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Descrição de uma PCHTRANSCRIPT
UNIVERSIDADE DA INTEGRACcedilAtildeO INTERNACIONAL DA LUSOFONIA AFRO-BRASILEIRACENTRO DE TECNOLOGIAS E DESENVOLVIMENTO SUTENTAacuteVEL
ENGENHARIA DE ENERGIASLABORATOacuteRIO DE BIOMASSA
ALYSSON CHRISTIAN DIAS CUNHAEVERTON RODRIGUE DOS SANTOS
FRANCISCO ALDEMARIO MORAIS DA SILVAFRANCISCO GUILHERME MENESES COSTA
FRANCISCO LUCILAcircNIO DA SILVA EVANGELISTA
PROJETO DE UMA PEQUENA CENTRAL HIDRELEacuteTRICA
ACARAPE-CE
03 DE DESEMBRO DE 2015
ALYSSON CHRISTIAN DIAS CUNHAEVERTON RODRIGUE DOS SANTOS
FRANCISCO ALDEMARIO MORAIS DA SILVAFRANCISCO GUILHERME MENESES COSTA
FRANSCISO LUCILAcircNIO DA SILVA EVANGELISTA
PROJETO DE UMA PEQUENA CENTRAL HIDRELEacuteTRICA
Projeto apresentado como requisito para obtenccedilatildeo de nota parcial na disciplina Optativas I - Pequenas Centrais Hidreleacutetricas do curso de Engenharia de Energias da Universidade da Integraccedilatildeo Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira
Professor Dr Maacuterio Fernandes Biague
ACARAPE2015
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO3
2 OBJETIVOS5
3 JUSTIFICATIVA6
4 METODOLOGIA7
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO10
51 Determinaccedilatildeo dos componentes15
6 CONCLUSOtildeES21
REFEREcircNCIAS22
3
1 INTRODUCcedilAtildeO
Na implementaccedilatildeo de uma Pequena Central Hidreleacutetrica eacute necessaacuterio um estudo
completo da bacia hidrograacutefica que se pretende implantar a PCH Para a realizaccedilatildeo do estudo
da bacia eacute necessaacuterio determinar vaacuterios fatores para que seja possiacutevel dimensionar os
componentes baacutesicos de uma PCH como vazatildeo
A bacia hidrograacutefica compotildee-se basicamente superfiacutecies vertentes e de uma rede
de drenagem formada por um curso de aacutegua que conflui ateacute resultar em um leito uacutenico no
exutoacuterio (TOCCI 2009)
O gerenciamento de uma bacia hidrografia eacute de suma importacircncia conhecer as
suas caracteriacutesticas e variaacuteveis possibilita o homem faze uso controlado e adequado do
potencial hidroloacutegico de uma bacia hidrograacutefica A delimitaccedilatildeo de uma bacia eacute feita com
objetivo de estudar o ciclo hidroloacutegico dento de uma aacuterea delimitada que eacute a bacia
O comportamento hidroloacutegico de uma bacia hidrograacutefica eacute funccedilatildeo de suas
caracteriacutesticas morfoloacutegicas ou seja aacuterea forma topografia geologia solo cobertura
vegetal etc A fim de entender as inter-relaccedilotildees existentes entre esses fatores de forma e os
processos hidroloacutegicos de uma bacia hidrograacutefica torna-se necessaacuterio expressar as
caracteriacutesticas da bacia em termos quantitativos (LIMA 2006)
Para entender o funcionamento de uma bacia faz-se necessaacuterio determinar alguns
paracircmetros como por exemplo Aacuterea comportamento dos rios fator de forma densidade de
drenagem coeficiente de compacidade comprimento da bacia numero de rios declividade
dos rio principal sinuosidade do rio principal etc Neste trabalho satildeo determinados alguns dos
paracircmetros citados para uma bacia hidrograacutefica situada na divisatildeo das regiotildees de Tauaacute e
Parambu
Uma das variaacuteveis mais importantes quando se pretende avaliar uma bacia eacute a
determinaccedilatildeo da Aacuterea pois a maioria dos outros paracircmetros depende dela A determinaccedilatildeo da
aacuterea deve ser feita com muito rigor deve-se utilizar das mais variadas formas de tecnologias
existente para que o caacutelculo da aacuterea seja cada vez mais preciso No entanto para fazer o
caacutelculo da aacuterea eacute necessaacuterio uma delimitaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Segundo a ANEEL (1998) ldquoPCH eacute definida como toda usina hidreleacutetrica de
pequeno porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW de potecircncia
instalada e ldquoaacuterea total do reservatoacuterio igual ou inferior a 30 km quadradosrdquo A Tabela 1
demostra a classificaccedilatildeo das PCH quanto agrave potecircncia e agrave queda de projeto
4
Tabela-1-Iacutendices e equaccedilotildees
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
De acordo com Nilton (2009) a ideia de implantaccedilatildeo de uma PCH para ser
colocada em praacutetica depende de uma criteriosa anaacutelise e de conhecimento da aacuterea onde seraacute
instalado a PCH um projeto de alta confiabilidade que aponte o potencial inventariado e
avalie detalhadamente os pontos sujeitos a danos incitantes de irregularidades que afete direta
ou indiretamente o meio ambiente ou a populaccedilatildeo da regiatildeo Diversos itens compotildeem o
elenco sujeito a essas anaacutelises como culturas agriacutecolas pastagens bioacutetipos florestais
vegetaccedilatildeo arboacuterea natildeo nativa pequenas propriedades rurais brejos nascentes e rios
As PCH tornaram-se mais atraentes por se tratar de energia alternativa e limpa
com potecircncia de acordo com a resoluccedilatildeo nordm 394 - 04-12- 1998 da ANEEL-Agecircncia Nacional
de Energia Eleacutetrica PCH (Pequena Central Hidreleacutetrica) eacute toda usina hidreleacutetrica de pequeno
porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW Aleacutem disso a aacuterea
do reservatoacuterio deve ser inferior a 3 kmsup2 Esse tipo de hidreleacutetrica eacute utilizado principalmente
em rios de pequeno e meacutedio porte que possuam desniacuteveis significativos durante seu percurso
gerando potecircncia hidraacuteulica suficiente para movimentar as turbinas Uma PCH tiacutepica
normalmente opera a fio daacutegua isto eacute o reservatoacuterio natildeo permite a regularizaccedilatildeo do fluxo d
aacutegua (ABREU 2008)
5
2 OBJETIVOS
Realizar um estudo da bacia hidrograacutefica escolhida e analisar a viabilizaccedilatildeo de
uma implementaccedilatildeo de componentes baacutesicos de uma Pequena Central Hidreleacutetrica (PCH)
como turbinas e geradores eleacutetricos adequados com o potencial da bacia estudada
6
3 JUSTIFICATIVA
Diante da necessidade do consumo de energia eleacutetrica para regiatildeo em estudo e o
potencial da bacia hidrograacutefica estudada viu-se que eacute possiacutevel aproveitar os recursos hiacutedricos
da bacia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica Diante desse fato realizou-se um estudo de
caracterizaccedilatildeo da bacia e o dimensionamento baacutesico para uma pequena central hidreleacutetrica
7
4 METODOLOGIA
A delimitaccedilatildeo da bacia em questatildeo foi feita utilizando-se o software ArcGIS onde
foi feita a delimitaccedilatildeo por observaccedilotildees das cotas e comportamento da rede de drenagem essas
informaccedilotildees foram obtidas atraveacutes de shaps dai foi criado um novo shap de poliacutegonos que
representou formato da bacia De posse da delimitaccedilatildeo da bacia pode-se calcular aacuterea
periacutemetro quantidades de rios comprimento do rio principal distancia do exutoacuterio ao fim da
bacia seguindo o rio principal todos estes paracircmetros foram obtidos utilizando-se o ArcGIS
O calculo de outros paracircmetro como coeficiente de compacidade densidade de
drenagem sinuosidade do rio principal declividade do rio principal e etcforam
determinadas por meio do software Excel utilizando as equaccedilotildees prescritas na teoria que estatildeo
mostradas na tabela abaixo
Tabela-2-Iacutendices e equaccedilotildees
Iacutendices Equaccedilotildees
Coeficiente de compacidade (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Fator de forma (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Densidade de drenagem (mmsup2)D=
LtA
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m)
Lr=A
4 L0
Sinuosidade (-) S= LLtal
Fonte Autor
Foi feito uma analise da declividade do rio principal para verificar como ele se
comportava no decorrer da bacia foram calculados por trecircs meacutetodos e exemplificados em
graacutefico para ver qual melhor representava a declividade do rio Os meacutetodos foram chamados
de declividade meacutedia D1 D2 e D3
Outra variaacutevel estudada na bacia hidroloacutegica foi evapotranspiraccedilatildeo esta foi
calculada utilizando o meacutetodo de thornthwaite Para o calculo do meacutetodo de Thornthwaite
foram utilizados dados de temperatura e nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo levando em
8
consideraccedilatildeo tambeacutem o numero de dias para cada mecircs os valores de temperatura e de horas
de insolaccedilatildeo satildeo tabelados de acordo com as coordenadas geograacuteficas foi calculado a
evapotranspiraccedilatildeo mensal e anual de acordo com as seguintes equaccedilotildees
ETP=16lowastF clowast(TI )a
a=675lowast10minus8lowastI 3minus771lowast10minus5+001791lowastI+0492
F c=( h12 )lowast( n30 )I=sum
1
12
i
i=(T 1
5 )1541
Onde
ETP Evapotranspiraccedilatildeo
Fc Fator de correccedilatildeo
h Nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo
n Nuacutemero de dias do mecircs
T Temperatura
I Iacutendice de calor anual
I iacutendice mensal calculado com base na temperatura meacutedia do mecircsa albedo
Foi considerado que a latitude 8deg desta maneira pode-se determinar a temperatura
e o numero de horas de insolaccedilatildeo que satildeo tabelados
Tambeacutem foi determinado a analise de consistecircncia onde pegou-se dados de
precipitaccedilatildeo de postos que tem influencia direta nos dados de precipitaccedilatildeo bacia os dados e
localizaccedilatildeo destes postos foram obtidos por meio do site da funceme Os postos analisados
foram o de Tauaacute Parambu e Marrecas a serie de dados analisados estatildeo exemplificados na
tabela abaixo
Tabela-3- Serie de dados pluviomeacutetricos
ANO PARAMBU TAUAacute MARRECAS1999 647 4161 61672000 654 5793 51552001 505 4191 19612002 616 4383 37012003 5888 5863 63522004 937 5558 8103
9
2005 784 4681 59412006 690 5095 4802007 828 4796 34842008 1107 7756 78432009 7559 5849 6374
