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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SÃO CARLOS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
AVALIAÇÃO DA DISPONIBILIDADE ENERGÉTICA DA REPÚBLICA DE SÃO TOMÉ E PRÍNCIPE –
ESTUDO DA VIABILIDADE DE INSTALAÇÃO DE PEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS
MADJER MAIRO SANTOS DE OLIVEIRA
São Carlos
2009
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MADJER MAIRO SANTOS DE OLIVEIRA
AVALIAÇÃO DA DISPONIBILIDADE ENERGÉTICA DA REPÚBLICA DE SÃO
TOMÉ E PRÍNCIPE – ESTUDO DA VIABILIDADE DE INSTALAÇÃO DE
PEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Escola de Engenharia de São Carlos, da
Universidade de São Paulo
Curso de Engenharia Elétrica com ênfase em Sistemas de Energia e Automação
ORIENTADOR: Prof. Dr. Frederico Fábio Mauad
São Carlos 2009
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AGRADECIMENTOS
Agradeço ao professor Dr. Frederico Fábio Mauad, pela amizade, apoio, orientação e
compreensão dispensados nesse trabalho de conclusão de curso.
Aos professores Geraldo Roberto Martins da Costa, que me motivou a me tornar um
Engenheiro, Luís Fernando Costa Alberto, Azauri Albano de Oliveira Júnior, Ricardo Quadros
Machado, Vilma Alves de Oliveira e Sandra Maria Semensato de Godoy, por terem exercido com
afinco e respeito incomparáveis o papel maravilhoso de educadores.
Aos professores e funcionários do departamento de Engenharia Elétrica da Escola de
Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, em especial, a Jussara Ramos Zoia,
funcionária exemplar e de uma educação e fineza incontestáveis.
Ao chefe do Serviço de Graduação, João Batista Betoni, por estar sempre disposto a nos
ajudar, e não medir esforços para resolver os problemas dos alunos.
À minha família, pelo suporte, pelo carinho, pelas orações e principalmente pelo amor, que
faz a vida minha valer a pena e possuir um enorme significado.
À fisioterapeuta Lívia Pinheiro Carvalho, pessoa maravilhosa, que ilumina e torna o meu
caminho muito mais bonito e repleto de felicidade, e com quem desejo dividir todos os dias de
minha vida.
À Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, na pessoa de sua Ilma.
Diretora Profa. Dra. Maria do Carmo Calijuri, pelo apoio e oportunidade.
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"Benditos todos aqueles que foram talhados para educar os homens. Pois que tirá-los
da treva da ignorância e fazê-los palmilhar as sendas do conhecimento é obra
sublime aos olhos de Deus. A vós que nos livrais do obscuro e nos colocais diante
do saber para hauri-los como mel, a nossa profunda gratidão. Cumpristes a vossa
etapa, deveras. Cabe-nos doravante caminhar por nossos próprios passos, tendo os
vossos como trilha soberana aos nossos íntimos sonhos de vitória".
Geison Vasconcelos Lira
“A vocês que nos deram a vida e nos ensinaram a vivê-la com dignidade, que nos
iluminaram os caminhos obscuros com amor e dedicação para que
prosseguíssemos sem medo, que sorriram com nossas vitórias e choraram com
nossas derrotas. Hoje, comemorem conosco a nossa maior conquista.
Obrigado mãe, Obrigado, pai.”
Dedico esse trabalho a Dinaldo Alves de Oliveira e Lidney Aparecida Santos
de Oliveira, exemplo máximo de respeito, força, integridade, esperança e amor,
a Hugo Santos de Oliveira, meu sempre irmão e companheiro em todas as
situações, e, em especial, a Lívia Pinheiro Carvalho, luz do meu caminho e a
força que me impulsiona a ser cada dia melhor.
Madjer Mairo Santos de Oliveira
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Índice
1 . Introdução .................................................................................................................. 13
1.1. Objetivos .................................................................................................................. 14
2 . República Democrática de São Tomé e Príncipe – Caracterização ................................ 14
2.1. Características socioeconômicas ................................................................................ 14
2.2. Aspectos históricos e culturais ................................................................................... 16
2.3. Características ambientais ........................................................................................ 16
2.4. Hidrologia ................................................................................................................ 17
2.5. O setor energético ..................................................................................................... 19
3 . Geração de energia elétrica através de fontes convencionais ......................................... 22
3.1. Usinas hidrelétricas .................................................................................................. 22
3.2. Usinas termelétricas .................................................................................................. 24
4 . Fontes alternativas de energia ...................................................................................... 26
4.1. Maremotriz .............................................................................................................. 27
4.2. Eólica ....................................................................................................................... 28
4.3. Solar ........................................................................................................................ 29
4.4. Nuclear .................................................................................................................... 31
4.5. Pequenas centrais hidrelétricas ................................................................................. 33
4.6. Conclusões................................................................................................................ 34
5 . Pequenas Centrais Hidrelétricas .................................................................................. 34
5.1. Principais tipos de PCH’s ......................................................................................... 35
5.1.1. Quanto à capacidade de regularização do reservatório ........................................... 35
5.1.2. Quanto à potência instalada e queda ...................................................................... 35
5.1.3. Quanto ao sistema de adução ................................................................................. 36
5.2. Fluxogramas de atividades ........................................................................................ 36
5.3. Componentes de uma PCH ....................................................................................... 40
5.3.1. Barragem .............................................................................................................. 40
5.3.1.1. Barragem de concreto ........................................................................................ 40
5.3.1.2. Barragem de terra ............................................................................................. 41
5.3.1.3. Barragem de enrocamento ................................................................................. 43
5.3.2. Vertedouro ............................................................................................................ 44
5.3.3. Tomada d’água ..................................................................................................... 47
5.3.4. Canal de adução .................................................................................................... 49
5.3.5. Tubulação de adução de baixa pressão ................................................................... 51
5.3.6. Câmara de carga ................................................................................................... 53
5.3.7. Chaminé de equilíbrio ........................................................................................... 54
5.3.8. Conduto forçado ................................................................................................... 56
5.3.9. Casa de força ........................................................................................................ 59
5.3.10. Canal de fuga ..................................................................................................... 61
5.4. Turbinas hidráulicas................................................................................................. 61
5.4.1. Turbinas Pelton ..................................................................................................... 63
5.4.2. Turbinas Francis ................................................................................................... 65
5.4.3. Kaplan e Hélice ..................................................................................................... 66
5.4.4. Turbinas Michell-Banki ........................................................................................ 68
5.4.5. Seleção das turbinas .............................................................................................. 69
5.5. Potência e escolha dos Geradores .............................................................................. 71
5.6. Transformadores elevadores ..................................................................................... 75
6 . Anteprojeto ................................................................................................................. 75
6.1. Dimensionamento de uma PCH ................................................................................ 76
6.1.1. Determinação dos parâmetros do projeto ............................................................... 77
10
6.1.2. Canal de adução .................................................................................................... 78
6.1.3. Desarenador (Câmara de carga) ............................................................................ 78
6.1.4. Tubulação de alta pressão (Tubulação forçada) ..................................................... 79
6.1.5. Potência ................................................................................................................ 80
6.1.6. Escolha da turbina ................................................................................................ 81
6.1.7. Determinação do fator de carga e do número de residências atendidas ................... 81
7 . Conclusão ................................................................................................................... 83
8 . Referências bibliográficas ............................................................................................ 84
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Resumo
A República Democrática de São Tomé e Príncipe, duas pequenas ilhas situadas no Golfo da Guiné,
na África, atravessa uma grave crise energética, que afeta diretamente a qualidade de vida da população
local. A matriz energética do país é basicamente dependente de combustíveis fósseis, e o sistema elétrico
local está sucateado e funciona de maneira intermitente e ineficaz. Em vista das novas tecnologias de
energias limpas, usando fontes alternativas, esse trabalho tem como prioridade analisar a viabilidade desses
principais métodos de geração para aplicação no país. O relevo acidentado das duas ilhas, com a presença de
uma malha hidrográfica densa e diversificada, aliado à delicada situação econômica local, sugere a instalação
de fontes que utilizem a água, sejam baratas, e possuam pequeno tempo de construção. Passando pelos
principais e mais desenvolvidos métodos de geração de energias de fontes alternativas, será proposto um
modelo de geração através de Pequenas Centrais Hidrelétricas, com abordagem de um anteprojeto, utilizando
dados obtidos pela equipe do Professor Dr. Frederico Fábio Mauad, que através do projeto PROAFRICA,
esteve no local por duas vezes, no intuito de se avaliar a disponibilidade hídrica e energética do país.
Palavras-chave: Pequenas Centrais Hidrelétricas, São Tomé e Príncipe, fontes alternativas de
energia, anteprojeto de pequena central hidrelétrica, energia elétrica, hidráulica.
Abstract
The Democratic Republic of Sao Tome and Principe, two small islands located in the Gulf of Guinea,
in Africa, is experiencing a serious energy crisis, which directly affects the quality of life of local population.
