuja capacidade quase sempre pequena, pode ficar sujeito deposio de grandes volumes de material slido, o que pode comprometer sua vida til, devido ao assoreamento, em pouco tempo, o que no desejvel.

Fundaes permeveis, onde ocorrem bancos de areia e cascalho ou rochas com fraturas na direo do fluxo do rio, devero ser pesquisadas atravs de investigaes especficas (sondagens a trado e poos).

Os macios rochosos muito fraturados, porm sos, servem como fundao para as estruturas. Nesses casos, o tratamento da fundao deve prever a execuo de cortinas de injees de calda de cimento de impermeabilizao.

Todas as ocorrncias de turfa ou argila orgnica (escura) devem ser perfeitamente identificadas e delimitadas atravs de sondagens. Esses terrenos so inadequados como suporte para fundaes ou como fonte de material de construo.

EXECUO DE SONDAGENS

A prtica em estudos e projetos de aproveitamentos hidreltricos tem mostrado que a execuo de um programa mesmo que mnimo de sondagens, diretas ou indiretas (ssmica), para investigao das fundaes, sempre necessria.

A execuo das sondagens, bem como a amostragem, deve ser sempre realizada por empresas especializadas, de acordo com as Normas da ABNT, ou da ABGE - Associao Brasileira de Geologia de Engenharia (consultar ANEXO 5) no cabendo repeti-las nestas Diretrizes.

O programa de investigaes e sua extenso, quantidade e os tipos de furos - a Trado, Poos ou Trincheiras, a Percusso e Rotativas, sero definidas em funo do diagnstico das

condies geolgicas do stio. Cabe destacar que as informaes obtidas devero ser suficientes 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, ser necessria a execuo, ao longo do furo de sondagem, de ensaios especficos para cada horizonte. 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, a cada 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 devero ser executados de acordo com as Normas da ABGE.

Nos locais onde ocorrerem escavaes de porte ser necessrio realizar ensaios especiais de laboratrio, em amostras indeformadas, para a determinao dos parmetros de resistncia e de deformabilidade. Mesmo procedimento ser necessrio para a caracterizao dos 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.

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 de uma anlise tctil-visual e ensaios de caracterizao. A realizao de ensaios especiais, para determinao 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 varia em funo do teor de argila existente no material. A presena desse mineral, dependendo de seu tipo, confere ao solo mais ou menos plasticidade. Na bibliografia referente ao assunto,relacionada ao final destas Diretrizes, encontram-se grficos e tabelas que permitem selecionar o material de melhor trabalhabilidade. Normalmente, os materiais de baixa a mdia plasticidade so os mais indicados.

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

Da mesma forma, os materiais granulares, areias e cascalhos, devero ser classificados atravs de anlise tctil-visual e ensaios de caracterizao, visando constatar sua adequabilidade para uso nos filtros e transies das barragens de terra e terra-enrocamento e como agregado para concreto. Esses materiais devero se apresentar totalmente limpos e livres de impurezas, como por exemplo 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 de barramento. O agregado grado, brita ou cascalho, dever ter dureza suficiente para resistir ao impacto de golpes de martelo e no se desagregar quando exposto a ciclos dirios de molhagem e secagem 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, sua composio mineralgica determinada, atravs da realizao de, pelo menos, uma lmina petrogrfica. Esse ensaio tem por objetivo avaliar a possibilidade da ocorrncia de minerais que possam reagir com os lcalis do cimento, o que no desejvel. Esse assunto dever ser avaliado por especialistas em Tecnologia de Concreto e Geologia.

DETERMINAO DOS VOLUMES

O volume de material estimado multiplicando-se a rea da fonte de material pela profundidade mdia explorvel estimada ou determinada por sondagens expeditas.

A profundidade mdia das fontes de material estimada realizando-se uma malha de furos exploratrios ao longo da rea demarcada. O espaamento dos furos varia entre 20 e 100 m, em funo das dimenses e topografia da rea, e do volume necessrio.

No caso das reas de emprstimo de solo, executam-se poos de inspeo (PIs) ou sondagens a trado (STs). Para cada horizonte, alm da espessura, devero ser definidas as caractersticas dos materiais encontrados.