Fonte Autor
Por fim foi construiacutedo um Hidroacutegrafa sinteacutetico para a bacia pelo meacutetodo de
Snyder este meacutetodo se baseia no tempo de pico no tempo de base e na vasatildeo de pico
Para escolha da turbina foi utilizado meacutetodos encontrados na literatura como por
exemplo a anaacutelise graacutefica Para determinaccedilatildeo da turbina e do gerador eleacutetrico calculou-se a
potecircncia nominal da bacia para produccedilatildeo de energia eleacutetrica para a escolha dos determinados
equipamentos
Logo apoacutes determinou-se a corrente eleacutetrica da linha transmissatildeo do gerador para
a subestaccedilatildeo que se pretende elevar a tensatildeo Dessa forma levou-se em consideraccedilatildeo a
potecircncia nominal calculada para determinaccedilatildeo da corrente
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
ALYSSON CHRISTIAN DIAS CUNHAEVERTON RODRIGUE DOS SANTOS
FRANCISCO ALDEMARIO MORAIS DA SILVAFRANCISCO GUILHERME MENESES COSTA
FRANSCISO LUCILAcircNIO DA SILVA EVANGELISTA
PROJETO DE UMA PEQUENA CENTRAL HIDRELEacuteTRICA
Projeto apresentado como requisito para obtenccedilatildeo de nota parcial na disciplina Optativas I - Pequenas Centrais Hidreleacutetricas do curso de Engenharia de Energias da Universidade da Integraccedilatildeo Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira
Professor Dr Maacuterio Fernandes Biague
ACARAPE2015
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO3
2 OBJETIVOS5
3 JUSTIFICATIVA6
4 METODOLOGIA7
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO10
51 Determinaccedilatildeo dos componentes15
6 CONCLUSOtildeES21
REFEREcircNCIAS22
3
1 INTRODUCcedilAtildeO
Na implementaccedilatildeo de uma Pequena Central Hidreleacutetrica eacute necessaacuterio um estudo
completo da bacia hidrograacutefica que se pretende implantar a PCH Para a realizaccedilatildeo do estudo
da bacia eacute necessaacuterio determinar vaacuterios fatores para que seja possiacutevel dimensionar os
componentes baacutesicos de uma PCH como vazatildeo
A bacia hidrograacutefica compotildee-se basicamente superfiacutecies vertentes e de uma rede
de drenagem formada por um curso de aacutegua que conflui ateacute resultar em um leito uacutenico no
exutoacuterio (TOCCI 2009)
O gerenciamento de uma bacia hidrografia eacute de suma importacircncia conhecer as
suas caracteriacutesticas e variaacuteveis possibilita o homem faze uso controlado e adequado do
potencial hidroloacutegico de uma bacia hidrograacutefica A delimitaccedilatildeo de uma bacia eacute feita com
objetivo de estudar o ciclo hidroloacutegico dento de uma aacuterea delimitada que eacute a bacia
O comportamento hidroloacutegico de uma bacia hidrograacutefica eacute funccedilatildeo de suas
caracteriacutesticas morfoloacutegicas ou seja aacuterea forma topografia geologia solo cobertura
vegetal etc A fim de entender as inter-relaccedilotildees existentes entre esses fatores de forma e os
processos hidroloacutegicos de uma bacia hidrograacutefica torna-se necessaacuterio expressar as
caracteriacutesticas da bacia em termos quantitativos (LIMA 2006)
Para entender o funcionamento de uma bacia faz-se necessaacuterio determinar alguns
paracircmetros como por exemplo Aacuterea comportamento dos rios fator de forma densidade de
drenagem coeficiente de compacidade comprimento da bacia numero de rios declividade
dos rio principal sinuosidade do rio principal etc Neste trabalho satildeo determinados alguns dos
paracircmetros citados para uma bacia hidrograacutefica situada na divisatildeo das regiotildees de Tauaacute e
Parambu
Uma das variaacuteveis mais importantes quando se pretende avaliar uma bacia eacute a
determinaccedilatildeo da Aacuterea pois a maioria dos outros paracircmetros depende dela A determinaccedilatildeo da
aacuterea deve ser feita com muito rigor deve-se utilizar das mais variadas formas de tecnologias
existente para que o caacutelculo da aacuterea seja cada vez mais preciso No entanto para fazer o
caacutelculo da aacuterea eacute necessaacuterio uma delimitaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Segundo a ANEEL (1998) ldquoPCH eacute definida como toda usina hidreleacutetrica de
pequeno porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW de potecircncia
instalada e ldquoaacuterea total do reservatoacuterio igual ou inferior a 30 km quadradosrdquo A Tabela 1
demostra a classificaccedilatildeo das PCH quanto agrave potecircncia e agrave queda de projeto
4
Tabela-1-Iacutendices e equaccedilotildees
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
De acordo com Nilton (2009) a ideia de implantaccedilatildeo de uma PCH para ser
colocada em praacutetica depende de uma criteriosa anaacutelise e de conhecimento da aacuterea onde seraacute
instalado a PCH um projeto de alta confiabilidade que aponte o potencial inventariado e
avalie detalhadamente os pontos sujeitos a danos incitantes de irregularidades que afete direta
ou indiretamente o meio ambiente ou a populaccedilatildeo da regiatildeo Diversos itens compotildeem o
elenco sujeito a essas anaacutelises como culturas agriacutecolas pastagens bioacutetipos florestais
vegetaccedilatildeo arboacuterea natildeo nativa pequenas propriedades rurais brejos nascentes e rios
As PCH tornaram-se mais atraentes por se tratar de energia alternativa e limpa
com potecircncia de acordo com a resoluccedilatildeo nordm 394 - 04-12- 1998 da ANEEL-Agecircncia Nacional
de Energia Eleacutetrica PCH (Pequena Central Hidreleacutetrica) eacute toda usina hidreleacutetrica de pequeno
porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW Aleacutem disso a aacuterea
do reservatoacuterio deve ser inferior a 3 kmsup2 Esse tipo de hidreleacutetrica eacute utilizado principalmente
em rios de pequeno e meacutedio porte que possuam desniacuteveis significativos durante seu percurso
gerando potecircncia hidraacuteulica suficiente para movimentar as turbinas Uma PCH tiacutepica
normalmente opera a fio daacutegua isto eacute o reservatoacuterio natildeo permite a regularizaccedilatildeo do fluxo d
aacutegua (ABREU 2008)
5
2 OBJETIVOS
Realizar um estudo da bacia hidrograacutefica escolhida e analisar a viabilizaccedilatildeo de
uma implementaccedilatildeo de componentes baacutesicos de uma Pequena Central Hidreleacutetrica (PCH)
como turbinas e geradores eleacutetricos adequados com o potencial da bacia estudada
6
3 JUSTIFICATIVA
Diante da necessidade do consumo de energia eleacutetrica para regiatildeo em estudo e o
potencial da bacia hidrograacutefica estudada viu-se que eacute possiacutevel aproveitar os recursos hiacutedricos
da bacia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica Diante desse fato realizou-se um estudo de
caracterizaccedilatildeo da bacia e o dimensionamento baacutesico para uma pequena central hidreleacutetrica
7
4 METODOLOGIA
A delimitaccedilatildeo da bacia em questatildeo foi feita utilizando-se o software ArcGIS onde
foi feita a delimitaccedilatildeo por observaccedilotildees das cotas e comportamento da rede de drenagem essas
informaccedilotildees foram obtidas atraveacutes de shaps dai foi criado um novo shap de poliacutegonos que
representou formato da bacia De posse da delimitaccedilatildeo da bacia pode-se calcular aacuterea
periacutemetro quantidades de rios comprimento do rio principal distancia do exutoacuterio ao fim da
bacia seguindo o rio principal todos estes paracircmetros foram obtidos utilizando-se o ArcGIS
O calculo de outros paracircmetro como coeficiente de compacidade densidade de
drenagem sinuosidade do rio principal declividade do rio principal e etcforam
determinadas por meio do software Excel utilizando as equaccedilotildees prescritas na teoria que estatildeo
mostradas na tabela abaixo
Tabela-2-Iacutendices e equaccedilotildees
Iacutendices Equaccedilotildees
Coeficiente de compacidade (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Fator de forma (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Densidade de drenagem (mmsup2)D=
LtA
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m)
Lr=A
4 L0
Sinuosidade (-) S= LLtal
Fonte Autor
Foi feito uma analise da declividade do rio principal para verificar como ele se
comportava no decorrer da bacia foram calculados por trecircs meacutetodos e exemplificados em
graacutefico para ver qual melhor representava a declividade do rio Os meacutetodos foram chamados
de declividade meacutedia D1 D2 e D3
Outra variaacutevel estudada na bacia hidroloacutegica foi evapotranspiraccedilatildeo esta foi
calculada utilizando o meacutetodo de thornthwaite Para o calculo do meacutetodo de Thornthwaite
foram utilizados dados de temperatura e nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo levando em
8
consideraccedilatildeo tambeacutem o numero de dias para cada mecircs os valores de temperatura e de horas
de insolaccedilatildeo satildeo tabelados de acordo com as coordenadas geograacuteficas foi calculado a
evapotranspiraccedilatildeo mensal e anual de acordo com as seguintes equaccedilotildees
ETP=16lowastF clowast(TI )a
a=675lowast10minus8lowastI 3minus771lowast10minus5+001791lowastI+0492
F c=( h12 )lowast( n30 )I=sum
1
12
i
i=(T 1
5 )1541
Onde
ETP Evapotranspiraccedilatildeo
Fc Fator de correccedilatildeo
h Nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo
n Nuacutemero de dias do mecircs
T Temperatura
I Iacutendice de calor anual
I iacutendice mensal calculado com base na temperatura meacutedia do mecircsa albedo
Foi considerado que a latitude 8deg desta maneira pode-se determinar a temperatura
e o numero de horas de insolaccedilatildeo que satildeo tabelados
Tambeacutem foi determinado a analise de consistecircncia onde pegou-se dados de
precipitaccedilatildeo de postos que tem influencia direta nos dados de precipitaccedilatildeo bacia os dados e
localizaccedilatildeo destes postos foram obtidos por meio do site da funceme Os postos analisados