The energy matrix of the country is basically dependent on fossil fuels and the local electrical system is
working on a intermittent and ineffective form. In view of new technologies for clean energy, using
alternative sources, the priority of this work is examining the feasibility of key methods of generation for
application in the country. The rugged topography of the two islands, with the presence of a dense and
diverse river mesh, combined with the delicate economic situation locally, suggested the installation of the
water sources that are cheap and have little time for construction. Through the main and most developed
methods of generating energy from alternative sources, will be offered a model of generation through small
hydroelectric plants, with a draft approach, using data obtained by the team of Professor Dr. Frederico Fábio
Mauad, through the project PROAFRICA, who was on site twice in order to assess the water availability and
energy of the country.
Keywords: Small Hydroelectric Central, Sao Tome and Principe, alternative sources of energy, SHC
draft small, hydroelectric, power energy, hydraulic.
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1 . Introdução
O arquipélago de São Tomé e Príncipe está situado no golfo da Guiné, na costa oeste da África, e é
formado por duas ilhas principais, situadas praticamente sobre a linha do Equador, a cerca de 300 km a oeste
das costas do Gabão e da Nigéria. É o segundo menor país do continente, e o seu território, montanhoso, é
repleto de florestas tropicais e de vários vulcões inativos. Cerca de 25 % dos habitantes vive na capital do
país, a cidade de São Tomé.
A ex-colônia de Portugal importa a maior parte dos alimentos que consome e depende de ajuda
externa vinda da antiga metrópole. A base da economia é o cacau, que é responsável por quase a totalidade
das exportações. Duas atividades que em teoria seriam bem sucedidas no local, a pesca e o turismo, são
pouco explorados. A Figura 1 mostra o mapa de São Tomé e Príncipe.
Figura 1 – Mapa de São Tomé e Príncipe (Fonte: www.earthinstitute.columbia.edu, acesso em
23/05/2009)
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Contando com uma superfície territorial cerca de 1.000 km2 e população de menos de 160 mil
habitantes, com renda per capita inferior a U$ 400, o país apresenta problemas sociais e econômicos de
gravidade alarmante, que tornam a questão da energia elétrica no país um ponto chave no âmbito do
desenvolvimento em todas as vertentes (NASCIMENTO, 2008).
1.1. Objetivos
O objetivo principal desse trabalho é analisar a viabilidade da eventual construção de Pequenas
Centrais Hidrelétricas, no intuito de amenizar, ou até mesmo resolver o grave problema da crise energética
de São Tomé e Príncipe. Além do objetivo principal, podemos colocar como objetivos secundários a
apresentação das principais fontes alternativas de energia, e a análise da viabilidade de instalação de cada
uma delas nas ilhas de São Tomé e Príncipe, além da indicações sobre a construção de PCHs, cálculo de
potência e cálculo do número de residências atendidas com o empreendimento.
2 . República Democrática de São Tomé e Príncipe – Caracterização
2.1. Características socioeconômicas
Segundo dados do Instituto Nacional de Estatística de São Tomé e Príncipe, a população está
estimada em 160.000 mil habitantes, sendo 50% abaixo dos 18 anos. Os homens representam 49% da
população e a população urbana corresponde a 60%, crescendo numa taxa de 2,8% ao ano. A esperança de
vida é de 65 anos, a mortalidade infantil é de 63 para cada mil, 17% da população está desempregada e
somente 52% tem acesso à água potável. Em 2005, a alfabetização era de 75% (homens: 83% e mulheres:
65%). O idioma oficial é o português, embora também se fale o forro, crioulo, lunguyié e angolar. A igreja
católica é dominante, embora outras também exerçam seu papel no país, como a evangélica, adventista,
muçulmana e maná. O nível da pobreza, estimado em 2005, evidenciou que em torno de 50% da população
vive abaixo do limiar da miséria (Instituto Nacional de Estatística de São Tomé e Príncipe). A Tabela 1
evidencia as características populacionais de São Tomé e Príncipe.
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Tabela 1 – Características populacionais de São Tomé e Príncipe (Fonte: INE – Instituto Nacional de
Estatística de São Tomé e Príncipe (www.ine.st – Acesso em 22/05/2009))
Ano Total Homens Mulheres
2001 137.599 68.236 69.363
2002 140.365 69.515 70.850
2003 143.186 70.821 72.365
2004 146.056 72.153 73.903
2005 148.968 73.506 75.462
2006 151.912 74.876 77.036
2007 154.875 76.256 78.619
2008 157.847 77.641 80.206
2009 160.821 79.027 81.794
2010(estimativa) 163.784 80.409 83.375
Fontes verbais obtidas na visita do grupo PROAFRICA revelam que por todo o país, é notória e
alarmante a gravidade dos problemas de educação, saúde, infra-estrutura de transportes e energia e
desorganização social herdados de mais de 500 anos de dominação colonial.
Após a independência em 1975, o país passou por 15 anos de regime socialista unipartidário e
economia altamente centralizada, seguidos por outros 15 anos de democracia pluripartidária e de
experiências mal sucedidas de liberalização econômica e privatização da economia (NASCIMENTO, 2008).
A inflação chega a níveis absurdos, e o plano econômico adotado pelo governo gera recessão e
acentua ainda mais a pobreza. O sistema de educação é precário; o governo só oferece o ensino fundamental.
Para cursar o ensino médio, o aluno tem que ir à Lisboa para concluir seus estudos. Existem bolsas que
financiam a ida dos estudantes, mas estão restritas à elite (NASCIMENTO, 2008).
Na área da saúde, a malária é responsável por 60% dos óbitos tanto em crianças quanto nos adultos,
já que as pessoas vendem os medicamentos distribuídos pelas autoridades para poder comprar alimentos. Em
todo país não existe sequer um cardiologista para atendimento da população; o governo dispõe somente de
um clínico geral e um ortopedista. O chefe da psiquiatria é um técnico em radiologia e o número de leitos na
capital não chega a 400.
A economia é baseada na monocultura do cacau (90% das exportações, com redução para 65 a 70%
na década de 90 e queda maior de 13.000 para 3.500 toneladas nos últimos anos), mas turismo e serviços
também fazem parte de uma pequena fatia do PIB, além da perspectiva da exploração petrolífera. O país
apresentou alguns ciclos econômicos marcantes, como o da cana-de-açúcar (em 1485) e do cacau (em 1800).
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A exportação é de cerca de 6 milhões de dólares e a importação é de 30 milhões de dólares, enquanto a
dívida ativa do país está entre 300-305 milhões de dólares.
De forma similar à distribuição da população, os empreendimentos agrícolas também estão mais
concentradas na região norte da ilha, o que se relaciona com o relevo, menos declivoso, podendo ser mais
aproveitado para o estabelecimento das culturas agrícolas. O setor industrial é reduzido, concentrando-se em
panificação, óleo de coconote, cervejarias e tipografias. Outros componentes do setor secundário são:
produção de energia elétrica (insuficiente para atender às necessidades locais) e empresas de obras públicas
(Instituto Nacional de Estatística de São Tomé e Príncipe).
2.2. Aspectos históricos e culturais
A descoberta do país pelos portugueses foi entre 1470/1471. A história escrita tem 529 anos e a do
nacionalismo, 52 anos. A história genuína e atual tem pouco mais de 200 anos, enquanto que a da
independência tem 30 anos. O sistema legal do país é a Constituição Democrática de 1990, revista em 2003.
Há indícios do povoamento das ilhas por africanos e crianças judias entre 1485-1493, além de
ataques de estrangeiros, principalmente holandeses (1512-1517), que ocuparam as ilhas por um período de
quase 100 anos. Em 1706 ocorreu a invasão da ilha de Príncipe pelos franceses. A história do país também
foi marcada por massacres, revoluções e greves que culminaram na independência do país em 1975.
A comunicação social é feita por jornais, rádio e televisão, contando-se ainda com serviços de
tipografias e editoras, bibliotecas, museus, cinemas e teatros, embora de forma tímida e desatualizada.
O país manteve relações de cooperação bilateral com vários outros países, incluindo Angola, Cabo
Verde, Guiné-Bissau, Moçambique, Portugal, França, Gabão, Espanha, Alemanha, Suécia, Bélgica, Itália,
China, Taiwan, Japão, Coréia do Sul, Coréia do Norte, Israel, Estados Unidos, Cuba, África do Sul, Costa do
Marfim, Marrocos, Canadá, Nigéria, Singapura, entre outros, mas somente com 8 países a cooperação foi
mais ativa. Com o Brasil, a relação teve início com a visita do Presidente Luis Inácio Lula da Silva em 2003,
o que permitiu a abertura da embaixada brasileira, além da análise de projetos nos domínios da cultura,
educação, justiça, esportes, saúde e petróleo. (ESPÍNDOLA, 2009).
2.3. Características ambientais
Na contra-mão da precária situação vivida pela população do país, a natureza em São Tomé e
Príncipe ainda permanece praticamente intacta, apesar de certas explorações irregulares. A vegetação que
existe sobre o território da ilha continua com mais de 70% de suas matas intocadas.
O patrimônio natural de São Tomé e Príncipe inclui toda uma vegetação rica em diversidade, bem
como uma fauna que nela se abriga e que dela depende. Constitui também uma fonte de plantas de valor
alimentar, ornamental e medicinal.
O reconhecimento da importância destes fatores levou à criação, já no final do século passado, de
duas áreas protegidas de floresta nas duas ilhas. Apareceram, assim, o Parque Natural d’Obó, em São Tomé,
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e o Parque Natural do Príncipe, na ilha do Príncipe. A vegetação do Príncipe é muito parecida à de São
Tomé, com um número maior de espécies típicas de floresta secundária.