No caso de jazidas de areia, executa-se uma malha de sondagens a varejo, que consiste na cravao por uma pessoa, sem impacto, de uma haste metlica lisa, por exemplo - ferro de construo de 1/2 polegada. As profundidades atingidas em cada ponto devem ser anotadas.

Cabe registrar que o custo do metro cbico de explorao de uma jazida de areia na obra deve ser comparado quele de alguma jazida em explorao comercial na regio.

Cabe ainda registrar que, na ausncia de jazidas de materiais arenosos, pode ser usada, alternativamente, areia artificial, obtida como subproduto da britagem do material rochoso.

A pesquisa de material ptreo ficar sempre condicionada qualidade e quantidade do excedente de rocha das escavaes obrigatrias. Caso essas escavaes no atendam s necessidades da obra, devero ser investigadas fontes potenciais - pedreiras. A profundidade do topo rochoso dever ser estimada atravs de sondagens geofsicas.

Nessas investigaes, devero ser considerados os seguintes aspectos:

- sanidade da rocha;

- cobertura da camada de estril sobre o macio rochoso, isto , solo ou rocha muito

alterada, que dificulta e encarece os custos de explorao;

- a frente de ataque, emboque da escavao, para explorao dever ser ampla o suficiente

para a entrada de mquinas e equipamentos para explorao do material;

- ocorrncia de gua.

HIDROLGICOS

SERVIOS DE HIDROMETRIA

O estudo da vazo de um curso d'gua exige a instalao de uma "Estao Fluviomtrica", onde sero feitas regularmente observaes de altura do nvel d'gua e realizadas 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 de medio 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, pelo menos, os seguintes critrios:

- o acesso ao local de implantao da estao dever ser permanente, a fim de que no haja interrupo na operao da mesma; - o trecho do rio onde se localizar a estao dever ser reto e, se possvel, tendo a jusante

uma queda ou corredeira. Entretanto, na seo de medio de vazo, o escoamento dever ser 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 estanqueidade da 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 extenso definida por um ponto de incio (PI) e um de fim (PF), onde so efetuadas as medies de descarga lquida. Atravs desses pontos de referncia, reconstitudo o alinhamento da seo transversal, a cada campanha, e levantadas a partir do PI as distncias horizontais s margens 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 pontos extremos 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 uma vez por semana, durante o perodo chuvoso, e quinzenal durante o perodo seco, abrangendo pelo menos um ciclo hidrolgico. Deve-se instruir o observador da rgua para sempre entrar

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

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. Na medio 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 verticais pode ser feita sobre ela prpria. Em rios maiores, a medio feita em embarcaes, com o molinete suspenso em um cabo de ao.

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

Detalhes dos procedimentos para realizao da medio podem ser encontrados nas Normas e Recomendaes Hidrolgicas - Anexos I, II e III, publicao do Ministrio das Minas e Energia - Departamento Nacional de guas e Energia Eltrica - DNAEE, 1970. As normas foram estabelecidas pelo Decreto no 60852, de 14 de junho de 1967.

Cota Fluviomtrica

A rgua de leitura dever estar localizada na seo de medio ou prxima desta, na margem do rio, em posio vertical, fixada a uma estrutura de apoio simples, suficientemente slida e estvel. Recomenda-se o uso de rgua em alumnio anodizado, com escala centimtrica estampada, com comprimento (lances) de 1,0 m, admitindo-se at 2(dois) lances sucessivos por rgua de leitura. O "zero" da rgua dever ficar abaixo do nvel mnimo a que possam 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 a presena de um operador na realizao de tarefas de manuteno e troca de materiais, tais como papel para grficos, penas, tinta, etc.

Operao

A estao dever ter um observador que, de modo geral, morador da regio. Esse observador ser treinado para efetuar as leituras de rgua e lhe ser fornecida uma caderneta de 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 observador dever marcar com uma pequena estaca a altura atingida. Neste caso ou ainda se a rgua tombar, desgarrar ou precisar de reparos, caber ao observador comunicar imediatamente o ocorrido 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 fim de facilitar os nivelamentos peridicos. As RR.NN. devero ser, preferencialmente,

constitudas de parafusos, vergalhes ou calotas de bronze, chumbadas em blocos de concreto. Havendo no local afloramentos de rochas ou ento estruturas artificiais, estas podero ser aproveitadas para fixao das RRNN, contanto que sejam suficientemente elevadas 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 do aparelho 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.