foram o de Tauaacute Parambu e Marrecas a serie de dados analisados estatildeo exemplificados na
tabela abaixo
Tabela-3- Serie de dados pluviomeacutetricos
ANO PARAMBU TAUAacute MARRECAS1999 647 4161 61672000 654 5793 51552001 505 4191 19612002 616 4383 37012003 5888 5863 63522004 937 5558 8103
9
2005 784 4681 59412006 690 5095 4802007 828 4796 34842008 1107 7756 78432009 7559 5849 6374
Fonte Autor
Por fim foi construiacutedo um Hidroacutegrafa sinteacutetico para a bacia pelo meacutetodo de
Snyder este meacutetodo se baseia no tempo de pico no tempo de base e na vasatildeo de pico
Para escolha da turbina foi utilizado meacutetodos encontrados na literatura como por
exemplo a anaacutelise graacutefica Para determinaccedilatildeo da turbina e do gerador eleacutetrico calculou-se a
potecircncia nominal da bacia para produccedilatildeo de energia eleacutetrica para a escolha dos determinados
equipamentos
Logo apoacutes determinou-se a corrente eleacutetrica da linha transmissatildeo do gerador para
a subestaccedilatildeo que se pretende elevar a tensatildeo Dessa forma levou-se em consideraccedilatildeo a
potecircncia nominal calculada para determinaccedilatildeo da corrente
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO3
2 OBJETIVOS5
3 JUSTIFICATIVA6
4 METODOLOGIA7
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO10
51 Determinaccedilatildeo dos componentes15
6 CONCLUSOtildeES21
REFEREcircNCIAS22
3
1 INTRODUCcedilAtildeO
Na implementaccedilatildeo de uma Pequena Central Hidreleacutetrica eacute necessaacuterio um estudo
completo da bacia hidrograacutefica que se pretende implantar a PCH Para a realizaccedilatildeo do estudo
da bacia eacute necessaacuterio determinar vaacuterios fatores para que seja possiacutevel dimensionar os
componentes baacutesicos de uma PCH como vazatildeo
A bacia hidrograacutefica compotildee-se basicamente superfiacutecies vertentes e de uma rede
de drenagem formada por um curso de aacutegua que conflui ateacute resultar em um leito uacutenico no
exutoacuterio (TOCCI 2009)
O gerenciamento de uma bacia hidrografia eacute de suma importacircncia conhecer as
suas caracteriacutesticas e variaacuteveis possibilita o homem faze uso controlado e adequado do
potencial hidroloacutegico de uma bacia hidrograacutefica A delimitaccedilatildeo de uma bacia eacute feita com
objetivo de estudar o ciclo hidroloacutegico dento de uma aacuterea delimitada que eacute a bacia
O comportamento hidroloacutegico de uma bacia hidrograacutefica eacute funccedilatildeo de suas
caracteriacutesticas morfoloacutegicas ou seja aacuterea forma topografia geologia solo cobertura
vegetal etc A fim de entender as inter-relaccedilotildees existentes entre esses fatores de forma e os
processos hidroloacutegicos de uma bacia hidrograacutefica torna-se necessaacuterio expressar as
caracteriacutesticas da bacia em termos quantitativos (LIMA 2006)
Para entender o funcionamento de uma bacia faz-se necessaacuterio determinar alguns
paracircmetros como por exemplo Aacuterea comportamento dos rios fator de forma densidade de
drenagem coeficiente de compacidade comprimento da bacia numero de rios declividade
dos rio principal sinuosidade do rio principal etc Neste trabalho satildeo determinados alguns dos
paracircmetros citados para uma bacia hidrograacutefica situada na divisatildeo das regiotildees de Tauaacute e
Parambu
Uma das variaacuteveis mais importantes quando se pretende avaliar uma bacia eacute a
determinaccedilatildeo da Aacuterea pois a maioria dos outros paracircmetros depende dela A determinaccedilatildeo da
aacuterea deve ser feita com muito rigor deve-se utilizar das mais variadas formas de tecnologias
existente para que o caacutelculo da aacuterea seja cada vez mais preciso No entanto para fazer o
caacutelculo da aacuterea eacute necessaacuterio uma delimitaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Segundo a ANEEL (1998) ldquoPCH eacute definida como toda usina hidreleacutetrica de
pequeno porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW de potecircncia
instalada e ldquoaacuterea total do reservatoacuterio igual ou inferior a 30 km quadradosrdquo A Tabela 1
demostra a classificaccedilatildeo das PCH quanto agrave potecircncia e agrave queda de projeto
4
Tabela-1-Iacutendices e equaccedilotildees
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
De acordo com Nilton (2009) a ideia de implantaccedilatildeo de uma PCH para ser
colocada em praacutetica depende de uma criteriosa anaacutelise e de conhecimento da aacuterea onde seraacute
instalado a PCH um projeto de alta confiabilidade que aponte o potencial inventariado e
avalie detalhadamente os pontos sujeitos a danos incitantes de irregularidades que afete direta
ou indiretamente o meio ambiente ou a populaccedilatildeo da regiatildeo Diversos itens compotildeem o
elenco sujeito a essas anaacutelises como culturas agriacutecolas pastagens bioacutetipos florestais
vegetaccedilatildeo arboacuterea natildeo nativa pequenas propriedades rurais brejos nascentes e rios
As PCH tornaram-se mais atraentes por se tratar de energia alternativa e limpa
com potecircncia de acordo com a resoluccedilatildeo nordm 394 - 04-12- 1998 da ANEEL-Agecircncia Nacional
de Energia Eleacutetrica PCH (Pequena Central Hidreleacutetrica) eacute toda usina hidreleacutetrica de pequeno
porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW Aleacutem disso a aacuterea
do reservatoacuterio deve ser inferior a 3 kmsup2 Esse tipo de hidreleacutetrica eacute utilizado principalmente
em rios de pequeno e meacutedio porte que possuam desniacuteveis significativos durante seu percurso
gerando potecircncia hidraacuteulica suficiente para movimentar as turbinas Uma PCH tiacutepica
normalmente opera a fio daacutegua isto eacute o reservatoacuterio natildeo permite a regularizaccedilatildeo do fluxo d
aacutegua (ABREU 2008)
5
2 OBJETIVOS
Realizar um estudo da bacia hidrograacutefica escolhida e analisar a viabilizaccedilatildeo de
uma implementaccedilatildeo de componentes baacutesicos de uma Pequena Central Hidreleacutetrica (PCH)
como turbinas e geradores eleacutetricos adequados com o potencial da bacia estudada
6
3 JUSTIFICATIVA
Diante da necessidade do consumo de energia eleacutetrica para regiatildeo em estudo e o
potencial da bacia hidrograacutefica estudada viu-se que eacute possiacutevel aproveitar os recursos hiacutedricos
da bacia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica Diante desse fato realizou-se um estudo de
caracterizaccedilatildeo da bacia e o dimensionamento baacutesico para uma pequena central hidreleacutetrica
7
4 METODOLOGIA
A delimitaccedilatildeo da bacia em questatildeo foi feita utilizando-se o software ArcGIS onde
foi feita a delimitaccedilatildeo por observaccedilotildees das cotas e comportamento da rede de drenagem essas
informaccedilotildees foram obtidas atraveacutes de shaps dai foi criado um novo shap de poliacutegonos que
representou formato da bacia De posse da delimitaccedilatildeo da bacia pode-se calcular aacuterea
periacutemetro quantidades de rios comprimento do rio principal distancia do exutoacuterio ao fim da
bacia seguindo o rio principal todos estes paracircmetros foram obtidos utilizando-se o ArcGIS
O calculo de outros paracircmetro como coeficiente de compacidade densidade de
drenagem sinuosidade do rio principal declividade do rio principal e etcforam
determinadas por meio do software Excel utilizando as equaccedilotildees prescritas na teoria que estatildeo
mostradas na tabela abaixo
Tabela-2-Iacutendices e equaccedilotildees
Iacutendices Equaccedilotildees
Coeficiente de compacidade (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Fator de forma (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Densidade de drenagem (mmsup2)D=
LtA
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m)
Lr=A
4 L0
Sinuosidade (-) S= LLtal
Fonte Autor
Foi feito uma analise da declividade do rio principal para verificar como ele se
comportava no decorrer da bacia foram calculados por trecircs meacutetodos e exemplificados em
graacutefico para ver qual melhor representava a declividade do rio Os meacutetodos foram chamados
de declividade meacutedia D1 D2 e D3
Outra variaacutevel estudada na bacia hidroloacutegica foi evapotranspiraccedilatildeo esta foi
calculada utilizando o meacutetodo de thornthwaite Para o calculo do meacutetodo de Thornthwaite
foram utilizados dados de temperatura e nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo levando em
8
consideraccedilatildeo tambeacutem o numero de dias para cada mecircs os valores de temperatura e de horas
de insolaccedilatildeo satildeo tabelados de acordo com as coordenadas geograacuteficas foi calculado a
evapotranspiraccedilatildeo mensal e anual de acordo com as seguintes equaccedilotildees
ETP=16lowastF clowast(TI )a
a=675lowast10minus8lowastI 3minus771lowast10minus5+001791lowastI+0492
F c=( h12 )lowast( n30 )I=sum
1
12
i
i=(T 1
5 )1541
Onde
ETP Evapotranspiraccedilatildeo
Fc Fator de correccedilatildeo
h Nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo
n Nuacutemero de dias do mecircs
T Temperatura
I Iacutendice de calor anual
I iacutendice mensal calculado com base na temperatura meacutedia do mecircsa albedo
Foi considerado que a latitude 8deg desta maneira pode-se determinar a temperatura
e o numero de horas de insolaccedilatildeo que satildeo tabelados
Tambeacutem foi determinado a analise de consistecircncia onde pegou-se dados de
precipitaccedilatildeo de postos que tem influencia direta nos dados de precipitaccedilatildeo bacia os dados e
localizaccedilatildeo destes postos foram obtidos por meio do site da funceme Os postos analisados
foram o de Tauaacute Parambu e Marrecas a serie de dados analisados estatildeo exemplificados na
tabela abaixo
Tabela-3- Serie de dados pluviomeacutetricos
ANO PARAMBU TAUAacute MARRECAS1999 647 4161 61672000 654 5793 51552001 505 4191 19612002 616 4383 37012003 5888 5863 63522004 937 5558 8103