O clima é bastante marcado por um período seco, conhecido como “gravana”, que vai de junho a
agosto, e de duas estações chuvosas (de janeiro a maio e de setembro a dezembro). Ainda no campo
climático, apesar da pequena extensão, a ilha de São Tomé tem um clima que se caracteriza pelo seu
contraste: os valores das precipitações, Sudoeste/Nordeste, oscilam entre mais de 6.000 mm e menos de
1.000 mm por ano, variando entre muito úmido e árido. A Figura 2 mostra o relevo de São Tomé.
Figura 2 – Relevo montanhoso da ilha de São Tomé (Fonte: maps.google.com, acesso em
20/05/2009)
A ilha de São Tomé e a do Príncipe são ambas de origem vulcânica, e possuem maciços montanhosos
de aspecto imponente que, junto à grandeza do seu revestimento vegetal e à abundância de cursos de água,
dá às ilhas o singular encanto que tanto atrai os seus visitantes. A principal linha de elevações de S. Tome
está orientada no sentido aproximado de N-S, em curva alongada com alguma saliência, e é onde está
localizado o Pico de São Tomé, com 2.024 m de altitude. Existem ainda os picos de Cão Grande, Cão
Pequeno, Maria Fernandes e na ilha do Príncipe, os picos do Príncipe e do Papagaio. (CALRÃO, 2008).
2.4. Hidrologia
No sistema hidrográfico de São Tomé e Príncipe existem 116 bacias hidrográficas e 223 cursos
d’água. As bacias principais, suas respectivas áreas o comprimento de seus cursos d’água principais estão
listados na Tabela 2.
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As estações hidrométricas do país começaram a ser instaladas no ano de 1973. Munidas de linígrafos,
situavam-se nos rios Quija, Diogo Pena, Ió Grande, Manuel Jorge e Papagaio. Grandes cheias nesses rios,
ocorridas anos depois, destruíram toda a aparelhagem hidrométrica presente na ilha.
Tabela 2 – Principais bacias hidrográficas de São Tomé e Príncipe (Fonte: INE – Instituto Nacional
de Estatística de São Tomé e Príncipe (www.ine.st – Acesso em 22/05/2009))
Ilha Bacia Hidrográfica Área (km2) Comprimento do
rio (km)
S. Tomé Água grande 24,2 16
S. Tomé Manoel Jorge 36 23
S. Tomé Abade 50,2 21
S. Tomé Ió Grande 106,6 24
S. Tomé Quija 21 13
S. Tomé Xufe-Xufe 17 8
S. Tomé Lembá 45 15
S. Tomé Cantador 12,2 12
S. Tomé Contador 24 14
S. Tomé Rio d’Ouro 48 19
Príncipe Papagaio 14 9
Príncipe Bibi 5 4
Príncipe Banzú 8 5
No sentido de avaliar a probabilidade de aproveitamento hidroenergético nas ilhas, foram instaladas
no ano de 1980 algumas estações fluviométricas, mas somente em 1988 é que se formou uma Rede
Hidrométrica Nacional, constituída por 13 estações, destas, 12 localizadas em São Tomé e 1 na Ilha do
Príncipe, todas equipadas com linígrafos. Essas instalações só foram possíveis graças ao Acordo de
Cooperação no Domínio do Ambiente e dos Recursos Naturais estabelecido entre Portugal e a República
Democrática de São Tomé e Príncipe.
Na viagem do projeto PROAFRICA, o professor Frederico Fábio Mauad, com os equipamentos do
Núcleo de Hidrometria do Centro de Recursos Hídricos e Ecologia Aplicada (CRHEA - USP), mediu de
forma simples, as vazõeso de alguns rios na ilha de São Tomé, inclusive o rio d’Ouro, além de medir alturas
de queda em alguns pontos, na intenção de se realizar algum aproveitamento hidrelétrico. Os dados obtidos
nessa viagem serão utilizados no capítulo referente ao anteprojeto de PCH’s.
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2.5. O setor energético
No âmbito da energia elétrica, pode-se afirmar que o arquipélago de São Tomé e Príncipe atravessa a
mais grave crise energética dos últimos anos. O fornecimento diário de eletricidade aos consumidores está
extremamente comprometido, visto que são registrados diariamente pelo menos seis cortes no fornecimento.
Segundo a EMAE (Empresa de Água e Eletricidade de São Tomé), o país assume a gravidade da
situação e afirma serem necessários pelo menos 625 mil euros para superar a condição e restabelecer o
fornecimento.
A empresa está racionando a energia, abastecendo a população por cerca de seis horas diárias, além
das quedas constantes, cuja reposição chega a demorar cerca de uma hora e meia. Esta situação se repete
com freqüência, afetando muito a qualidade de vida das pessoas, que já é precária nesse país.
Além disso, cerca de 70% da rede de fornecimento de energia elétrica e dos equipamentos instalados
nas usinas de geração foram disponibilizados no período de dominação portuguesa. A Figura 3 mostra uma
foto da central hidrelétrica de Contador, uma das duas presentes no país.
Figura 3 – Central Hidrelétrica de Contador (Fonte: CALRÃO, 2008)
É fácil notar que a energia elétrica é um recurso escasso e crítico em São Tomé e Príncipe. A EMAE
é a única empresa responsável pela geração e distribuição de energia. O país possui 12,8 MW instalados. A
matriz energética predominante é a termelétrica, correspondendo a 82% do total instalado. Porém, estas
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usinas estão sucateadas, e geram somente 67% do esperado. Do total instalado, são gerados
aproximadamente 7 MW. A Tabela 3 evidencia as potências da matriz energética santomense.
Tabela 3 – Matriz energética de São Tomé e Príncipe: potências instaladas e garantidas (Fonte:
ESPÍNDOLA, 2009)
Central Grupos Geradores Potência
instalada (kW)
Potência total
por centrais
(kW)
Potência
garantida
(kW)
Hidrelétrica de
Contador
Turbina 1 1000 2000 0
Turbina 2 1000 500
Hidrelétrica de
Guegue
Turbina 320 320 0
Central Térmica
de São Tomé
Grupo 1, ABC1 1000 7825 0
Grupo 2, ABC2 1000 700
Grupo 3, ABC3 1280 1000
Grupo 4, DEUTZ1 1515 1100
Grupo 5, DEUTZ2 1515 1100
Grupo 6, DEUTZ3 1515 1250
Central de Bobô
Forro
Grupo 1, Caterpillar 1 1200 2400 800
Grupo 2, Caterpillar 2 1200 800
Rede Interligada de São Tomé 12545 7250
Central Térmica
de Angolares
Grupo 1 88 88 88
Central Térmica
de Morro Peixe
Grupo 1 60 60 40
Central Térmica
de Porto Alegre
Grupo 1 80 100 80
Total São Tomé 12793 7478
Central Térmica
de Príncipe
Grupo 1, Ausónia 512 1448 500
Grupo 2, Volvo 1 280
Grupo 3, Volvo 2 320
Cummins 336
Total Príncipe 1448 500
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A situação do sistema elétrico e das redes de distribuição do país é tão alarmante, que por muitas
vezes um simples posar de um pássaro em um fio condutor de energia, provoca uma queda no fornecimento,
com registros até de avarias em grupos geradores.
Existem nas ilhas três hidrelétricas, mas apenas uma está em operação: a Central Hidrelétrica do
Contador, Figura 3. Esta, por sua vez, possui uma potência instalada de 2 MW, mas garante apenas 87,5%
dessa energia. O fato do não ou inadequado funcionamento se deve à deterioração e falta de manutenção das
turbinas ou outros componentes, além do fato de terem sido mal projetadas, o que ocasionou grande perda de
carga.
A energia produzida tanto nas termelétricas quanto nas hidrelétricas seguem para uma mesma malha
de distribuição. Essa energia é insuficiente para atender a demanda da população. Do período das 12 h às 17
h ocorre freqüentemente corte aleatório de energia, com fornecimento assegurado apenas para os órgãos e
instituições públicas.
As comunidades rurais não têm acesso à energia elétrica, assim como à água encanada e rede de
esgoto. Há uma necessidade imediata da geração de, no mínimo mais 10 MW, demandados pelos
consumidores. Porém, diante da situação problemática, de despreparo e falta de infra-estrutura, essa
pendência está muito longe de ser corrigida.
A Tabela 4 mostra a produção energética de São Tomé e Príncipe nos últimos anos, dividida por tipo
de fonte. Nota-se que a produção energética total está aumentando devido às centrais térmicas, já que a
produção de energia das fontes hídricas vem caindo a cada ano. Isso mostra certo desinteresse e falta de
investimento e conhecimento dessa tecnologia, o que é desapontante do ponto de vista econômico e
ambiental.
Tabela 4 – Produção anual de energia elétrica por fonte (Fonte: INE – Instituto Nacional de
Estatística de São Tomé e Príncipe (www.ine.st – Acesso em 22/05/2009))
Fontes energéticas
Energia produzida (MWh/ano)
2002 2003 2004 2005 2006
Centrais térmicas 21.631 25.441 26.650 31.070 37.205
Centrais hídricas 4.835 6.062 7.892 6.172 4.247
Total 26.467 31.503 34.842 37.243 41.453
Nos órgãos públicos consultados pelo grupo do projeto PROAFRICA, verificou-se carência de
recursos humanos e, dos existentes, a desqualificação é evidente. Essa foi uma das principais queixas do
Ministro dos Recursos Naturais e Meio Ambiente, da diretora da Diretoria de Recursos Naturais e Energia,
do presidente da Empresa de Água e Energia Elétrica e dos diretores de suas quatro diretorias vinculadas
(Água, Energia, Financeira e Logística).
