Trabalho PCH’s

7/31/2019 Trabalho PCHs

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PCHs

Pequenas Centrais Hidreltricas

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PCHs

Grupo:

Diego Alves Pereira

Guilherme Gonalves

2012

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Pequenas Centrais Hidreltricas


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Histria das PCHs no Brasil

O aparecimento das primeiras centrais geradoras deenergia eltrica no Brasil ocorreu entre 1880 e 1900, a fim deatender s necessidades dos servios pblicos de iluminao e

de atividades econmicas, como minerao, beneficiamento deprodutos agrcolas, indstria txtil e serrarias. Neste perodo, acapacidade instalada no Brasil multiplicou-se por 178 vezes,passando de 61 kW para 10.850 kW, dos quais 53%correspondiam a pequenas centrais hidreltricas.

Durante a dcada de 1920, a capacidade geradorainstalada foi duplicada, sendo que, em 1920, dos 475,7 MWinstalados, cerca de 77,8% j eram de origem hdrica.

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O crescimento acelerado da demanda e da oferta de energiacontinuou at 1940, porm em taxas menores que o da dcadaanterior. Nesta poca, a gerao era voltada a sistemas isolados, sendoque a maioria dos empreendimentos consistia em pequenas centraishidreltricas. Durante esse perodo, o setor eltrico era dominado por

empresas privadas de origem estrangeira.

As primeiras intenes governamentais no sentido deestimular a implantao de PCHs ocorreram na dcada de 1980,quando o Governo Federal lanou o Programa Nacional de PequenasCentrais Hidreltricas (PNPCH) com o objetivo de atender sistemas

isolados da regio norte do pas, envolvendo discusses, cursos eestudos tcnicos sobre o assunto. Porm, os resultados no foramconsistentes, principalmente devido opo pela gerao em grandesblocos, a inexistncia de dficit energtico devido recessoeconmica nacional, entre outros.

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As PCHs foram definidas atravs da portaria do DNAEE n.109, de 24 de novembro de 1982, pelas seguintes caractersticas:

Operao em regime de fio d'gua ou de regularizao diria;

Proviso de barragens e vertedouros com altura mxima de 10 m; Sistema adutor formado apenas por canais a cu aberto e/ou

tubulaes, no utilizando tneis;

Suas estruturas hidrulicas de gerao devem prever, no mximo,uma vazo turbinvel de 20m3/s;

Dotao de unidades geradoras com potncia individual de at5MW;

Potncia total instalada de at 10MW.5


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Definio de PCH

Com a criao da Agncia Nacional de Energia Eltrica ANEEL, em 1996, a regulamentao do setor passa a ser umaatribuio da ANEEL. Que por meio da Resoluo n. 394, de 04 dedezembro de 1998, revogou as Portarias 125 e 136 do DNAEE eestabeleceu novos critrios para o enquadramento de

empreendimentos hidreltricos na condio de Pequenas CentraisHidreltricas. Desse modo, passaram a ser consideradas PCHs osaproveitamentos hidreltricos com as seguintes caractersticas:

Potncia igual ou superior a 1,0 MW e igual ou inferior a 30,0 MW.

rea total de reservatrio igual ou inferior a 3,0 km2

Cota d'gua associada vazo de cheia com tempo de recorrnciade 100 anos.

Em 2003 a ANEEL atravs da Resoluo 652 altera a rea doreservatrio. Caso o limite de 3,0 km2 seja excedido, o aproveitamentoainda ser considerado com caractersticas de PCH se forem atendidaspelo menos duas condies:

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Definio de PCH

FrmulaQue a inequao abaixo seja satisfeita:

Nessa expresso a rea no poder exceder 13,0 km2, reamxima da maior parte dos reservatrios das PCH da regionorte/nordeste, sendo agora definida pelo nvel d'gua mximonormal montante do barramento. A queda bruta dada peladiferena entre os nveis d'gua mximo normal de montante e normalde jusante.

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Definio de PCH

Reservatrio

Cujo dimensionamento, comprovadamente, foi baseadoem outros objetivos que no o de gerao de energia eltricadever ter essa condio comprovada junto a Agncia Nacionalde guas - ANA, aos Comits de Bacias Hidrogrficas, aos rgosde gesto de recursos hdricos e ambientais junto aos Estados;de acordo com suas respectivas competncias.