9
2005 784 4681 59412006 690 5095 4802007 828 4796 34842008 1107 7756 78432009 7559 5849 6374
Fonte Autor
Por fim foi construiacutedo um Hidroacutegrafa sinteacutetico para a bacia pelo meacutetodo de
Snyder este meacutetodo se baseia no tempo de pico no tempo de base e na vasatildeo de pico
Para escolha da turbina foi utilizado meacutetodos encontrados na literatura como por
exemplo a anaacutelise graacutefica Para determinaccedilatildeo da turbina e do gerador eleacutetrico calculou-se a
potecircncia nominal da bacia para produccedilatildeo de energia eleacutetrica para a escolha dos determinados
equipamentos
Logo apoacutes determinou-se a corrente eleacutetrica da linha transmissatildeo do gerador para
a subestaccedilatildeo que se pretende elevar a tensatildeo Dessa forma levou-se em consideraccedilatildeo a
potecircncia nominal calculada para determinaccedilatildeo da corrente
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
3
1 INTRODUCcedilAtildeO
Na implementaccedilatildeo de uma Pequena Central Hidreleacutetrica eacute necessaacuterio um estudo
completo da bacia hidrograacutefica que se pretende implantar a PCH Para a realizaccedilatildeo do estudo
da bacia eacute necessaacuterio determinar vaacuterios fatores para que seja possiacutevel dimensionar os
componentes baacutesicos de uma PCH como vazatildeo
A bacia hidrograacutefica compotildee-se basicamente superfiacutecies vertentes e de uma rede
de drenagem formada por um curso de aacutegua que conflui ateacute resultar em um leito uacutenico no
exutoacuterio (TOCCI 2009)
O gerenciamento de uma bacia hidrografia eacute de suma importacircncia conhecer as
suas caracteriacutesticas e variaacuteveis possibilita o homem faze uso controlado e adequado do
potencial hidroloacutegico de uma bacia hidrograacutefica A delimitaccedilatildeo de uma bacia eacute feita com
objetivo de estudar o ciclo hidroloacutegico dento de uma aacuterea delimitada que eacute a bacia
O comportamento hidroloacutegico de uma bacia hidrograacutefica eacute funccedilatildeo de suas
caracteriacutesticas morfoloacutegicas ou seja aacuterea forma topografia geologia solo cobertura
vegetal etc A fim de entender as inter-relaccedilotildees existentes entre esses fatores de forma e os
processos hidroloacutegicos de uma bacia hidrograacutefica torna-se necessaacuterio expressar as
caracteriacutesticas da bacia em termos quantitativos (LIMA 2006)
Para entender o funcionamento de uma bacia faz-se necessaacuterio determinar alguns
paracircmetros como por exemplo Aacuterea comportamento dos rios fator de forma densidade de
drenagem coeficiente de compacidade comprimento da bacia numero de rios declividade
dos rio principal sinuosidade do rio principal etc Neste trabalho satildeo determinados alguns dos
paracircmetros citados para uma bacia hidrograacutefica situada na divisatildeo das regiotildees de Tauaacute e
Parambu
Uma das variaacuteveis mais importantes quando se pretende avaliar uma bacia eacute a
determinaccedilatildeo da Aacuterea pois a maioria dos outros paracircmetros depende dela A determinaccedilatildeo da
aacuterea deve ser feita com muito rigor deve-se utilizar das mais variadas formas de tecnologias
existente para que o caacutelculo da aacuterea seja cada vez mais preciso No entanto para fazer o
caacutelculo da aacuterea eacute necessaacuterio uma delimitaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Segundo a ANEEL (1998) ldquoPCH eacute definida como toda usina hidreleacutetrica de
pequeno porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW de potecircncia
instalada e ldquoaacuterea total do reservatoacuterio igual ou inferior a 30 km quadradosrdquo A Tabela 1
demostra a classificaccedilatildeo das PCH quanto agrave potecircncia e agrave queda de projeto
4
Tabela-1-Iacutendices e equaccedilotildees
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
De acordo com Nilton (2009) a ideia de implantaccedilatildeo de uma PCH para ser
colocada em praacutetica depende de uma criteriosa anaacutelise e de conhecimento da aacuterea onde seraacute
instalado a PCH um projeto de alta confiabilidade que aponte o potencial inventariado e
avalie detalhadamente os pontos sujeitos a danos incitantes de irregularidades que afete direta
ou indiretamente o meio ambiente ou a populaccedilatildeo da regiatildeo Diversos itens compotildeem o
elenco sujeito a essas anaacutelises como culturas agriacutecolas pastagens bioacutetipos florestais
vegetaccedilatildeo arboacuterea natildeo nativa pequenas propriedades rurais brejos nascentes e rios
As PCH tornaram-se mais atraentes por se tratar de energia alternativa e limpa
com potecircncia de acordo com a resoluccedilatildeo nordm 394 - 04-12- 1998 da ANEEL-Agecircncia Nacional
de Energia Eleacutetrica PCH (Pequena Central Hidreleacutetrica) eacute toda usina hidreleacutetrica de pequeno
porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW Aleacutem disso a aacuterea
do reservatoacuterio deve ser inferior a 3 kmsup2 Esse tipo de hidreleacutetrica eacute utilizado principalmente
em rios de pequeno e meacutedio porte que possuam desniacuteveis significativos durante seu percurso
gerando potecircncia hidraacuteulica suficiente para movimentar as turbinas Uma PCH tiacutepica
normalmente opera a fio daacutegua isto eacute o reservatoacuterio natildeo permite a regularizaccedilatildeo do fluxo d
aacutegua (ABREU 2008)
5
2 OBJETIVOS
Realizar um estudo da bacia hidrograacutefica escolhida e analisar a viabilizaccedilatildeo de
uma implementaccedilatildeo de componentes baacutesicos de uma Pequena Central Hidreleacutetrica (PCH)
como turbinas e geradores eleacutetricos adequados com o potencial da bacia estudada
6
3 JUSTIFICATIVA
Diante da necessidade do consumo de energia eleacutetrica para regiatildeo em estudo e o
potencial da bacia hidrograacutefica estudada viu-se que eacute possiacutevel aproveitar os recursos hiacutedricos
da bacia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica Diante desse fato realizou-se um estudo de
caracterizaccedilatildeo da bacia e o dimensionamento baacutesico para uma pequena central hidreleacutetrica
7
4 METODOLOGIA
A delimitaccedilatildeo da bacia em questatildeo foi feita utilizando-se o software ArcGIS onde
foi feita a delimitaccedilatildeo por observaccedilotildees das cotas e comportamento da rede de drenagem essas
informaccedilotildees foram obtidas atraveacutes de shaps dai foi criado um novo shap de poliacutegonos que
representou formato da bacia De posse da delimitaccedilatildeo da bacia pode-se calcular aacuterea
periacutemetro quantidades de rios comprimento do rio principal distancia do exutoacuterio ao fim da
bacia seguindo o rio principal todos estes paracircmetros foram obtidos utilizando-se o ArcGIS
O calculo de outros paracircmetro como coeficiente de compacidade densidade de
drenagem sinuosidade do rio principal declividade do rio principal e etcforam
determinadas por meio do software Excel utilizando as equaccedilotildees prescritas na teoria que estatildeo
mostradas na tabela abaixo
Tabela-2-Iacutendices e equaccedilotildees
Iacutendices Equaccedilotildees
Coeficiente de compacidade (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Fator de forma (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Densidade de drenagem (mmsup2)D=
LtA
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m)
Lr=A
4 L0
Sinuosidade (-) S= LLtal
Fonte Autor
Foi feito uma analise da declividade do rio principal para verificar como ele se
comportava no decorrer da bacia foram calculados por trecircs meacutetodos e exemplificados em
graacutefico para ver qual melhor representava a declividade do rio Os meacutetodos foram chamados
de declividade meacutedia D1 D2 e D3
Outra variaacutevel estudada na bacia hidroloacutegica foi evapotranspiraccedilatildeo esta foi
calculada utilizando o meacutetodo de thornthwaite Para o calculo do meacutetodo de Thornthwaite
foram utilizados dados de temperatura e nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo levando em
8
consideraccedilatildeo tambeacutem o numero de dias para cada mecircs os valores de temperatura e de horas
de insolaccedilatildeo satildeo tabelados de acordo com as coordenadas geograacuteficas foi calculado a
evapotranspiraccedilatildeo mensal e anual de acordo com as seguintes equaccedilotildees
ETP=16lowastF clowast(TI )a
a=675lowast10minus8lowastI 3minus771lowast10minus5+001791lowastI+0492
F c=( h12 )lowast( n30 )I=sum
1
12
i
i=(T 1
5 )1541
Onde
ETP Evapotranspiraccedilatildeo
Fc Fator de correccedilatildeo
h Nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo
n Nuacutemero de dias do mecircs
T Temperatura
I Iacutendice de calor anual
I iacutendice mensal calculado com base na temperatura meacutedia do mecircsa albedo
Foi considerado que a latitude 8deg desta maneira pode-se determinar a temperatura
e o numero de horas de insolaccedilatildeo que satildeo tabelados
Tambeacutem foi determinado a analise de consistecircncia onde pegou-se dados de
precipitaccedilatildeo de postos que tem influencia direta nos dados de precipitaccedilatildeo bacia os dados e
localizaccedilatildeo destes postos foram obtidos por meio do site da funceme Os postos analisados
foram o de Tauaacute Parambu e Marrecas a serie de dados analisados estatildeo exemplificados na
tabela abaixo
Tabela-3- Serie de dados pluviomeacutetricos
ANO PARAMBU TAUAacute MARRECAS1999 647 4161 61672000 654 5793 51552001 505 4191 19612002 616 4383 37012003 5888 5863 63522004 937 5558 8103
9
2005 784 4681 59412006 690 5095 4802007 828 4796 34842008 1107 7756 78432009 7559 5849 6374
Fonte Autor
Por fim foi construiacutedo um Hidroacutegrafa sinteacutetico para a bacia pelo meacutetodo de
Snyder este meacutetodo se baseia no tempo de pico no tempo de base e na vasatildeo de pico
Para escolha da turbina foi utilizado meacutetodos encontrados na literatura como por