22
É clara a percepção de que o país precisa de ajuda internacional para solucionar ou amenizar o
problema de energia elétrica, já que a situação chega a níveis críticos, afetando diretamente a qualidade de
vida da população e freando consideravelmente o desenvolvimento do local.
3 . Geração de energia elétrica através de fontes convencionais
Tomando como referência o cenário brasileiro, são consideradas fontes convencionais de energia, as
termelétricas e as hidrelétricas de grande porte, basicamente. Isso se deve ao fato da geografia do país ser
favorável à instalação de centrais hídricas, e, em caráter de complementação, as térmicas, que apresentam
tecnologias completamente dominadas e possuem um tempo de instalação relativamente pequeno, se
comparada às hidrelétricas.
A Figura 4 evidencia a grande dependência das energias não-renováveis na matriz energética
mundial. Apesar do Brasil ter um parque gerador predominantemente hidroelétrico, isso não se reflete nas
demais nações do mundo, com exceções de Noruega e Canadá. Esse fato reforça a necessidade de se
incentivar as energias alternativas em países onde isso é possível, como é o caso de São Tomé e Príncipe.
Continuaremos a abordar as principais fontes de energia e seus aspectos em vista do problema santomense.
Figura 4 – Composição da matriz energética mundial em 2008 (Fonte: catedradogas.iee.usp.br –
Acesso em 13/05/2009)
3.1. Usinas hidrelétricas
A energia primária de uma hidrelétrica é a energia potencial gravitacional da água, que se encontra
represada, proporcionando uma altura de queda elevada. Antes de se tornar energia elétrica, a energia
primária deve ser convertida em energia cinética de rotação.
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O dispositivo que realiza essa transformação é a turbina. Ela consiste basicamente em uma roda
dotada de pás, que é posta em rápida rotação ao receber a massa de água. O último elemento dessa cadeia de
transformações é o gerador, que converte o movimento rotatório da turbina em energia elétrica.
Um rio não é percorrido pela mesma quantidade de água durante o ano inteiro. Em uma estação
chuvosa, é claro, a quantidade de água aumenta. Para aproveitar ao máximo as possibilidades de
fornecimento de energia de um rio, deve-se regularizar-se a sua vazão, a fim de que a usina possa funcionar
continuamente com toda a potência instalada.
A vazão de água é regularizada pela construção de lagos artificiais. Uma represa, construída de
material muito resistente - pedra, terra, cimento armado -, fecha o vale pelo qual corre o rio. As águas param
e formam o lago artificial. Dele pode-se tirar água quando o rio está baixo ou mesmo seco, obtendo-se assim
uma vazão constante.
A construção de represas quase sempre constitui uma grande empreitada da engenharia civil. Os
paredões, de tamanho enorme, devem resistir às extraordinárias forças exercidas pelas águas que ela deve
conter, e suportar ainda a pressão das paredes rochosas da montanha em que se apóiam.
A Figura 5 mostra uma foto da usina hidrelétrica de Itaipu, na divisa entre Brasil e Paraguai, a maior
hidrelétrica em potência instalada do mundo (NIGAN, 2001).
Figura 5 – Usina Hidrelétrica de Itaipu (14.000 MW) (Fonte: outrapolitica.wordpress.com – Acesso
em 13/05/2009)
Para diminuir o efeito das dilatações e contrações devidas às mudanças de temperatura, a construção
é feita em diversos blocos, separados por juntas de dilatação. Quando a represa está concluída, em sua massa
são colocados termômetros capazes de transmitir a medida da temperatura à distância; eles registram as
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diferenças de temperatura que se possam verificar entre um ponto e outro do paredão e indicam se há perigo
de ocorrerem tensões que provoquem fendas.
Figura 6 – Esquema de ligação de uma usina à rede elétrica (Fonte: outrapolitica.wordpress.com –
Acesso em 13/05/2009)
A energia que pode ser fornecida por unidade de tempo é definida como potência, e é medida em
watt (W). A potência de uma fonte de energia elétrica pode ser calculada multiplicando-se a tensão em volts
que ela é capaz de fornecer pela corrente em ampères que distribui. Uma linha de transmissão, portanto, é
capaz de transportar a mesma potência de duas maneiras: com voltagem elevada e corrente de baixa
intensidade, ou com voltagem baixa e alta corrente.
A energia elétrica é produzida a uma tensão relativamente baixa, que em seguida é elevada, para fins
de transporte. Ao chegar às vizinhanças dos locais de utilização, a tensão é rebaixada. Essas elevações e
abaixamentos são feitos por meio de transformadores, da mesma forma que na geração termelétrica.
Apesar dos imensos reservatórios, os impactos ambientais das usinas hidrelétricas são mínimos, se
comparados com as de outras fontes.
3.2. Usinas termelétricas
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As usinas termelétricas são instalações que produzem energia elétrica a partir da queima de
combustíveis fósseis como carvão, óleo combustível ou gás natural, em uma caldeira projetada
exclusivamente para esta finalidade.
O funcionamento das centrais termelétricas é semelhante, independentemente do combustível
utilizado. O combustível é retido em parques ou depósitos contíguos, de onde é enviado para a usina, onde
será queimado dentro das caldeiras.
A caldeira gera vapor a partir da água que circula por uma extensa rede de tubos que revestem suas
paredes. O papel do vapor é movimentar as pás de uma turbina, cujo rotor gira juntamente com o eixo de um
gerador que produz a energia elétrica, que é transportada por linhas de alta tensão aos centros de consumo.
O vapor então é resfriado em um condensador e convertido outra vez em água, que volta aos tubos da
caldeira, dando início a um novo ciclo (CSPE, 2001).
A água em circulação que esfria o condensador elimina o calor extraído da atmosfera pelas torres de
refrigeração, grandes estruturas que identificam essas centrais. Parte do calor extraído passa para um rio
próximo ou para o mar.
No sentido de se diminuir os efeitos contaminadores da combustão sobre as redondezas, a central
possui uma chaminé alta e alguns precipitadores que retêm as cinzas e outros resíduos voláteis da combustão.
As cinzas são recuperadas para aproveitamento em processos de metalurgia e no campo da construção, onde
são misturadas com o cimento.
Como o calor produzido é extremamente intenso, devido às altas correntes geradas, o resfriamento
dos geradores é muito importante. O hidrogênio é um veículo de resfriamento melhor que o ar, e como
apresenta densidade muito menor, demanda menos energia para circular.
Figura 7 - Usina termelétrica de Piratininga (472 MW), em São Paulo (Fonte: outrapolitica.wordpress.com –
Acesso em 13/05/2009)
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A potência mecânica obtida pela passagem do vapor através da turbina - fazendo com que esta gire -
e no gerador - que também gira acoplado mecanicamente à turbina - é que transforma a potência mecânica
em potência elétrica.
A energia assim gerada é levada através de cabos ou barras condutoras, dos terminais do gerador até
o transformador elevador, onde tem sua tensão elevada para adequada transmissão até os centros de
consumo, onde a tensão é abaixada e distribuída para os consumidores.
A descrição anterior refere-se às centrais clássicas, uma vez que existe, ainda que em fase de
pesquisa, outra geração de termelétricas que melhorem o rendimento na combustão do carvão e diminuam o
impacto sobre o meio ambiente: são as centrais de combustão de leito fluidificado. Nessas centrais, queima-
se carvão sobre um leito de partículas inertes (por exemplo, de pedra calcária), através do qual se faz circular
uma corrente de ar que melhora a combustão.
Uma central nuclear também pode ser considerada uma central termelétrica, onde o combustível é
um material radioativo que, em sua fissão, gera a energia necessária para seu funcionamento.
A principal vantagem das usinas térmicas é poderem ser construídas próximas aos centros
consumidores, economizando assim o custo das linhas de transmissão. E essas usinas podem ser encontradas
na Europa e em alguns estados do Brasil.
O gás natural pode ser usado como matéria-prima para gerar calor, eletricidade e força motriz, nas
indústrias siderúrgica, química, petroquímica e de fertilizantes, com a vantagem de ser menos poluente que
os combustíveis derivados do petróleo e o carvão.
Entretanto, o alto preço do combustível é um fato desfavorável. Dependendo do combustível, os
impactos ambientais, como poluição do ar e aquecimento das águas, também podem se tornar muito grandes.
As usinas térmicas não são propriamente eficientes, em algarismos sua produção global é cerca de
38%, isto é, menos da metade da energia térmica colocada na usina pelo combustível torna-se aproveitável
como a energia elétrica.
Os altos índices de poluição e a iminente diminuição das fontes de petróleo nas próximas décadas
apontam para um horizonte onde as usinas à base de queima de combustível sejam gradualmente substituídas
por centrais geradoras que não agridam o meio ambiente de forma tão grande (CSPE, 2001).