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Tipos de PCHs

Quanto Capacidade de Regularizao:

a fio dgua;

De acumulao, com regularizao diria do reservatrio;

De acumulao, com regularizao mensal do reservatrio.

Quanto ao Sistema de Aduo

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.9


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Classificao das PCHs

Quanto Potncia e Quanto Queda de Projeto

O manual de Pequenas Centrais Hidreltricas classifica asPCHs conforme a prxima tabela:

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Classificao das PCHs

J segundo CERPCH h uma sugesto de reclassificaode acordo com a tabela seguir:

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Equipamentos das PCHs

Barragem

Tem a funo de reter a gua para um determinado fim,criando, artificialmente um desnvel. No caso das PCHs a barragem notem a funo de acumulao, mas sim de desviar parte da vazo do rio

as estruturas de aduo.Estas caractersticas definem a forma de operao da central,que a operao a fio d'gua.As barragens podem ser construdas com os mais diversos tipos demateriais como terra, pedras, concreto, e alvenaria de tijolos oupedras e podem ser obras simples, como no caso das microcentrias, ou

complexas e caras como no caso das PCHs, so de forma geral aestrutura mais cara de uma PCH.Uma barragem quando construda deve satisfazer duas

condies:- Ter estabilidade para qualquer condio de carga;- Apresentar grau de estanqueidade compatvel com sua vida til e

riscos assumidos.

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Vista Parcial da Barragem e ReservatrioPCH Santa LauraFaxinal dos Guedes (SC)

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Reservatrios

So os lagos formados pelo barramento de Central hidreltrica,exigem especial ateno por seus aspectos energticos e ambientais.

Suas caractersticas so consequncia natural do barramento do cursod'gua e da topografia montante deste barramento.

O posicionamento da barragem, a fixao de sua altura eo consequente volume do reservatrio um estudo tcnico eeconmico que envolve, entre outros, os aspectos de meioambiente, mercado, volume de regularizao e localizao datomada d'gua.

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Reservatrio da PCH ParacambiParacambi, Itagua e Pira - Rio de Janeiro

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Equipamentos das PCHs Canal de Aduo e Conduto Forado

O canal de aduo e o conduto forado tm por funo levar a guaem direo casa de mquinas.

O nvel da gua no final do canal de aduo e no reservatrio praticamente o mesmo, havendo apenas uma pequena diferena parafazer com que a gua saia do reservatrio e se dirija para o final do canalde aduo. No final do canal de aduo est localizada a estrutura quechamamos de cmara de carga, que a interface entre o canal de aduo eo conduto forado.

A tubulao forada interliga o final do canal de aduo com a casa

de mquinas. Nesta tubulao possvel o desenvolvimento de presso, edesta forma nela que o desnvel existente e necessrio para construode uma central hidreltrica comea a ser aproveitado. A tubulao foradafica apoiada sobre blocos de pedra ou concreto, chamados de blocos desustentao, e engastada (presa) a outros blocos que so chamados deblocos de ancoragem, dos quais sempre existe pelo menos dois, um no

incio e outro no final da tubulao.

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Canal de Aduo17


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Conduto Forado

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Tubulao da PCH Ninho da guia - Rio Santo Antnio - MG19


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Turbinas Hidrulicas

Existem dois tipos de turbinas hidrulicas: as de ao e as dereao. Na primeira a energia hidrulica disponvel transformadaem energia cintica para, depois de incidir nas ps do rotor,

transformar-se em mecnica: tudo isto ocorre a pressoatmosfrica. J na turbina de reao, o rotor completamentesubmergido na gua, com o escoamento da gua ocorre umadiminuio de presso e de velocidade entre a entrada e a sada dorotor.

No Brasil, os fabricantes nacionais mais conhecidos secontentam em oferecer modelos padronizados dos tipos: Pelton,Francis e Hlice. Recentemente, baseados em projetosdesenvolvidos no exterior, passaram a oferecer a Kaplan e suasderivaes como: Bulbo, "S" e Tubular.