exemplo a anaacutelise graacutefica Para determinaccedilatildeo da turbina e do gerador eleacutetrico calculou-se a
potecircncia nominal da bacia para produccedilatildeo de energia eleacutetrica para a escolha dos determinados
equipamentos
Logo apoacutes determinou-se a corrente eleacutetrica da linha transmissatildeo do gerador para
a subestaccedilatildeo que se pretende elevar a tensatildeo Dessa forma levou-se em consideraccedilatildeo a
potecircncia nominal calculada para determinaccedilatildeo da corrente
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
4
Tabela-1-Iacutendices e equaccedilotildees
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
De acordo com Nilton (2009) a ideia de implantaccedilatildeo de uma PCH para ser
colocada em praacutetica depende de uma criteriosa anaacutelise e de conhecimento da aacuterea onde seraacute
instalado a PCH um projeto de alta confiabilidade que aponte o potencial inventariado e
avalie detalhadamente os pontos sujeitos a danos incitantes de irregularidades que afete direta
ou indiretamente o meio ambiente ou a populaccedilatildeo da regiatildeo Diversos itens compotildeem o
elenco sujeito a essas anaacutelises como culturas agriacutecolas pastagens bioacutetipos florestais
vegetaccedilatildeo arboacuterea natildeo nativa pequenas propriedades rurais brejos nascentes e rios
As PCH tornaram-se mais atraentes por se tratar de energia alternativa e limpa
com potecircncia de acordo com a resoluccedilatildeo nordm 394 - 04-12- 1998 da ANEEL-Agecircncia Nacional
de Energia Eleacutetrica PCH (Pequena Central Hidreleacutetrica) eacute toda usina hidreleacutetrica de pequeno
porte cuja capacidade instalada seja superior a 1 MW e inferior a 30 MW Aleacutem disso a aacuterea
do reservatoacuterio deve ser inferior a 3 kmsup2 Esse tipo de hidreleacutetrica eacute utilizado principalmente
em rios de pequeno e meacutedio porte que possuam desniacuteveis significativos durante seu percurso
gerando potecircncia hidraacuteulica suficiente para movimentar as turbinas Uma PCH tiacutepica
normalmente opera a fio daacutegua isto eacute o reservatoacuterio natildeo permite a regularizaccedilatildeo do fluxo d
aacutegua (ABREU 2008)
5
2 OBJETIVOS
Realizar um estudo da bacia hidrograacutefica escolhida e analisar a viabilizaccedilatildeo de
uma implementaccedilatildeo de componentes baacutesicos de uma Pequena Central Hidreleacutetrica (PCH)
como turbinas e geradores eleacutetricos adequados com o potencial da bacia estudada
6
3 JUSTIFICATIVA
Diante da necessidade do consumo de energia eleacutetrica para regiatildeo em estudo e o
potencial da bacia hidrograacutefica estudada viu-se que eacute possiacutevel aproveitar os recursos hiacutedricos
da bacia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica Diante desse fato realizou-se um estudo de
caracterizaccedilatildeo da bacia e o dimensionamento baacutesico para uma pequena central hidreleacutetrica
7
4 METODOLOGIA
A delimitaccedilatildeo da bacia em questatildeo foi feita utilizando-se o software ArcGIS onde
foi feita a delimitaccedilatildeo por observaccedilotildees das cotas e comportamento da rede de drenagem essas
informaccedilotildees foram obtidas atraveacutes de shaps dai foi criado um novo shap de poliacutegonos que
representou formato da bacia De posse da delimitaccedilatildeo da bacia pode-se calcular aacuterea
periacutemetro quantidades de rios comprimento do rio principal distancia do exutoacuterio ao fim da
bacia seguindo o rio principal todos estes paracircmetros foram obtidos utilizando-se o ArcGIS
O calculo de outros paracircmetro como coeficiente de compacidade densidade de
drenagem sinuosidade do rio principal declividade do rio principal e etcforam
determinadas por meio do software Excel utilizando as equaccedilotildees prescritas na teoria que estatildeo
mostradas na tabela abaixo
Tabela-2-Iacutendices e equaccedilotildees
Iacutendices Equaccedilotildees
Coeficiente de compacidade (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Fator de forma (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Densidade de drenagem (mmsup2)D=
LtA
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m)
Lr=A
4 L0
Sinuosidade (-) S= LLtal
Fonte Autor
Foi feito uma analise da declividade do rio principal para verificar como ele se
comportava no decorrer da bacia foram calculados por trecircs meacutetodos e exemplificados em
graacutefico para ver qual melhor representava a declividade do rio Os meacutetodos foram chamados
de declividade meacutedia D1 D2 e D3
Outra variaacutevel estudada na bacia hidroloacutegica foi evapotranspiraccedilatildeo esta foi
calculada utilizando o meacutetodo de thornthwaite Para o calculo do meacutetodo de Thornthwaite
foram utilizados dados de temperatura e nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo levando em
8
consideraccedilatildeo tambeacutem o numero de dias para cada mecircs os valores de temperatura e de horas
de insolaccedilatildeo satildeo tabelados de acordo com as coordenadas geograacuteficas foi calculado a
evapotranspiraccedilatildeo mensal e anual de acordo com as seguintes equaccedilotildees
ETP=16lowastF clowast(TI )a
a=675lowast10minus8lowastI 3minus771lowast10minus5+001791lowastI+0492
F c=( h12 )lowast( n30 )I=sum
1
12
i
i=(T 1
5 )1541
Onde
ETP Evapotranspiraccedilatildeo
Fc Fator de correccedilatildeo
h Nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo
n Nuacutemero de dias do mecircs
T Temperatura
I Iacutendice de calor anual
I iacutendice mensal calculado com base na temperatura meacutedia do mecircsa albedo
Foi considerado que a latitude 8deg desta maneira pode-se determinar a temperatura
e o numero de horas de insolaccedilatildeo que satildeo tabelados
Tambeacutem foi determinado a analise de consistecircncia onde pegou-se dados de
precipitaccedilatildeo de postos que tem influencia direta nos dados de precipitaccedilatildeo bacia os dados e
localizaccedilatildeo destes postos foram obtidos por meio do site da funceme Os postos analisados
foram o de Tauaacute Parambu e Marrecas a serie de dados analisados estatildeo exemplificados na
tabela abaixo
Tabela-3- Serie de dados pluviomeacutetricos
ANO PARAMBU TAUAacute MARRECAS1999 647 4161 61672000 654 5793 51552001 505 4191 19612002 616 4383 37012003 5888 5863 63522004 937 5558 8103
9
2005 784 4681 59412006 690 5095 4802007 828 4796 34842008 1107 7756 78432009 7559 5849 6374
Fonte Autor
Por fim foi construiacutedo um Hidroacutegrafa sinteacutetico para a bacia pelo meacutetodo de
Snyder este meacutetodo se baseia no tempo de pico no tempo de base e na vasatildeo de pico
Para escolha da turbina foi utilizado meacutetodos encontrados na literatura como por
exemplo a anaacutelise graacutefica Para determinaccedilatildeo da turbina e do gerador eleacutetrico calculou-se a
potecircncia nominal da bacia para produccedilatildeo de energia eleacutetrica para a escolha dos determinados
equipamentos
Logo apoacutes determinou-se a corrente eleacutetrica da linha transmissatildeo do gerador para
a subestaccedilatildeo que se pretende elevar a tensatildeo Dessa forma levou-se em consideraccedilatildeo a
potecircncia nominal calculada para determinaccedilatildeo da corrente
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
5
2 OBJETIVOS
Realizar um estudo da bacia hidrograacutefica escolhida e analisar a viabilizaccedilatildeo de
uma implementaccedilatildeo de componentes baacutesicos de uma Pequena Central Hidreleacutetrica (PCH)
como turbinas e geradores eleacutetricos adequados com o potencial da bacia estudada
6
3 JUSTIFICATIVA
Diante da necessidade do consumo de energia eleacutetrica para regiatildeo em estudo e o
potencial da bacia hidrograacutefica estudada viu-se que eacute possiacutevel aproveitar os recursos hiacutedricos
da bacia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica Diante desse fato realizou-se um estudo de
caracterizaccedilatildeo da bacia e o dimensionamento baacutesico para uma pequena central hidreleacutetrica
7
4 METODOLOGIA
A delimitaccedilatildeo da bacia em questatildeo foi feita utilizando-se o software ArcGIS onde
foi feita a delimitaccedilatildeo por observaccedilotildees das cotas e comportamento da rede de drenagem essas
informaccedilotildees foram obtidas atraveacutes de shaps dai foi criado um novo shap de poliacutegonos que
representou formato da bacia De posse da delimitaccedilatildeo da bacia pode-se calcular aacuterea
periacutemetro quantidades de rios comprimento do rio principal distancia do exutoacuterio ao fim da
bacia seguindo o rio principal todos estes paracircmetros foram obtidos utilizando-se o ArcGIS
O calculo de outros paracircmetro como coeficiente de compacidade densidade de
drenagem sinuosidade do rio principal declividade do rio principal e etcforam
determinadas por meio do software Excel utilizando as equaccedilotildees prescritas na teoria que estatildeo
mostradas na tabela abaixo
Tabela-2-Iacutendices e equaccedilotildees
Iacutendices Equaccedilotildees
Coeficiente de compacidade (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Fator de forma (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Densidade de drenagem (mmsup2)D=
LtA
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m)
Lr=A
4 L0
Sinuosidade (-) S= LLtal
Fonte Autor
Foi feito uma analise da declividade do rio principal para verificar como ele se
comportava no decorrer da bacia foram calculados por trecircs meacutetodos e exemplificados em
graacutefico para ver qual melhor representava a declividade do rio Os meacutetodos foram chamados
de declividade meacutedia D1 D2 e D3
Outra variaacutevel estudada na bacia hidroloacutegica foi evapotranspiraccedilatildeo esta foi
calculada utilizando o meacutetodo de thornthwaite Para o calculo do meacutetodo de Thornthwaite
foram utilizados dados de temperatura e nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo levando em
8