4 . Fontes alternativas de energia
No sentido de solucionar ou amenizar o atual problema da energia elétrica em São Tomé e Príncipe,
as fontes alternativas de energia surgem como um atrativo, por se mostrarem como uma opção frente às
instalações termoelétricas sucateadas presentes no local.
As vastas opções naturais das ilhas, que se mostram em sua grande maioria intactas e inexploradas,
nos indicam que essa opção pode ser tratável.
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Em vista dessa proposta, serão abordadas as principais fontes alternativas de geração de energia
elétrica, seguidas de um estudo da situação em que se encontra o país em relação a cada uma delas e da
viabilidade econômica e tecnológica, visando uma proposta que altere o mais rapidamente possível o atual
cenário de calamidade em que o setor energético se encontra nas ilhas.
4.1. Maremotriz
A energia maremotriz é o procedimento de geração de eletricidade que faz o uso da energia do
movimento das massas de água oceânicas devido à atuação da força das marés. Existem, basicamente, dois
tipos de energia maremotriz: a energia cinética das correntes graças às marés e energia potencial devido a
diferença de altura entre as marés alta e baixa.
Em praticamente todos os seus pontos, a superfície do oceano oscila entre níveis altos e baixos,
chamados marés, a cada 12h e 25min. Em certas baías e estuários, como no Monte Saint-Michel , no rio
francês Rance, ou em São Luís – MA, no Brasil, essas marés são bastante acentuadas, podendo atingir alturas
da ordem de 16 metros. As enormes massas de água que cobrem mais de 70% do planeta constituem o maior
coletor de energia solar que se pode imaginar. As marés, criadas pela atração lunar, também representam
uma fonte energética tentadora .
Figura 8 – Usina maremotriz de La Rance – França (Fonte: outrapolitica.wordpress.com – Acesso em
13/05/2009)
A energia das marés é obtida de modo semelhante ao da energia hidrelétrica. Constrói-se uma
barragem, formando-se um reservatório junto ao mar. Quando a maré está alta, a água começa a encher o
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reservatório, passando através da turbina hidráulica, geralmente tipo bulbo, e produzindo energia elétrica. Na
maré baixa, o reservatório se esvazia e a água que sai do reservatório passa novamente através da turbina, em
sentido contrário, produzindo energia elétrica através da rotação do gerador, cujo eixo é acoplado à turbina.
Essa fonte é também usada no Japão e na Inglaterra. A primeira usina maremotriz construída no mundo para
geração de eletricidade foi a de La Rance, em 1963, que pode ser vista na Figura 8.
Por se tratar de uma fonte ainda pouco explorada e cara, fica praticamente impossível se instalar
usinas maremotrizes em São Tomé e Princípe, mesmo se tratando de um arquipélago, rodeado pelo mar.
Jamais foram feitos estudos dos movimentos das marés no local, e ainda é evidente a inexistência de baías e
áreas de desníveis na pequena costa das duas ilhas principais.
4.2. Eólica
De modo conceitual, a energia eólica pode ser definida como sendo a energia cinética contida nas
massas de ar em movimento, ou seja, nos ventos. Seu aproveitamento é feito por meio da conversão da
energia cinética dos ventos em energia cinética de rotação, com o emprego de turbinas eólicas, também
denominadas aerogeradores, para a geração de eletricidade, ou cata-ventos (e moinhos), para trabalhos
mecânicos como bombeamento d’água.
Assim como a energia hidráulica, a energia eólica é utilizada há milhares de anos com as mesmas
finalidades: bombeamento de água, moagem de grãos e outras aplicações que envolvem energia mecânica.
Para a geração de eletricidade, as primeiras tentativas surgiram no final do século XIX, mas somente um
século depois, com a crise internacional do petróleo (década de 1970), é que houve interesse e investimentos
suficientes para tornar viável o desenvolvimento e aplicação de equipamentos em escala comercial. O maior
parque eólico presente no Brasil é o de Osório, no Rio Grande do sul, com uma potência instalada de 150
MW, que pode ser observado na Figura 9.
A primeira turbina eólica comercial ligada à rede elétrica pública foi instalada em 1976, na
Dinamarca. Na atuaIidade, existem mais de 35 mil turbinas eólicas em operação no mundo. Nos Estados
Unidos, o parque eólico existente é da ordem de 4.800 MW instalados e apresentam um crescimento anual
em torno de 10%. Estima-se que em 2020 o mundo terá 12% da energia gerada pelo vento, com uma
capacidade instalada de mais de 1.300GW.
Recentes desenvolvimentos tecnológicos, como sistemas avançados de transmissão, melhor
aerodinâmica, estratégias de controle modernas e operação das turbinas, têm reduzido drasticamente os
custos e melhorado o desempenho e a confiabilidade dos equipamentos.
Um grave problema do estudo da viabilidade do uso desse tipo de energia nas ilhas de São Tomé e
Príncipe é a falta de estudos dos comportamentos dos ventos no país. Segundo as autoridades locais, jamais
foi feito qualquer estudo no país no sentido de se avaliar as características dos ventos.
A avaliação do potencial eólico de um local requer trabalhos sistemáticos de coleta e análise de dados
sobre a velocidade e a dinâmica dos ventos. Geralmente, uma estimativa rigorosa requer levantamentos
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característicos, mas dados coletados em aeroportos, estações meteorológicas e outras aplicações similares
podem fornecer uma primeira estimativa do potencial bruto ou teórico de aproveitamento da energia eólica.
Num primeiro momento, é de se imaginar que, por se tratar de um arquipélago, o local é propenso a
receber uma incidência de ventos considerável. Mas o estudo deve se basear em certas instalações, já citadas,
e que não existem nas ilhas. Além disso, os aerogeradores são caros e difíceis de se tornar uma fonte de
energia básica, seja em qualquer lugar, sendo mais utilizada em caráter de complementação das energias
hidro e termoelétricas. Portanto, em curto prazo, é complicado falar nesse tipo de energia como uma possível
solução para o problema santomense.
Figura 9 - Parque eólico de Osório – Rio Grande do Sul (Fonte: outrapolitica.wordpress.com –
Acesso em 13/05/2009)
4.3. Solar
A energia solar é uma modalidade de energia que provém da captação de luminosidade solar
transformada em energia elétrica. A todo instante, o mundo recebe uma enorme quantidade de luz solar, que
possui uma quantidade de energia incomparável com qualquer outra fonte existente.
O montante de energia proveniente do sol é superior à produção de todas as fontes convencionais,
como usinas nucleares, termoelétricas e hidrelétricas, juntas.
A principal barreira é produzir energia a partir desse recurso com custos mais acessíveis (os painéis
de captação solar fotovoltaicos são extremamente caros) e também encontrar maneiras de armazená-la, o que
30
é possível através de baterias especiais, mas a técnica ainda é pouco eficiente e muito cara, como todo o
processo.
Atualmente, esse tipo de energia tem seu uso ainda restrito ao aquecimento de água e acendimento de
lâmpadas, além alimentar calculadoras pequenas. No entanto, isso acontece de forma pouco significativa nos
países do mundo.
Embora seja uma fonte de energia limpa e abundante, pouquíssimos países exploram efetivamente
essa alternativa, entre os quais podemos citar o Estado de Israel, onde cerca de 70% das casas possuem com
coletores solares, e a Indonésia, com aproximadamente 15 mil casas iluminadas por energia advinda de
células fotovoltaicas, dispositivo que converte energia solar em eletricidade.
Figura 10 - Parque solar de Mojave, na Califórnia (345 MW) – EUA (Fonte:
outrapolitica.wordpress.com – Acesso em 13/05/2009)
Em países desenvolvidos, como Alemanha, Japão e Estados Unidos já circulam protótipos de carros
movidos a energia solar, embora de forma experimental. A Alemanha possui um plano de incentivo para os
cidadãos que possuírem coletores de energia solar em suas residências. Coletores e equipamentos que
revertem energia solar em eletricidade possibilitam que o excedente seja direcionado para a rede elétrica da
região, fazendo com que essas residências não sejam cobradas pela energia consumida, e ainda recebam certa
quantia pelo fornecimento.
O tipo de energia em questão possui diversos pontos positivos, tais como:
- os painéis não geram poluição, exceto na construção dos equipamentos; exigem pouca manutenção
nas centrais;
- as tecnologias dos equipamentos encontram-se em processo de evolução;
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- a viabilidade de aplicação em áreas de difícil acesso é alta, pois não requer grandes investimentos
em linhas de transmissão;
- pode ter seu uso difundido em países tropicais, onde o sol brilha praticamente o ano todo.
A localização geográfica da República Democrática de São Tomé e Príncipe, muito próxima da linha
do Equador, no continente africano, sugere que a energia proveniente do sol seja uma alternativa atrativa
para o local. As incidências solares no país são historicamente conhecidas pela população local, e a
instalação de painéis solares pode ser uma alternativa viável. Esse fato é reiterado ao observar-se a Figura
11, que mostra a incidência solar no planeta.
Figura 11 – Mapa de incidência solar na terra (Fonte: outrapolitica.wordpress.com – Acesso em
13/05/2009)
Dois pontos contrários a essa alternativa são o custo relativamente alto dos painéis solares e o difícil
tratamento da energia proveniente dos painéis fotovoltaicos. Fazer essa energia chegar até a casa dos
consumidores de forma contínua e apropriada é um desafio, já que o armazenamento da energia gerada
durante o dia para ser aproveitada à noite é um processo muito complicado e caro.