MEDIES SEDIMENTOMTRICAS Durante a realizao das campanhas hidromtricas, descritas no tem SERVIOS DE HIDROMETRIA, sugere-se que, no mesmo perodo e na mesma freqncia, sejam realizadas campanhas sedimentomtricas. Alm disto, a regio dever ser inspecionada para identificao de atividades de explorao de areia e argila. Dever ser prevista a coleta de gua para anlise da concentrao de sedimentos em suspenso e de amostragem do material do leito, a fim de se possibilitar a caracterizao do transporte de sedimentos da bacia, pelo menos durante um ciclo hidrolgico, at o local do barramento. A metodologia de coleta das amostras de gua, do material do leito, da anlise laboratorial destes parmetros, bem como o clculo das descargas slidas, deve seguir o preconizado em bibliografia especializada listada em REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS" AMBIENTAIS Os levantamentos de campo necessrios para os Estudos Ambientais so apresentadosdetalhadamente 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.

CAPTULO 6 - ESTUDOS BSICOS ESTUDOS TOPOGRFICOS

Os estudos topogrficos, a partir dos dados do local, levantados como especificado no Captulo 5, compreendero:

- a elaborao da base cartogrfica em escala adequada ao desenvolvimento do projeto,como, por exemplo, 1:1000; - a determinao da queda bruta disponvel no local; - o levantamento do perfil do rio no trecho de interesse; - o levantamento da curva cota x rea e da curva cota x volume do reservatrio, se for necessrio; - locao das estruturas; - locao dos furos de sondagem; - locao do reservatrio.

GEOLGICOS E GEOTCNICOS Os estudos geolgicos e geotcnicos compreendero:

- a definio dos projetos de escavao e tratamento das fundaes; - a caracterizao completa dos materiais naturais de construo disponveis nas jazidas mais prximas do stio do empreendimento; - para barragens de terra ou enrocamento, com alturas superiores a 10 m,

devero ser realizados estudos de estabilidade, como descrito no tem PROJETOS DAS OBRAS CIVIS E DOS EQUIPAMENTOS.

Os estudos de balanceamento de materiais so includos no item PLANEJAMENTO DA CONSTRUO E MONTAGEM.

Como citado anteriormente, na escolha do eixo da barragem, deve-se sempre procurar locais com boas condies para a fundao e para as ombreiras das estruturas. Fundaes permeveis, onde ocorrem bancos de areia ou cascalho, devem ser analisadas com muito cuidado, em funo de sua alta permeabilidade. Os macios rochosos muito fraturados, sos, servem como fundao para as estruturas. Nesses casos, o tratamento da fundao deve prever a execuo de cortinas de injeo de calda de cimento.

As reas com turfa ou argila escura, orgnica, em princpio, no servem como fundao, por serem muito pouco resistentes e muito compressveis.

Em princpio, como tambm citado anteriormente, toda obra deve ser executada com os materiais disponveis no local, o que significa dizer que o projeto dever ser adaptado aos mesmos. Os materiais (solos, areias, cascalho e rocha) devero existir em quantidade e com a qualidade requerida.

Com relao qualidade, destaca-se que os materiais devero ser caracterizados observando-se o disposto nas Normas da ABNT pertinentes, como descrito no Captulo anterior. Quanto suficincia dever ser levantado o balano de materiais para verificar se o volume til de cada tipo de fonte no mnimo 50% maior que o volume necessrio para as obras.

HIDROLGICOS

CARACTERIZAO FISIOGRFICA DA BACIA

Vrios aspectos fisiogrficos da bacia, tais como rea, permetro, forma, densidade de drenagem, declividade do rio, tempo de concentrao, cobertura vegetal, uso, ocupao e relevo, auxiliam na interpretao dos resultados dos estudos hidrolgicos e permitem estabelecer relaes e comparaes com outras bacias conhecidas. Esses aspectos tm influncia 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 a definio de regies hidrologicamente homogneas, conceito de carter um tanto subjetivo e que 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 superfcie contida entre seus divisores topogrficos. obtida atravs de planimetria clssica ou processos computacionais, em plantas de localizao, e expressa, comumente, em km2 ou ha.