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Turbinas Hidrulicas

Algumas empresas voltaram seus interesses ao mercadodas PCHs, procurando desenvolver modelos de turbinas

hidrulicas para fabricao em srie. Poucas empresas, notradicionais no mercado, trabalham exclusivamente com aMichell-Banki, a maioria concentra suas atividades nas clssicas:Pelton, Francis e Hlice, deixando os caros rotores Kaplan parauma fase posterior, quando o mercado assim o permitir. Em caso

das instalaes exigirem este ltimo tipo, os projetos geralmenteso importados das sedes de origem do fornecedor.

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Turbina Hidrulica PCH Engenheiro Jos Gelzio da Rocha.

(3 turbinas tipo FRANCIS, rotor simples, eixo horizontal, modelo FH140 e seus agregados).

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Regulador de Velocidade

A funo original do regulador de velocidade manter ogrupo gerador (Turbina+Gerador) em rotao constante a fim de

que a frequncia da tenso gerada seja mantida em seu valornominal, atuando. Para tanto sobre a vazo da turbina. Como apotencia gerada funo direta da vazo turbinada, o reguladordesempenha tambm o papel de controlador da potncia ativagerada.

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Regulador de Velocidade

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Geradores

O gerador responsvel pela converso da energia mecnicafornecida pela turbina, em energia eltrica.

Os geradores de centrais hidreltricas podem ser sncronos ouassncronos. Os geradores sncronos, de maior aceitao ehistoricamente mais utilizados, so mquinas eltricas que trabalhamcom velocidade constante e igual velocidade sncrona, que umafuno da freqncia da tenso gerada e do nmero de pares de plosdo rotor.

Estes geradores so capazes de produzir tanto energia ativa

como energia reativa, mediante o fornecimento de energia no eixoatravs de uma mquina primria e da excitao de um enrolamentode campo localizado no rotor dos mesmos. Devido versatilidadeoperativa e elevados rendimentos na converso de energia, cujosvalores podem chegar a 97%, so estes amplamente utilizados emgeradores de centrais.

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Gerador

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Painel de Medio e Painel de Proteo

A complexidade do sistema de medio funo dapotncia e custos do grupo gerador. Em pequenos gruposgeradores, como nas microcentrais, a medio de tenso,

corrente do estator e frequncia so suficientes.Para grupos geradores maiores interessante saber as

temperaturas (de mancais e enrolamentos), velocidade, tensoe corrente de excitao, vazes, presses, entre outrasgrandezas.

O painel de proteo monitora o funcionamento dogrupo gerador, promovendo automaticamente, seudesligamento em caso de problemas. Da mesma forma que opainel de medio.

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Painel de Medio

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Painel de Proteo

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Subestao Elevadora

As subestaes elevadoras permitem o aumento datenso gerada. Visando diminuir a corrente econsequentemente a espessura dos condutores e as perdas.

Esta atividade comumente utilizada para facilitar o transporteda energia, diminuio das perdas do sistema e melhorias noprocesso de isolamento dos condutores.

O valor mximo de tenso de gerao est limitado emtorno de 13,8[KV], visto que para tenses superiores a esta aespessura do isolamento comea a ficar muito grande, anulandoa economia conseguida com a reduo do dimetro doscondutores.

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Substao Elevadora

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1 Reservatrio;2 Barragem de Concreto;

3 Vertedouro;

4Tomada dgua;

5 Barragem de Terra;

6 Canal de Aduo;

7 Cmara de Carga;

8 Conduto Forado;9 Blocos de Apoio e Ancoragem;

10 Casa de Mquinas;

11 Canal de Fuga ou Restituio;

12 Leito Original do Rio;

13 Rio Normal;

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Fatores que Afetam o Custo de

uma PCHOs custos diretos podem ser definidos como:

Aquisio de terrenos e benfeitorias, gastos com relocaes

e aes socioambientais;

Estruturas e benfeitorias (Barragem, Casa de Fora, Circuito

de Aduo, Estruturas de Desvio, Vertedouro, entre outros

rgos anexos);

Turbinas e geradores; Diversos equipamentos eletromecnicos;

Estradas de rodagem, de ferro, entre outros. 34


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uma PCHOs custos indiretos so definidos como:

Custos de implantao do canteiro de obras;

Custos de operao e manuteno do canteiro de obras;

Engenharia;

Administrao do proprietrio.