Já o uso de painéis solares para aquecimento de água seria uma alternativa extremamente
interessante, já que os aquecedores solares não são relativamente caros. Entretanto, essa utilização estaria
longe de resolver o problema da energia elétrica na ilha, desempenhando um papel complementar no
aquecimento de água, visando economizar a escassa energia elétrica disponível no país.
4.4. Nuclear
A energia nuclear é uma espécie alternativa de energia gerada a partir de usinas nucleares, onde
ocorre a fissão do átomo de um elemento com propriedades radioativas, como o urânio ou tório. A quebra do
32
átomo libera grande quantidade de energia no reator, que aquece um fluido, promovendo a rotação de
turbinas acopladas a geradores elétricos.
Os principais produtores de energia nuclear são os países europeus. Atualmente, de acordo com a
Agência Internacional de Energia Atômica, cerca de 7% de toda energia produzida no mundo é oriunda das
usinas nucleares.
Figura 12 – Usinas Termonucleares de Angra I (650 MW) e Angra II (1350 MW), em Angra dos
Reis, RJ (Fonte: outrapolitica.wordpress.com – Acesso em 13/05/2009)
Dentre os maiores produtores de energia nuclear no mundo estão: França (70% da energia elétrica
produzida), Bélgica (55%), Suécia (50%), Ucrânia (46%) e Suíça (40%). Embora esses países sejam os
grandes produtores, as nações que detém um elevado desenvolvimento tecnológico nesse seguimento, além
de terem o maior número de usinas, são Estados Unidos, França, Japão, Rússia, Alemanha, Reino Unido e
Coréia do Sul. A Figura 12 mostra as usinas brasileiras de Angra I e II, no Rio de Janeiro.
É fácil notar que, em se tratando de solução energética em curto prazo, o uso da energia nuclear está
completamente fora de cogitação para São Tomé e Príncipe, haja vista a situação calamitosa em que o país se
encontra, e que esse tipo de energia, além de ser cara e de instalação muito demorada, necessita de alta
tecnologia.
O país não se encontra em situação de desenvolver pesquisas ou adquirir tecnologias avançadas de
outros países. Além disso, há o problema do urânio radioativo, de seu descarte após o uso, e todas as
questões éticas que o uso dessa energia acarreta.
33
4.5. Pequenas centrais hidrelétricas
Dentre as formas de obtenção de energia, a hidrelétrica está entre as menos nocivas ao meio
ambiente, principalmente se comparada com os combustíveis fósseis, tendo em vista que não gera resíduos
que poluem o ambiente.
A geração hidroelétrica, principalmente no Brasil, é uma forma de energia consagrada, considerada
convencional. Devido a esse fato, as pequenas centrais são consideradas formas de geração alternativa.
Figura 13 – Ilustração de uma instalação hidroelétrica de pequeno porte (Fonte: MAUAD, 2004)
Em decorrência da necessidade de expansão da utilização dos recursos energéticos devido ao
crescimento econômico e populacional, cada vez mais se tem buscado formas rápidas e eficientes de geração
de energia elétrica.
Uma alternativa viável para a produção de energia e atendimento desta demanda são as pequenas
centrais hidrelétricas. As PCH’s apresentam várias vantagens quando comparadas a obras de grandes usinas
e podem ser utilizadas também como alternativas ao uso de centrais térmicas a diesel e/ou gasolina, que são
combustíveis não renováveis e com alto índice de impacto ambiental.
As grandes usinas, além de apresentar elevados investimentos, longos prazos de execução e em
alguns casos, grandes distâncias dos centros consumidores, também têm as questões ambientais como
problema, devido aos grandes impactos causados por suas estruturas como o reservatório. Já as PCH’s,
apresentam um custo mais acessível, um menor prazo de implementação, e se caracteriza como grande
possibilidade quando se tratam de pequenas potências, caso de São Tomé e Príncipe.
34
Para ser considerada pequena central, uma hidrelétrica não deve possuir potência instalada superior a
30 MW, e o espelho d’água do reservatório deve ser menor do que 3 km2. Assim, para um país de dimensões
minúsculas, cheio de rios e natureza abundante, com desníveis observáveis por toda sua extensão, as PCH’s
se caracterizam como a melhor opção dentro das energias alternativas para uma solução rápida e barata para
o suprimento de energia elétrica.
Dentro da proposta inicial de energias alternativas, é evidente que as pequenas centrais hidrelétricas
se destacam frente às outras possibilidades, no caso específico de São Tomé e Príncipe. O que comprova esse
caso é o relevo do país, cheio de desníveis e abundantes rios, mas em dimensões menores, se comparados
com os rios brasileiros, por exemplo. Além disso, as PCH’s são de fácil construção, preço relativamente
baixo e de tempo de implementação curto em relação às outras fontes abordadas, ou até mesmo às centrais
hidrelétricas de grande porte.
Devido a esses fatos, será abordada a técnica de construção de PCH’s, no intuito de se propor uma
solução para o problema santomense da escassez e da péssima qualidade da energia elétrica observados no
país.
4.6. Conclusões
Devido à urgente necessidade de solução em que se encontram os problemas relacionados à
eletricidade em São Tomé e Príncipe, uma possível saída é adotar a matriz hidrotérmica como uma medida
de curto prazo, mesclando termoelétricas e pequenas centrais hídricas de geração.
Justificando a proposta, uma usina térmica de potência entre 5 e 10 MW, levaria um tempo
relativamente curto para ser implementada, e isso atende a urgência do problema. A incidência de petróleo
na região e uma perspectiva de extração dentro de alguns anos é outro fato que contribui na defesa dessa
implementação.
Já as características físicas e hidrológicas das ilhas sugerem que, a longo prazo, com estruturação,
recursos e tecnologia, a matriz térmica venha sendo complementada com a geração hidroelétrica, na forma
de PCH’s.
Apesar dessas considerações, será abordada a técnica de construção de PCH’s, que, conforme já
discutido, se caracteriza como a melhor forma de sanar o problema santomense de escassez de energia
elétrica, de uma forma definitiva.
5 . Pequenas Centrais Hidrelétricas
Uma pequena central hidrelétrica é formada basicamente por elementos que têm a função de captar e
conduzir a água para a casa de máquinas (onde se processará a transformação da energia hidráulica em
elétrica) e um canal que restituirá a água ao rio. Dependendo do arranjo do projeto e da configuração de
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instalação das estruturas e dos componentes da PCH, pode-se classificá-las de acordo com a capacidade
máxima instalada, sistema de adução, área e regularização de reservatórios, dentre outros.
De acordo com as diretrizes da Eletrobrás, as PCH’s podem ser classificadas da seguinte forma:
- Tipos de usinas em relação à capacidade de regulação do reservatório;
- Tipos de usinas quanto à potência instalada e queda do projeto;
- Tipos de usinas em relação ao sistema de adução.
5.1. Principais tipos de PCH’s
5.1.1. Quanto à capacidade de regularização do reservatório
- PCH com reservatório de acumulação, com regularização diária e mensal
Quando a potência máxima desejada não é obtida devido à vazão do rio da PCH ser inferior à
necessidade do projeto, adota-se a formação de um reservatório para que este possa regularizar a vazão
central.
O reservatório em questão pode ser regularizado diariamente ou mensalmente de acordo com estudos
de dimensionamento de parâmetros físico-operativo do projeto.
- PCH sem reservatório de acumulação, a fio d’água
No caso da vazão de estiagem de um rio ser maior ou igual à descarga necessária para obter-se à
potência pretendida e atender à demanda máxima, torna-se dispensável a utilização de reservatório de
acumulação.
O vertedouro neste tipo de usinas é utilizado praticamente na totalidade do tempo para eliminar o
excesso de água, sendo que o aproveitamento energético local não será total.
Além dessas questões, as PCH’s deste tipo apresentam algumas vantagens como, facilitar os estudos
e a construção da tomada d’água, dispensar estudos de sazonalidade da carga elétrica do consumidor e
estudos de regularização de vazões.
5.1.2. Quanto à potência instalada e queda
36
Outro modo de diferenciar as PCH’s é através da potência instalada e da queda do projeto. Estes dois
parâmetros não devem ser analisados isoladamente, uma vez que a potência pode não caracterizar
efetivamente o tipo de usina.
A Tabela 5 apresenta um quadro de classificação de pequenas centrais hidrelétricas quanto à potência
instalada e a queda do projeto.
Tabela 5: Classificação das PCH’s quanto à potência e a queda de projeto (Fonte: MAUAD, 2004)
Classificação das
Centrais Potência P (kW)
Queda de Projeto hd (m)
Baixa Média Alta
Micro P < 100 hd < 15 15 < hd < 50 hd > 50
Mini 100 < P < 1.000 hd < 20 20 < hd < 100 hd > 100
Pequena 1.000 < P < 30.000 hd < 25 25 < hd < 130 hd > 130
Assim, as centrais hidrelétricas apresentam uma classificação pela potência instalada e uma
subclassificação quanto à queda.
5.1.3. Quanto ao sistema de adução
A escolha do sistema de adução dependerá de estudos das condições topográficas e geológicas do
local do aproveitamento, assim como estudos econômicos comparativos entre um ou outro sistema de
adução.