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 para uma bacia circular ideal ele igual a 1,0. Desde que outros fatores no interfiram, quanto mais prximo da unidade for o ndice de compacidade maior ser a potencialidade de ocorrncia 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'gua principal, desde a foz at a cabeceira mais distante, prxima do divisor de guas da bacia.

APKc 28,0=

Ento:

, onde:

L comprimento axial da bacia, ou comprimento total do curso dgua principal, em km;

A rea de drenagem da bacia, em km2.

O ndice de conformao relaciona a forma da bacia com um retngulo. Numa bacia estreita e longa, a possibilidade de ocorrncia de chuvas intensas cobrindo, ao mesmo tempo,toda sua extenso, menor que em bacias largas e curtas. Desta forma, para bacias demesmo tamanho, ser menos sujeita a enchentes aquela que possuir menor fator de forma.

Densidade de Drenagem

A densidade de drenagem, Dd, a relao entre o comprimento total dos cursos d'gua de uma bacia e a sua rea total. Este ndice fornece uma indicao da eficincia da drenagem, ou seja, da maior ou menor velocidade com que a gua deixa a bacia hidrogrfica. Este ndice no considera a capacidade de vazo dos cursos dgua que, no caso de ser insuficiente, pode vir a provocar um efeito de represamento, reduzindo a eficincia de drenagem.

, onde:

LT comprimento total dos cursos d'gua da bacia, em km;

A rea de drenagem da bacia, em km2.

Desde que outros fatores no interfiram, se numa bacia houver um nmero grande de tributrios, tal que a densidade de drenagem seja superior a 3,5 km/km2, o deflvio atingir rapidamente o curso d'gua principal e haver, provavelmente, picos de enchentes altos e deflvios de estiagem baixos. Diz-se que essas bacias so bem drenadas. Quando este ndice for da ordem de 0,5 km/km2, a drenagem considerada pobre.

Declividade do Rio

A velocidade de escoamento de um rio depende da declividade dos canais fluviais.Quanto maior a declividade, maior ser a velocidade de escoamento e mais pronunciados eestreitos sero os hidrogramas das enchentes. Foi considerada para este Manual a declividade mdia, obtida dividindo-se o desnvel entre a nascente e a foz pela extenso total do curso d'gua principal.

, onde:

S declividade mdia, em m/km;

H diferena entre cotas do ponto mais afastado e o considerado, em m;

2LAK f =

AL

D Td =

LHS =

L comprimento axial da bacia, ou, comprimento total do curso dgua principal, em m.

Tempo de Concentrao

O tempo de concentrao mede o tempo necessrio para que toda a bacia contribua para o escoamento superficial numa seo considerada, ou seja, o tempo em que a gota que se precipita no ponto mais distante da seo transversal considerada de uma bacia, leva paraatingir essa seo. Para o clculo do tempo de concentrao da bacia envoltria ao empreendimento, recomenda-se a adoo da frmula do Soil Conservation Service:

, onde:

tempo de concentrao, em horas;

H diferena entre cotas do ponto mais afastado e o considerado, em m; L comprimento axial da bacia, ou comprimento total do curso dgua principal, em km.

385,03

95,0

=

HLtc

ct

CURVA-CHAVE

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

Aos pares de valores leitura e vazo, ajusta-se uma curva que deve ser monotonamente crescente, sem singularidades e com concavidade voltada para cima. Ela poder ainda apresentar pontos de inflexo no caso de ocorrer uma mudana de controle ou uma mudana sbita 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 leituras de rgua. Dispe-se, geralmente, de poucas medies em leituras altas, quando ocorrem as cheias. 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 as descargas no foram medidas. Para tanto, necessrio o conhecimento do comportamento dos parmetros geomtricos e hidrulicos nesses intervalos de cotas. Os mtodos de extrapolao mais simplificados so descritos a seguir.