consideraccedilatildeo tambeacutem o numero de dias para cada mecircs os valores de temperatura e de horas
de insolaccedilatildeo satildeo tabelados de acordo com as coordenadas geograacuteficas foi calculado a
evapotranspiraccedilatildeo mensal e anual de acordo com as seguintes equaccedilotildees
ETP=16lowastF clowast(TI )a
a=675lowast10minus8lowastI 3minus771lowast10minus5+001791lowastI+0492
F c=( h12 )lowast( n30 )I=sum
1
12
i
i=(T 1
5 )1541
Onde
ETP Evapotranspiraccedilatildeo
Fc Fator de correccedilatildeo
h Nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo
n Nuacutemero de dias do mecircs
T Temperatura
I Iacutendice de calor anual
I iacutendice mensal calculado com base na temperatura meacutedia do mecircsa albedo
Foi considerado que a latitude 8deg desta maneira pode-se determinar a temperatura
e o numero de horas de insolaccedilatildeo que satildeo tabelados
Tambeacutem foi determinado a analise de consistecircncia onde pegou-se dados de
precipitaccedilatildeo de postos que tem influencia direta nos dados de precipitaccedilatildeo bacia os dados e
localizaccedilatildeo destes postos foram obtidos por meio do site da funceme Os postos analisados
foram o de Tauaacute Parambu e Marrecas a serie de dados analisados estatildeo exemplificados na
tabela abaixo
Tabela-3- Serie de dados pluviomeacutetricos
ANO PARAMBU TAUAacute MARRECAS1999 647 4161 61672000 654 5793 51552001 505 4191 19612002 616 4383 37012003 5888 5863 63522004 937 5558 8103
9
2005 784 4681 59412006 690 5095 4802007 828 4796 34842008 1107 7756 78432009 7559 5849 6374
Fonte Autor
Por fim foi construiacutedo um Hidroacutegrafa sinteacutetico para a bacia pelo meacutetodo de
Snyder este meacutetodo se baseia no tempo de pico no tempo de base e na vasatildeo de pico
Para escolha da turbina foi utilizado meacutetodos encontrados na literatura como por
exemplo a anaacutelise graacutefica Para determinaccedilatildeo da turbina e do gerador eleacutetrico calculou-se a
potecircncia nominal da bacia para produccedilatildeo de energia eleacutetrica para a escolha dos determinados
equipamentos
Logo apoacutes determinou-se a corrente eleacutetrica da linha transmissatildeo do gerador para
a subestaccedilatildeo que se pretende elevar a tensatildeo Dessa forma levou-se em consideraccedilatildeo a
potecircncia nominal calculada para determinaccedilatildeo da corrente
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
6
3 JUSTIFICATIVA
Diante da necessidade do consumo de energia eleacutetrica para regiatildeo em estudo e o
potencial da bacia hidrograacutefica estudada viu-se que eacute possiacutevel aproveitar os recursos hiacutedricos
da bacia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica Diante desse fato realizou-se um estudo de
caracterizaccedilatildeo da bacia e o dimensionamento baacutesico para uma pequena central hidreleacutetrica
7
4 METODOLOGIA
A delimitaccedilatildeo da bacia em questatildeo foi feita utilizando-se o software ArcGIS onde
foi feita a delimitaccedilatildeo por observaccedilotildees das cotas e comportamento da rede de drenagem essas
informaccedilotildees foram obtidas atraveacutes de shaps dai foi criado um novo shap de poliacutegonos que
representou formato da bacia De posse da delimitaccedilatildeo da bacia pode-se calcular aacuterea
periacutemetro quantidades de rios comprimento do rio principal distancia do exutoacuterio ao fim da
bacia seguindo o rio principal todos estes paracircmetros foram obtidos utilizando-se o ArcGIS
O calculo de outros paracircmetro como coeficiente de compacidade densidade de
drenagem sinuosidade do rio principal declividade do rio principal e etcforam
determinadas por meio do software Excel utilizando as equaccedilotildees prescritas na teoria que estatildeo
mostradas na tabela abaixo
Tabela-2-Iacutendices e equaccedilotildees
Iacutendices Equaccedilotildees
Coeficiente de compacidade (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Fator de forma (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Densidade de drenagem (mmsup2)D=
LtA
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m)
Lr=A
4 L0
Sinuosidade (-) S= LLtal
Fonte Autor
Foi feito uma analise da declividade do rio principal para verificar como ele se
comportava no decorrer da bacia foram calculados por trecircs meacutetodos e exemplificados em
graacutefico para ver qual melhor representava a declividade do rio Os meacutetodos foram chamados
de declividade meacutedia D1 D2 e D3
Outra variaacutevel estudada na bacia hidroloacutegica foi evapotranspiraccedilatildeo esta foi
calculada utilizando o meacutetodo de thornthwaite Para o calculo do meacutetodo de Thornthwaite
foram utilizados dados de temperatura e nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo levando em
8
consideraccedilatildeo tambeacutem o numero de dias para cada mecircs os valores de temperatura e de horas
de insolaccedilatildeo satildeo tabelados de acordo com as coordenadas geograacuteficas foi calculado a
evapotranspiraccedilatildeo mensal e anual de acordo com as seguintes equaccedilotildees
ETP=16lowastF clowast(TI )a
a=675lowast10minus8lowastI 3minus771lowast10minus5+001791lowastI+0492
F c=( h12 )lowast( n30 )I=sum
1
12
i
i=(T 1
5 )1541
Onde
ETP Evapotranspiraccedilatildeo
Fc Fator de correccedilatildeo
h Nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo
n Nuacutemero de dias do mecircs
T Temperatura
I Iacutendice de calor anual
I iacutendice mensal calculado com base na temperatura meacutedia do mecircsa albedo
Foi considerado que a latitude 8deg desta maneira pode-se determinar a temperatura
e o numero de horas de insolaccedilatildeo que satildeo tabelados
Tambeacutem foi determinado a analise de consistecircncia onde pegou-se dados de
precipitaccedilatildeo de postos que tem influencia direta nos dados de precipitaccedilatildeo bacia os dados e
localizaccedilatildeo destes postos foram obtidos por meio do site da funceme Os postos analisados
foram o de Tauaacute Parambu e Marrecas a serie de dados analisados estatildeo exemplificados na
tabela abaixo
Tabela-3- Serie de dados pluviomeacutetricos
ANO PARAMBU TAUAacute MARRECAS1999 647 4161 61672000 654 5793 51552001 505 4191 19612002 616 4383 37012003 5888 5863 63522004 937 5558 8103
9
2005 784 4681 59412006 690 5095 4802007 828 4796 34842008 1107 7756 78432009 7559 5849 6374
Fonte Autor
Por fim foi construiacutedo um Hidroacutegrafa sinteacutetico para a bacia pelo meacutetodo de
Snyder este meacutetodo se baseia no tempo de pico no tempo de base e na vasatildeo de pico
Para escolha da turbina foi utilizado meacutetodos encontrados na literatura como por
exemplo a anaacutelise graacutefica Para determinaccedilatildeo da turbina e do gerador eleacutetrico calculou-se a
potecircncia nominal da bacia para produccedilatildeo de energia eleacutetrica para a escolha dos determinados
equipamentos
Logo apoacutes determinou-se a corrente eleacutetrica da linha transmissatildeo do gerador para
a subestaccedilatildeo que se pretende elevar a tensatildeo Dessa forma levou-se em consideraccedilatildeo a
potecircncia nominal calculada para determinaccedilatildeo da corrente
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
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6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
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4 METODOLOGIA
A delimitaccedilatildeo da bacia em questatildeo foi feita utilizando-se o software ArcGIS onde
foi feita a delimitaccedilatildeo por observaccedilotildees das cotas e comportamento da rede de drenagem essas
informaccedilotildees foram obtidas atraveacutes de shaps dai foi criado um novo shap de poliacutegonos que
representou formato da bacia De posse da delimitaccedilatildeo da bacia pode-se calcular aacuterea
periacutemetro quantidades de rios comprimento do rio principal distancia do exutoacuterio ao fim da
bacia seguindo o rio principal todos estes paracircmetros foram obtidos utilizando-se o ArcGIS
O calculo de outros paracircmetro como coeficiente de compacidade densidade de
drenagem sinuosidade do rio principal declividade do rio principal e etcforam
determinadas por meio do software Excel utilizando as equaccedilotildees prescritas na teoria que estatildeo
mostradas na tabela abaixo
Tabela-2-Iacutendices e equaccedilotildees
Iacutendices Equaccedilotildees
Coeficiente de compacidade (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Fator de forma (-) K c=PPc
= P2radicAπ
Densidade de drenagem (mmsup2)D=
LtA
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m)
Lr=A
4 L0
Sinuosidade (-) S= LLtal
Fonte Autor
Foi feito uma analise da declividade do rio principal para verificar como ele se
comportava no decorrer da bacia foram calculados por trecircs meacutetodos e exemplificados em
graacutefico para ver qual melhor representava a declividade do rio Os meacutetodos foram chamados
de declividade meacutedia D1 D2 e D3
Outra variaacutevel estudada na bacia hidroloacutegica foi evapotranspiraccedilatildeo esta foi
calculada utilizando o meacutetodo de thornthwaite Para o calculo do meacutetodo de Thornthwaite
foram utilizados dados de temperatura e nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo levando em
8
consideraccedilatildeo tambeacutem o numero de dias para cada mecircs os valores de temperatura e de horas
de insolaccedilatildeo satildeo tabelados de acordo com as coordenadas geograacuteficas foi calculado a
evapotranspiraccedilatildeo mensal e anual de acordo com as seguintes equaccedilotildees
ETP=16lowastF clowast(TI )a
a=675lowast10minus8lowastI 3minus771lowast10minus5+001791lowastI+0492
F c=( h12 )lowast( n30 )I=sum
1
12
i
i=(T 1
5 )1541
Onde
ETP Evapotranspiraccedilatildeo
Fc Fator de correccedilatildeo
h Nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo
n Nuacutemero de dias do mecircs
T Temperatura
I Iacutendice de calor anual
I iacutendice mensal calculado com base na temperatura meacutedia do mecircsa albedo