As PCH’s podem ser divididas em dois tipos, de acordo com o sistema de adução:
- em baixa pressão com escoamento livre em canal;
- em baixa pressão por meio de tubulação.
Para sistemas de adução curtos em trechos de baixa e alta pressão deve-se estudar a opção por
tubulação. Já para sistemas de adução longos com topografias e solos favoráveis para construção de canal,
deve-se estudar em principio, a opção de adução por canal.
5.2. Fluxogramas de atividades
As atividades para exploração de um potencial hidrelétrico estão sujeitas a uma série de
regulamentações. Antes mesmo dos estudos e projetos de uma PCH, deve-se verificar se a avaliação do
potencial está de acordo com a legislação, em termos da otimização do aproveitamento do bem público.
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Sobre os aspectos ambientais e de gerenciamento dos recursos hídricos, deve-se considerar a questão
do tratamento ambiental adequado, bem como a obtenção das licenças ambientais durante as várias etapas do
projeto.
A viabilidade econômica da usina no local, os estudos e levantamentos básicos também devem ser
feitos, a fim de servir de base para estudos posteriores como a alternativa de arranjos e tipos de estruturas do
aproveitamento.
A partir dos estudos e dos dados citados anteriormente, tem-se o pré-dimensionamento das estruturas.
Depois de determinar o arranjo do aproveitamento, segue-se para a fase dos projetos dos
equipamentos eletromecânicos e das obras. É nesta fase que ocorre o dimensionamento final das estruturas e
a determinação mais precisa da queda líquida. Com a queda disponível e os dados das séries de vazões
médias mensais, são feitos os estudos energéticos necessários e define-se a potência a ser instalada na PCH,
que é de fundamental importância para a escolha final dos equipamentos eletromecânicos.
38
Figura 14 - Fluxograma de atividades para Estudos e Projetos Básicos de PCH (Fonte:
ELETROBRAS, 1997)
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Figura 15- Fluxograma de Implantação de uma PCH (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
Potencialconhecido?
Avaliação Expedita da Viabilidade da Usina
Potencialinteressante?
Levantamento de DadosEstudos Básicos
Lay-out PreliminarOrçamento Estimado
EconomicamenteViável?
Estudos EnergéticosEstudos Ambientais
Negociação ProprietáriosEstudos de Interligação
Detalhamento do Projeto
Estudos GeológicosEstudos Hidrometeorológicos
Apresentação do PB para Aprovação da ANEEL
juntamente da LP
ProjetoBásico
Aprovado
Desenvolvimento do Projeto Executivo, Construção da Usina e Implantação dos Programas Ambientais
PCHem Operação
ProjetoArquivado
Solicitação da Licença de
Instalação (LI)
LIconcedida
não
não
não
sim
s im
não Cumprir exigências
FLUXOGRAMA DE IMPLANTAÇÃO DE UMA PCH
Inventário Simplificado (Res. 393 - ANEEL)
Elaboração do Projeto Básico de Engenharia
Levantamentos Complementares de Campo
Obtenção da Licença de Operação (LO)
Solicitação da Licença
Prévia (LP)
Definição com o Órgão Ambiental dos Termos de
Referência Ambientais
Cumprir Exigências
não
sim
Registro na ANEEL para Execução do
Projeto Básico
Elaboração do EIA/RIMA ou Relatório de Impacto Ambiental Simplificado
Obtenção da LP junto ao Órgão Ambiental
LPconcedida
Cumprir Exigências
Referentes ao Estudo
não
simOtimização do
Projeto de Engenharia
Consulta aos Órgãos de Recursos Hídricos para Obtenção de Outorga de
Uso da Água
Outorga de Uso
concedidanãoCumprir
Exigências
sim
sim
sim
INÍCIO
interação
Elaboração do Projeto Básico
Ambiental (PBA)
40
Dessa forma, o arranjo final do projeto da PCH será caracterizado e pode-se realizar os estudos de
planejamento de construção e montagem, manutenção e operação da usina, além da elaboração da estimativa
final dos custos. Após elaboração destes estudos e com uma estimativa do custo total do projeto, pode-se
realizar a avaliação final e confirmar a atratividade do empreendimento.
Os dois fluxogramas nas Figuras 14 e 15 ilustram as várias etapas e atividades necessárias para o
projeto e estudo de um empreendimento, independente do porte do aproveitamento.
O primeiro fluxograma pode ser observado na Figura 14, e descreve as etapas para implantação de
uma PCH, destacando os estudos de engenharia, aspectos ambientais e institucionais. Já o segundo
fluxograma, na Figura 15, apresenta a seqüência de estudos do projeto.
5.3. Componentes de uma PCH
É muito importante apresentar os principais componentes e estruturas de uma pequena central
hidrelétrica, sua funções, tipos e características, não se atendo a detalhes mais específicos de projetos e de
dimensionamento dos componentes, porque a proposta do trabalho refere-se aos benefícios energéticos
obtidos através das PCH’s.
As fórmulas e conceitos utilizados a seguir, foram obtidos em: ELETROBRÁS CENTRAIS
ELÉTRICAS BRASILEIRAS S.A. Diretrizes para Estudos e Projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas.
Rio de Janeiro, 2000.
5.3.1. Barragem
A barragem tem a função de represar a água, visando elevar o nível de água do rio. No caso dos
locais com baixa queda, a barragem tem a função também de criar o desnível necessário à produção da
energia desejada.
Os tipos de barragens mais adotados em projetos de aproveitamentos hidrelétrico são as barragens de
concreto, de terra e de enrocamento. A escolha do tipo de barragem depende, dentre outros fatores, das
características topográficas e geológicas do local, do clima e da disponibilidade de material para construção.
Abaixo seguem, de maneira concisa, algumas características e aplicações de cada tipo de barragem.
5.3.1.1. Barragem de concreto
Dentre os vários tipos de barragens de concreto existentes, será enfatizada a barragem tipo muro-
gravidade. Esta barragem tem como principal característica o fato de resistir à pressão da água através do seu
próprio peso, sendo recomendadas para vales estreitos, em maciço rochoso e com boas condições para
fundação.
41
Outras características exigidas para o local onde será instalado esse tipo de barragem é o fácil acesso
ao local e aos materiais de construção, como pedreira, areia e cimentos, além de fundações e ombreiras
resistentes.
A Figura 16 ilustra uma barragem tipo concreto com seus componentes principais.
Figura 16 - Seção típica de uma barragem de concreto (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
A mureta, que pode ser construída de concreto ou tijolos de alvenaria, é localizada acima da
barragem e construída para proteção contra ondas. Já no trecho vertente da barragem, geralmente são
construídos degraus para dissipar parte da energia do escoamento, evitando maiores danos as estruturas a
jusante.
Outros fatores importantes na determinação da barragem, além das suas dimensões, são as distâncias
entre os blocos da barragem, que devem ser no máximo 15 m, para evitar danos ao corpo da estrutura, e a
cota de crista da barragem que depende da altura da barragem.
5.3.1.2. Barragem de terra
A barragem de terra é recomendada para locais onde há disponibilidade de solo argiloso e arenoso, e
fundações estáveis e confiáveis. São constituídas por meio da compactação do solo e podem ser classificadas
como homogêneas e zonadas.
As barragens homogêneas são constituídas de solos argilosos e pouco permeáveis enquanto as
barragens zonadas têm um núcleo impermeável e duas zonas externas mais permeáveis, formadas por
materiais mais grosseiros que evitam deslizamentos, conforme ilustra a Figura 17.
42
Outro fator importante na construção e no projeto da barragem de terra é a localização do eixo da
barragem, no local mais estreito do rio para reduzir o volume da mesma.
Legenda:
1 – Solo impermeável;
2 – Filtro de areia “chaminé”;
3 – Tapete drenante;
4 – Solo arenoso;
5 – Rip-rap;
6 – Poços de alívio;
7 – Tapete impermeável
Figura 17 - Barragens de Terra (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
O período hidrológico da região, bem como a quantidade pluviométrica, também são aspectos muito
importantes neste tipo de projeto e devem ser bem conhecidas, pois estes índices afetam a compactação do
solo e conseqüentemente os prazos e custos do projeto.
Caso exista volume de rochas excedentes no local, é recomendado que a seção da barragem seja
mista, terra-enrocamento, visando uma economia no projeto.
Nas Figuras 18 e 19, têm-se os detalhes típicos deste tipo de barragem de acordo com a altura da
mesma.
det. 2
a
m2
1
det. 1
det. 3
borda livre
NA máx.
1m1
Hh
5,00 5,00
aterrocompactado
0,3h
m1H a 0,3hm2m2H
pavimento flexível
proteção com grama
Figura 18 - Barragem Homogênea – H < 10m (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
43
a
m2
1
borda livre
NA máx.
1m1
Hh
5,00 5,00
aterrocompactado
tapete drenante
m1H a 0,3hm2m2H
filtro vertical aterrocompactado
pavimento flexível
dreno de pé
proteção com grama
det. 3
Figura 19: Barragem Homogênea – H > 10m (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
A largura da crista (a) deste tipo de barragem deve ser no mínimo de 3 m. Caso a barragem seja
utilizada como estrada, a largura mínima deve ser de 6 m.
A inclinação dos taludes da barragem (m) indica quantas vezes a projeção horizontal é maior que a
vertical e depende, dentre outros fatores, do tipo e altura da barragem e do material de construção.