Mtodo logartmico: mtodo simples, aplicvel em rios com seo transversal muito regular e com um nico controle. As medies devem ser plotadas em papel di-log, onde o trecho 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 determinar o valor de ho que 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 hidrulico pode ser considerado igual profundidade mdia do escoamento. O mtodo apresenta a

( )bohhaQ = .

oh

)log()log(log ohhbaQ +=

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 medies disponveis, pode ser prolongada at o valor do fator geomtrico correspondente cota mxima 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 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS).

Alm disto, no tem PROGRAMAS E EXEMPLOS DE HIDROLOGIA, apresenta-se o manual do programa GRAFCHAV, tambm disponvel em meio magntico. Este programa foi desenvolvido pelo Laboratrio de Hidrologia da COPPE/UFRJ num convnio com a Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais - CPRM. A Diretoria de Hidrologia e Gesto Territorial da CPRM gentilmente cedeu uma verso preliminar do programa.

IRACQ =

ICRA

Q=

RAQ

IC

( )RAfQ =

SRIES DE VAZES MDIAS MENSAIS

Dever ser estabelecida para o local do aproveitamento uma srie de vazes mdias mensais derivada de uma srie histrica de um posto localizado no mesmo curso dgua ou na 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 tenham registros inferiores ao mnimo desejado, sugere-se a adoo das sries de vazes mdias mensais disponveis no Sistema de Informao do Potencial Hidreltrico Brasileiro - SIPOT da ELETROBRS (www.eletrobras.gov.br), que possui srie de dados a partir de 1931, para possveis correlaes e extenso dos histricos.

Recomenda-se, tambm, a verificao, junto ANEEL (http://www.aneel.gov.br/), da existncia de sries de descargas consistidas, alm dos dados bsicos como sries de cotas limnimtricas, medies de descargas, fichas de inspeo das estaes fluviomtricas, para dvidas, reviso e aprofundamento dos estudos de consistncia e homogeneizao dos dados fluviomtricos, iniciada na fase de Avaliao Expedita.

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

Em algumas situaes, poder ser necessria a gerao de uma srie histrica de vazes mdias dirias, como, por exemplo: reservatrios com pequena regularizao em nvel dirio, 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, sejam efetuadas 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 de vazes ser gerada aplicando-se a curva-chave do local em estudo. Se a distncia entre as rguas for muito grande, alerta-se para o fato de que melhores correlaes podero ser obtidas considerando-se os tempos de concentrao de cada uma das sees, ou seja, a defasagem no tempo. A correlao entre nveis dgua so equaes do tipo:

, onde:

22

11 QA

AQ =

bNAaNA += 21

NA1 nvel dgua no local de interesse, em m;

NA2 nvel dgua no posto existente, em m;

a e b constantes da reta.

CURVAS DE DURAO/PERMANNCIA

A curva de permanncia relaciona a vazo ou nvel dgua de um rio com a sua probabilidade de ocorrerem valores iguais ou superiores. Ela pode ser estabelecida com baseem valores dirios, semanais ou mensais para todo o perodo da srie histrica disponvel, ou ainda, se necessrio, para cada ms do ano.

Essas curvas permitiro a identificao de valores caractersticos de nveis ou vazes associados a diferentes probabilidades de permanncia no tempo, importantes para estudos de 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, que preconiza o estabelecimento de intervalos de classe de vazes ou nveis dgua. Esses intervalos 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 oclculo 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=Nvd

P ii

if

Do resultado deste procedimento elaborada uma curva relacionando a vazo, em m3/s, com o tempo, em %, conforme pode se observar na Figura 1.

Figura 1 - Curva de Permanncia de Vazes no Tempo

Desta curva podem ser obtidos os valores de permanncia de vazes no tempo. Dentre estes, destacam-se as seguintes vazes caractersticas:

Q(5%), Q(50%), Q(90%) e Q(95%).

Regionalizao da curva de permanncia

No caso da impossibilidade da gerao de srie de vazes para o local do aproveitamento, sejam dirias ou mensais, sugere-se a regionalizao dos valores caractersticos de porcentagem do tempo, a parti