Foi considerado que a latitude 8deg desta maneira pode-se determinar a temperatura
e o numero de horas de insolaccedilatildeo que satildeo tabelados
Tambeacutem foi determinado a analise de consistecircncia onde pegou-se dados de
precipitaccedilatildeo de postos que tem influencia direta nos dados de precipitaccedilatildeo bacia os dados e
localizaccedilatildeo destes postos foram obtidos por meio do site da funceme Os postos analisados
foram o de Tauaacute Parambu e Marrecas a serie de dados analisados estatildeo exemplificados na
tabela abaixo
Tabela-3- Serie de dados pluviomeacutetricos
ANO PARAMBU TAUAacute MARRECAS1999 647 4161 61672000 654 5793 51552001 505 4191 19612002 616 4383 37012003 5888 5863 63522004 937 5558 8103
9
2005 784 4681 59412006 690 5095 4802007 828 4796 34842008 1107 7756 78432009 7559 5849 6374
Fonte Autor
Por fim foi construiacutedo um Hidroacutegrafa sinteacutetico para a bacia pelo meacutetodo de
Snyder este meacutetodo se baseia no tempo de pico no tempo de base e na vasatildeo de pico
Para escolha da turbina foi utilizado meacutetodos encontrados na literatura como por
exemplo a anaacutelise graacutefica Para determinaccedilatildeo da turbina e do gerador eleacutetrico calculou-se a
potecircncia nominal da bacia para produccedilatildeo de energia eleacutetrica para a escolha dos determinados
equipamentos
Logo apoacutes determinou-se a corrente eleacutetrica da linha transmissatildeo do gerador para
a subestaccedilatildeo que se pretende elevar a tensatildeo Dessa forma levou-se em consideraccedilatildeo a
potecircncia nominal calculada para determinaccedilatildeo da corrente
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
8
consideraccedilatildeo tambeacutem o numero de dias para cada mecircs os valores de temperatura e de horas
de insolaccedilatildeo satildeo tabelados de acordo com as coordenadas geograacuteficas foi calculado a
evapotranspiraccedilatildeo mensal e anual de acordo com as seguintes equaccedilotildees
ETP=16lowastF clowast(TI )a
a=675lowast10minus8lowastI 3minus771lowast10minus5+001791lowastI+0492
F c=( h12 )lowast( n30 )I=sum
1
12
i
i=(T 1
5 )1541
Onde
ETP Evapotranspiraccedilatildeo
Fc Fator de correccedilatildeo
h Nuacutemero de horas de insolaccedilatildeo
n Nuacutemero de dias do mecircs
T Temperatura
I Iacutendice de calor anual
I iacutendice mensal calculado com base na temperatura meacutedia do mecircsa albedo
Foi considerado que a latitude 8deg desta maneira pode-se determinar a temperatura
e o numero de horas de insolaccedilatildeo que satildeo tabelados
Tambeacutem foi determinado a analise de consistecircncia onde pegou-se dados de
precipitaccedilatildeo de postos que tem influencia direta nos dados de precipitaccedilatildeo bacia os dados e
localizaccedilatildeo destes postos foram obtidos por meio do site da funceme Os postos analisados
foram o de Tauaacute Parambu e Marrecas a serie de dados analisados estatildeo exemplificados na
tabela abaixo
Tabela-3- Serie de dados pluviomeacutetricos
ANO PARAMBU TAUAacute MARRECAS1999 647 4161 61672000 654 5793 51552001 505 4191 19612002 616 4383 37012003 5888 5863 63522004 937 5558 8103
9
2005 784 4681 59412006 690 5095 4802007 828 4796 34842008 1107 7756 78432009 7559 5849 6374
Fonte Autor
Por fim foi construiacutedo um Hidroacutegrafa sinteacutetico para a bacia pelo meacutetodo de
Snyder este meacutetodo se baseia no tempo de pico no tempo de base e na vasatildeo de pico
Para escolha da turbina foi utilizado meacutetodos encontrados na literatura como por
exemplo a anaacutelise graacutefica Para determinaccedilatildeo da turbina e do gerador eleacutetrico calculou-se a
potecircncia nominal da bacia para produccedilatildeo de energia eleacutetrica para a escolha dos determinados
equipamentos
Logo apoacutes determinou-se a corrente eleacutetrica da linha transmissatildeo do gerador para
a subestaccedilatildeo que se pretende elevar a tensatildeo Dessa forma levou-se em consideraccedilatildeo a
potecircncia nominal calculada para determinaccedilatildeo da corrente
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
9
2005 784 4681 59412006 690 5095 4802007 828 4796 34842008 1107 7756 78432009 7559 5849 6374
Fonte Autor
Por fim foi construiacutedo um Hidroacutegrafa sinteacutetico para a bacia pelo meacutetodo de
Snyder este meacutetodo se baseia no tempo de pico no tempo de base e na vasatildeo de pico
Para escolha da turbina foi utilizado meacutetodos encontrados na literatura como por
exemplo a anaacutelise graacutefica Para determinaccedilatildeo da turbina e do gerador eleacutetrico calculou-se a
potecircncia nominal da bacia para produccedilatildeo de energia eleacutetrica para a escolha dos determinados
equipamentos
Logo apoacutes determinou-se a corrente eleacutetrica da linha transmissatildeo do gerador para
a subestaccedilatildeo que se pretende elevar a tensatildeo Dessa forma levou-se em consideraccedilatildeo a
potecircncia nominal calculada para determinaccedilatildeo da corrente
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
10
5 RESULTADOS E DISCUSSAtildeO
A forma geomeacutetrica da bacia hidrograacutefica delimitada estaacute demonstrada na Figura
1
Figura-1-Bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
A bacia hidrograacutefica objeto de estudo fica localizada entre as regiotildees de Tauaacute e
Parambu como mostrado na figura abaixo
Figura-2-Localizaccedilatildeo da bacia hidrograacutefica
Fonte Autor
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
11
A Tabela 4 demostra os resultados para bacia hidrograacutefica estudada de aacuterea
periacutemetro comprimento do rio principal e outros mais como mostrados na tabela
Tabela-4- Dados da bacia hidrograacutefica em estudo
Dados Valores
Aacuterea da bacia (msup2) 105669000Periacutemetro da bacia (m) 51077Comprimento da bacia seguindo o rio principal (m)
18205
Somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem (m)
230654
Distacircncia entre o iniacutecio e o fim do rio principal (m)
17784
Comprimento do rio principal (m) 23564
Fonte Autor
A aacuterea da bacia estudada como pode-se percebe pela tabela 4 natildeo eacute muito grande
o que facilita a analise e a caracterizaccedilatildeo bem como a determinaccedilatildeo paracircmetros como por
exemplo o somatoacuterio do comprimento da rede de drenagem
Os valores para coeficiente de compacidade fator de forma densidade de
drenagem extensatildeo meacutedia do escoamento superficial e da sinuosidade estatildeo expostos na
tabela 3
Tabela-5-Valore de alguns iacutendices avaliados na bacia
Iacutendices Valores
Coeficiente de compacidade (-)140
Fator de forma (-)032
Densidade de drenagem (mmsup2)00022
Extensatildeo meacutedia do escoamento superficial (m) 11453Sinuosidade (-) 133
Fonte Autor
Fazendo-se uma analise dos valores da tabela pode-se afirmar que a bacia
estudada natildeo apresenta sujeiccedilatildeo a inundaccedilotildees esta afirmaccedilatildeo pode ser embasada levando-se
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
12
em conta os valores do coeficiente de compacidade e do fator de forma que apresentaram
valores 14 e 032 respectivamente e segundo a literatura as bacias que apresentam maior
possibilidades de inundaccedilotildees tem coeficiente de compacidade maior que 13 e coeficiente de
compacidade menor que 07
O formato da bacia que pode ser percebido na figura 1 justifica o valor do
coeficiente de compacidade Para bacias com forma geomeacutetrica mais proacuteximas de um circulo
o coeficiente de compacidade se aproxima de 1 jaacute para bacia mais alongadas o coeficiente de
compacidade estar acima de 13 assim a forma geomeacutetrica da bacia tambeacutem da um indicativo
se a bacia eacute sujeita ou natildeo a inundaccedilotildees
Como citado em um outro momento deste trabalho foram calculados trecircs valores
de declividade do rio D1 D2 e D3 os resultados obtidos para estas declividades foram
calculados em cima de informaccedilotildees de distacircncia entre uma cota e outra seguindo o rio
principal e das proacuteprias cotas o graacutefico abaixo demostra as trecircs declividades aleacutem de mostrar
tambeacutem o comportamento do rio ao longo da bacia
Graacutefico 1-Perfil do rio e representaccedilatildeo de declividade
0 7000 14000 21000 28000 3500040000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
Perfil Longitudinal do Rio Principal
Elevaccedilatildeo (m)
D1
D2
D3
Comprimento (m)
Elev
accedilatildeo
(m)
Fonte Autor
Percebe-se pelo graacutefico que a declividade que melhor representa o perfil de
declividade do rio eacute D3 pois apresenta valores intermediaacuterios em relaccedilatildeo ao comportamento
longitudinal do rio
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
13
A evapotranspiraccedilatildeo tambeacutem foi analisada de uma forma geral utilizando-se o
meacutetodo de thornthwaite e considerando a latitude 8 os valores da tabela abaixo foram ser
obtidos
Tabela-6- Evapotranspiraccedilatildeo mensal e diaacuteria
Mecircs Nordm de dias
T (ordmC) n (h) Fc i ETP (mmmecircs)
ETP (mmdia
)Jan 31 253 1170 101 1164 11650 376Fev 28 249 1190 093 1137 10151 363Mar 31 248 1210 104 1130 11275 364Abr 30 244 1230 103 1102 10508 350Mai 31 242 1250 108 1089 10737 346Jun 30 240 1260 105 1075 10189 340Jul 31 240 1250 108 1075 10445 337Ago 31 250 1400 121 1144 13399 432Set 30 260 1220 102 1213 12873 429Out 31 267 1200 103 1263 14292 461Nov 30 269 1180 098 1278 13942 465Dez 31 270 1160 100 1285 14338 463
Fonte Autor
Apesar dos valores de evapotranspiraccedilatildeo por dia ficar dentro do esperado faz-se
necessaacuterio a utilizaccedilatildeo de outros meacutetodos afim de comparaccedilatildeo e determinar qual meacutetodo
representa melhor a evapotranspiraccedilatildeo da aacuterea de estudo jaacute que outros fatores aleacutem da
temperatura podem influenciar nestes caacutelculos
Foi localizado alguns postos proacuteximos a bacia de estudos e feito uma analise de