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uma PCHDistribuio percentual das contas das OPEs em funo da

regio do Brasil.

A partir deste trabalho possvel perceber que mais dametade dos custos de implantao de PCHs est concentradonos itens que englobam a barragem e estruturas adutoras eturbinas e geradores. 36


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Avaliao do Potncia Energtico

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Pela avaliao do Plano Decenal de Expanso de energia a potnciainstalada para PCH em 2020 ser de 6447MW, isso significa um aumentode 53% em relao a 2012.

Figura do PDE-2020


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Avaliao Econmico - Energtico

Com o financiamento do BNDES, com juros baixos e longosprazos para pagar, o governo federal d incentivos para asfontes alternativas serem instaladas no Brasil.

Conforme decreto federal 5.025 de 2004, o governo federalinstituiu o Proinfa, Programa de Incentivo a fontes alternativasde energia eltrica, que tinha o objetivo de aumentar a matrizenergtica brasileira, com foco em Fontes Elicas, Biomassa ePCHs.

O Proinfa d descontos na taxa de utilizao do sistema,iseno de impostos dentre outras vantagens. 38


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Estudos Ambientais

39Figura do Livro Diretrizes para E. e P. para PCH


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Estudos Ambientais

Relatrios necessrios:

Estudos Preliminares ou RAP (Relatrio Ambiental Preliminar)

Caracterizao da usina e do reservatrio

Diagnstico preliminar dos danos ambientais

EIA (Estudo de Impacto Ambiental)

Avaliar a viabilidade ambiental

Coletar dados sobre a regio de alagamento e obrasAvaliar as transformaes que ocorrero na rea

Programas para evitar ou minimizar dos danos ambientais40


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Estudos Ambientais

Relatrios necessrios:

RIMA (Relatrio de Impactos sobre o Meio Ambiente)

Esse relatrio um documento elaborado a partir da EIA,

podendo ser considerado um resumo deste.

PBA (Projeto Bsico Ambiental)

No mnimo deve conter os itens abaixo:

Recuperao de reas degradadasComunicao social

Gerenciamento e Controle dos Impactos Ambientais41


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Situao Atual Brasileira

42Tabela do Site da Aneel atualizada em 21/10/2012


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Situao Atual Brasileira

As PCHs no Brasil, com um total de 426 usinas instaladas,participam com 3,46% do total de gerao do Brasil, com umtotal de 4,211 GW de energia. E clicando no link PCH, mostratodas as usinas, com informaes de localizao e potncia

gerada.

Na tabela vemos as usinas em construo e as que j possuemoutorgas para serem construdas. Com isso a potnciainstalada saltar para 6,5 GW.

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Vantagens e Desvantagens

Vantagens

Custo acessvel

Menor impacto ambientalMenor prazo de implementao.

Facilidades oferecidas pela legislao

Disposio das concessionrias em comprar a energia excedente.

Incentivos legais.

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Vantagens e Desvantagens

Desvantagens

Custo mais alto do MW produzido

Riscos hidrolgicos

Impacto ambiental

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Concluso

Depois do Proinfa, os investimentos em PCHs aumentaram deforma significativa e a previso que aumente ainda mais, emtorno de 53% em 8 anos.

O licenciamento ambiental, problemas com a falta de gua emmeses de seca e a burocracia ainda dificulta o investimentonesse setor.

Mas as vantagens superam as desvantagens e os investimentosem PCHs, como uma fonte de energia alternativa vivel.

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Bibliografia

Tolmasquim, Mauricio, Fontes Renovveis de Energia no Brasil,Editora Intercincia, RJ, 2003.

Eletrobrs, Diretrizes para Estudos e Projetos de PCH, Ministrio dasMinas e Energia, 2000.

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http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/capacidadebrasil.asp, acessado dia 21/10/2012.

http://www.mme.gov.br/programas/proinfa/, acessado dia

21/10/2012. http://www.cerpch.unifei.edu.br/not01.php?id=2433, acessado dia

21/10/2012.

http://www.brde.com.br/media/brde.com.br/doc/estudos_e_pub/Informe%20Sobre%20PCHs.pdf, acessado dia 21/10/2012.

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