consistecircncia afim de verificar se os dados apresentavam alguma disparidade o graacutefico
resultante da analise eacute mostrado abaixo
Graacutefico-2-Analise de consistecircncia
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
14
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 80000
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
Anaacutelise de consistecircncia
Anaacutelise de consistecircncia
Linear (Anaacutelise de consistecircncia)
Posto 3 Acumulado
Meacuted
ia
Fonte Autor
Como pode-se perceber pelo graacutefico os postos apresentaram boas consistecircncias
natildeo sendo necessaacuterio fazer ajustes
Uma uacuteltima variaacutevel determinada foi o hidrograma unitaacuterio para verificar o
comportamento do escoamento superficial de aacutegua na bacia Com os dados da tabela abaixo
foi possiacutevel obter o hidrograma unitaacuterio que toda a vasatildeo vai escoar em uma hora
Tabela-7-Valores para determinaccedilatildeo do HU
Paracircmetros ValoresAacuterea da bacia (kmsup2) 106Comprimento do rio principal L (km) 24Distancia do exutoacuterio agrave seccedilatildeo do CG Lc (km)
10
Coeficiente Ct 150Coeficiente Cp 060Duraccedilatildeo da chuva inicial Dt (h) 100Tempo de pico inicial tp (h) 772Duraccedilatildeo da chuva revisado tch (h) 140Tempo de pico revisado tp (h) 762Vazatildeo de pico qp (msup3s) 2288Tempo de base tb (h) 2568
Fonte Autor
O hidrograma unitaacuterio estar representado no graacutefico abaixo
Graacutefico-3- HU sinteacutetico
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
15
0 5 10 15 20 25 300
5
10
15
20
25 HU sinteacutetico
Tempo (h)
Vazatilde
o (m
sup3s)
Fonte Autor
A partir do HU pode-se determinar qualquer outro hidrograma para qualquer
precipitaccedilatildeo
Depois de determinar os paracircmetros da bacia hidrograacutefica e de posse da vazatildeo e
queda de projeto que neste caso foi de 22msup3s e 10m respectivamente foi possiacutevel determinar
a turbina a ser utilizada e alguns paramentos sobre a mesma
51 Determinaccedilatildeo dos componentes
A partir dos valores de vasatildeo e queda de projeto pode-se determinar qual tipo de
turbina a ser utilizado de acordo com a figura 1 Neste caso para vazatildeo de 22m3s e uma
queda de 100m a turbina a ser utilizada eacute do tipo Kaplan
Figura 4- Graacutefico para escolha da turbina
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
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REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
16
Fonte Adaptado de SILVA2013
Figura 3-Turbina Kaplan
Fonte httpsenwikipediaorg
Figura 4- Corte vertical
17
Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
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Fonte httpwwwebahcombr
De com o graacutefico a potecircncia da turbina ficou acima de 1000KW no entanto para
fins de comparaccedilatildeo a potecircncia Hidraacuteulica calculada de acordo com a equaccedilatildeo 1 eacute de 1364 kw
Vale ressaltar que esta potecircncia eacute considerando as possiacuteveis perda a potecircncia bruta sem levar
em conta as perdas eacute calculado de acordo com a equaccedilatildeo 2 e de acordo com os caacutelculos eacute
2156kw
P = Hp Qp 62 EQ (1)
P = Hp Qp 98 EQ (2)
A rotaccedilatildeo da turbina levando-se em conta que o gerador de 8 polos foi calculada
pela equaccedilatildeo 3 obtendo-se uma rotaccedilatildeo de 900 rpm
n=120 xfNP EQ (3)
Segundo a Olade (1996) define-se como rotaccedilatildeo especiacutefica ou ainda velocidade
especiacutefica o nuacutemero de rotaccedilotildees por minuto de uma turbina unidade tomada como padratildeo da
turbina dada e que representa todas as que lhe forem geometricamente semelhantes
desenvolvendo a potecircncia de P = 1 HP sob uma queda H = 1 m em funccedilatildeo da vazatildeo conforme
equaccedilatildeo 4
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
22
REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
18
N s=nQ12
H3 4 EQ (4)
A rotaccedilatildeo especiacutefica encontrada foi de 750 rpm
O criteacuterio teacutecnico eacute que a turbina tenha a maior rotaccedilatildeo possiacutevel trabalhe com
cavitaccedilatildeo controlada no campo entre Qmax e Qmin e que o rendimento maacuteximo seja reduzido
em 5 para a Grande Central Hidreleacutetrica (GCH) e 10 para a Pequena Central Hidreleacutetrica
(PCH) (ALVES 2007) Assim uma relaccedilatildeo entre as caracteriacutesticas das turbinas resulta na
Tabela 7
De acordo com a tabela 8 os caacutelculos de rotaccedilatildeo especiacutefica e potecircncia estatildeo
dentro dos padrotildees esperados
Tabela 8-Principais caracteriacutesticas das turbinas fabricadas no Brasil
Para escolha do gerador foi calculada a potecircncia eleacutetrica de acordo com a equaccedilatildeo
5 A potecircncia eleacutetrica encontrada admitindo-se um rendimento de 82 foi de 111848KW
Pot gerada (KW ) x 082 EQ (5)
Para adequa-se a rotaccedilatildeo da turbina o melhor gerador a ser escolhido eacute o de 8
polos e rotaccedilatildeo de 900 rpm
19
Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
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6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
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REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
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Outro ponto a ser observado eacute a escolha do nuacutemero de fases na determinaccedilatildeo dos
paracircmetros do estator Normalmente as PCH utilizam os geradores trifaacutesicos com conexatildeo
estrela dos enrolamentos poreacutem em alguns casos podem utilizar o tipo monofaacutesico A
determinaccedilatildeo da tensatildeo de geraccedilatildeo dependeraacute da potecircncia gerada e das limitaccedilotildees nos
componentes de meacutedia tensatildeo tais como disjuntores cabos barramentos etc Pode-se adotar
para a escolha inicial dos valores de tensatildeo de geraccedilatildeo os descritos na tabela 9
Tabela 9-Tensatildeo de geraccedilatildeo em funccedilatildeo da potecircncia do Gerador
Fonte ELETROBRAacuteS (1998)
Com a determinaccedilatildeo da potecircncia para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica atraveacutes da
Equaccedilatildeo (6) determinou-se a corrente eleacutetrica da linha de transmissatildeo do gerador para
subestaccedilatildeo A corrente eleacutetrica encontrada foi de 2001 95 A
I= PgUgxFPxradic3
EQ
(6)
Onde
Pg Potecircncia de geraccedilatildeo (111848 kW)
Ug tensatildeo de geraccedilatildeo (380 V)
FP fator de potecircncia (085)
Determinou-se a resistecircncia ocirchmica dos condutores de alumiacutenio atraveacutes da
Equaccedilatildeo (7) no qual considerou-se uma perda de 25 durante a transmissatildeo Obteve-se uma
resistecircncia de 000697 Ω Considerando trecircs fases de condutores de alumino sendo
transmitido por uma distacircncia curta
20
R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
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REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
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R= PI 2 EQ (6)
Onde
P Potecircncia de geraccedilatildeo (279 kW)
I corrente eleacutetrica (2001 95 A)
Atraveacutes dos paracircmetros jaacute determinado calculou-se a seccedilatildeo do condutor que seraacute
utilizado atraveacutes da Equaccedilatildeo (7) A seccedilatildeo do condutor que obteve-se foi de 20086mmsup2
S= ρ LR EQ (7)
Onde
S seccedilatildeo do condutor (mmsup2)
ρ Resistividade do alumiacutenio (0028 Ωmmsup2m)
L distacircncia do gerador para subestaccedilatildeo (50 m)
R resistecircncia (000697 Ω)
21
6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
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FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
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6 CONCLUSOtildeES
A caracterizaccedilatildeo delimitaccedilatildeo e caracterizaccedilatildeo da bacia foi possiacutevel utilizando
apenas dois softwares Excel e ArcGis foram encontrados resultados satisfatoacuterio no entanto
para se ter dados mais precisos faz-se necessaacuterio utilizar meacutetodos praacuteticos A realizaccedilatildeo do
trabalho mostra que com analise computacional atraveacutes de softwares eacute possiacutevel determinar
paracircmetros fiacutesicos de uma bacia hidrograacutefica contribuiacutedo assim para uma melhor gestatildeo dos
recursos hiacutedricos disponiacuteveis
A partir dos caacutelculos realizados para determinaccedilatildeo da potecircncia foi possiacutevel
verificar a turbina e o gerador mais adequado para se utilizar o potencial corretamente da
bacia e dimensionar a seccedilatildeo da aacuterea dos condutor que seratildeo utilizados na linhas de
transmissatildeo entre o gerador a subestaccedilatildeo atraveacutes da determinaccedilatildeo de seus paracircmetros
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REFEREcircNCIAS
ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p
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ABREU John Kennedy Gaspar de Pequenas Centrais Hidreleacutetricas Alternativa para Produzir Energia 2008 Disponiacutevel em lthttpwwwdiaadiaeducacaoprgovbrportalspdearquivos2033-6pdfgt Acesso em 26 nov 2015
FUCEME ProdutosServiccedilos Postos Pluviomeacutetricos 2015 Disponiacutevel em lthttpwwwfuncemebrgt Acesso em 30 abr 2015
NILTON Caacutessio Luiz O IMPACTO DAS PEQUENAS CENTRAIS HIDRELEacuteTRICAS - PCHS NO MEIO AMBIENTE 2009 10 f Monografia (Especializaccedilatildeo) - Curso de Formas Alternativas de Energia Departamento de Engenharia Universidade Federal de Lavras Lavras 2009
SIQUEIRA Ricardo Barbosa Posch CONSTRUCcedilAtildeO DE DIAGRAMAS DE CUSTOS PARA PCH INCORPORANDO TURBINAS DE MERCADO 2006 Dissertaccedilatildeo (Mestrado) - Curso de Engenharia Eleacutetrica Faculdade de Engenharia Universidade Estadual Paulista Guaratinguetaacute 2006
TUCCI Carlos E M Hidrologia Ciecircncia e Aplicaccedilatildeo 4 ed Porto Alegre Ufrgs 2009 943 p