Outro fator importante no cálculo das dimensões da barragem é a largura da base (b) que é
calculada em função da Equação 1.
Hmmab ).( 21 ++= (1)
Onde:
- a: largura da crista da barragem, em m;
- m1: inclinação do talude de montante;
- m2: inclinação do talude de jusante;
- H: altura da barragem (m).
5.3.1.3. Barragem de enrocamento
Este tipo de barragem, de rochas e núcleo impermeável, é uma opção para regiões onde não existe
quantidade suficiente de solo argiloso, inviabilizando economicamente a construção de barragens de terra.
44
A região onde será construída este tipo de barragem deve possuir grande quantidade de materiais
rochosos, fundações e ombreiras resistentes, além de fácil acesso para construção.
A barragem de enrocamento pode ser do tipo convencional, como na Figura 20, ou vertedoura.
Hh
trincheira (eventual)
NA máx.
det. 4
a
a - 2,00
0,75hnúcleoimpermeável
0,5H 0,5H
1m1
m21
m1H a m2H
0,51
0,51
enrocamento enrocamento
Figura 20 - Barragem de Enrocamento Convencional (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
A dimensão da largura da crista da barragem de enrocamento tem os mesmos critérios que a
barragem de terra, já abordada anteriormente.
Outros fatores, como a largura da base, a inclinação dos taludes e espessura das camadas, podem ser
obtidos através do livro: ELETROBRÁS CENTRAIS ELÉTRICAS BRASILEIRAS S.A. Diretrizes para
Estudos e Projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas. Rio de Janeiro, 2000.
5.3.2. Vertedouro
O vertedouro é a estrutura que permite a passagem direta da água de montante para jusante. É
responsável pela integridade da barragem, principalmente quando se tem as elevadas vazões dos períodos
chuvosos, servindo de dispositivo de segurança da mesma.
Basicamente podem ser definidas duas formas para extravasamento da água excedente. Pode ser pelo
próprio corpo da barragem ou por um canal com o fundo situado em cota mais elevada em relação ao leito
natural do rio.
Através das condições topográficas e geológicas do local, define-se o melhor arranjo para o projeto e
para a vazão do vertedouro, a qual deverá ser dimensionada para escoamento da vazão máxima do projeto
(Qmax).
A ilustração de um vertedouro em canal com seção trapezoidal é dada pela Figura 21.
45
mh máx.NA máx.
h máx.
b
1m
reservatórioNA normal do
Figura 21 - Vertedouro em canal com seção trapezoidal (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
A largura do canal (b) pode ser determinada a partir da vazão do projeto, da velocidade máxima
admissível e da lâmina d’água, conforme Equação 2:
maxmax
2maxmaxmax
hV
mhVQb
−=
(2)
A partir da escolha do canal lateral, devem-se avaliar também as formas para dissipação da energia
da água restituída ao rio sem causar maiores problemas às estruturas a jusante.
No projeto do vertedouro devem ser minimizados os efeitos da erosão devido às altas velocidades de
escoamento e às pressões negativas (efeitos de cavitação).
Dentre as estruturas responsáveis pela dissipação da energia, pode-se destacar a escada que deve ter a
mesma largura que o canal extravasor e tem como principal função proteger os taludes da margem do rio.
Nas Figuras 22 e 23 é possível observar as ilustrações de um vertedouro e suas estruturas vizinhas.
46
canal extravasor
soleira afogada
escada de pedra
barragem
A
A
PLANTA
Figura 22 - Visão superior das estruturas de barragem e vertedouro (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
CORTE A-A
NA res.
h máx.
canal
p
h sol.
11,5
Lsol.
hc
1,51 L
pedra
h
NA rio
Figura 23 - Corte lateral das estruturas de barragem e vertedouro (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
A altura da soleira (p) e o tirante de água sobre a soleira (hsol) é dada por:
solhhp −= max (3)
Onde:
- p: altura da soleira, em m;
47
- hmax: tirante da água no canal, em m.
3/2
max
7,1
=
b
Qh sol
(4)
2/3).(. solmáx hbCQ = (5)
Onde:
- hsol: tirante de água sobre a soleira, em m;
- Qmáx: vazão máxima, em m3/s;
- C: coeficiente de vazão.
O cálculo e o dimensionamento de algumas estruturas apresentados anteriormente, podem ser obtidos
através do livro: ELETROBRÁS CENTRAIS ELÉTRICAS BRASILEIRAS S.A. Diretrizes para Estudos e
Projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas. Rio de Janeiro, 2000.
5.3.3. Tomada d’água
A tomada d’água tem como objetivo captar e conduzir a água aos órgãos adutores, além de impedir,
através de sua grade e do desarenador, que corpos flutuantes venham danificar as turbinas e seus associados.
A localização da tomada d’água é muito importante e deve ser bem estudada, pois dependendo do
local pode haver acúmulo de sedimentos ou danos nas suas estruturas, conforme ilustrado na Figura 24.
48
E S T R U T U R A D E C A P T A Ç Ã O
L O C A L IZ A Ç Ã O
A
A
B
B
C
C
DD D
A - L o c a is re c o m e n d á v e is .B - L o c a is in c o n v e n ie n te s , p o is o m a te r ia l tra n s p o r ta d o p e la c o rre n te d e p o s ita -s e n a p a r te c o n v e x a , o b s tru in d o a f re n te d a to m a d a d 'á g u a .C - L o c a is in c o n v e n ie n te s , p o is d u ra n te a é p o c a d e á g u a s a lta s a re g iã o re c e b e o im p a c to d e m a te r ia is , q u e p o d e m a fe ta r a s e s tru tu ra s d a to m a d a d 'á g u a .D - Á re a s s u je ita s à d e p o s iç ã o d e m a te r ia is tra n s p o r ta d o s p e la c o r re n te .
f lu x o
Figura 24 - Localização da tomada d’água (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
Geralmente a tomada d’água é composta de um canal de aproximação ou adução, um desarenador,
uma grade e uma comporta. Esses componentes podem ser vistos na Figura 25.
O dimensionamento da tomada d’água é realizado com base na vazão máxima do projeto e na
velocidade máxima na grade.
Figura 25 - Arranjo típico de Tomada d’água (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
49
As grades da tomada d’água geralmente obedecem à inclinação do parâmetro de montante,
normalmente de 75° a 80°, sendo que para as PCH’s, pode-se adotar o padrão de grades chatas ou redondas,
espaçadas de 8 a 12 cm.
Outros aspectos de dimensionamento da tomada d’água, como o posicionamento do eixo da
estrutura, a cota de laje do fundo do canal de aproximação e as dimensões da passagem hidráulica, podem ser
obtidos através do livro: ELETROBRÁS CENTRAIS ELÉTRICAS BRASILEIRAS S.A. Diretrizes para
Estudos e Projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas. Rio de Janeiro, 2000.
5.3.4. Canal de adução
As dimensões e seções típicas do canal de adução dependem das condições topográficas e geológicas
do local, e devem estar em sintonia com os parâmetros do projeto da tomada d’água.
A largura do canal (b), conforme apresentado anteriormente, deve ser calculada a partir da Equação
2. Já capacidade de vazão do canal, outro fator muito importante para o projeto, deve ser calculado conforme
a fórmula de Manning (Equação 6) apresentada a seguir.
n
RSAQ
3/22/1 ..=
(6)
Quando:
- Q: capacidade de vazão do canal, em m3/s;
- S: declividade do canal, adimensional;
- R: raio hidráulico, em m;
- η: coeficiente de rugosidade do canal.
O coeficiente de rugosidade varia conforme o material de revestimento do canal (Tabela 6), já a
declividade deve-se ser mínima e constante, sendo que o valor recomendado pela Eletrobrás é de 0,0004.
50
Tabela 6 - Coeficiente de Rugosidade (ELETROBRÁS, 1997)
Natureza das Paredes n
Cimento liso 0,010
Argamassa de cimento 0,011
Pedras e tijolos rejuntados 0,013
Tijolos rugosos 0,015
Alvenaria ordinária 0,017
Canais com pedregulhos finos 0,020
Canais com pedras e vegetação 0,030
Canais em mau estado de conservação 0,035
Assim, a partir da definição do tipo de solo onde passará o canal, define-se a inclinação do talude
(m), através da Tabela 7.
Tabela 7 - Inclinação do talude para os diversos tipos de terrenos (ELETROBRÁS, 1997)
Natureza do Solo Inclinação (m)
Argila dura 0,75
Aluvião compacto 1,00
Cascalho grosso 1,50
Enroncamento, terra, areia grossa 2,00
Terra mexida 3,00
Com as dimensões do canal, calcula-se a velocidade de escoamento da água pelo canal, utilizando-
se a Equação 7 e verificando se a mesma está de acordo com a velocidade máxima admissível, mostrada na
Tabela 8.
( )hmbh
Qv
.. +=
(7)
Onde:
- v: velocidade d’água no canal, em m/s;
51
- Q: vazão do canal, em m3/s;
- h: altura da lâmina do canal, em m;
- b: base do canal, em m;
- m: inclinação do talude do canal.
Tabela 8 - Velocidade máxima admissível (ELETROBRÁS, 1997)
Natureza do Solo Velocidade Máxima Admissível (m/s)
Argila dura 1,70
Aluvião compacto 1,20
Cascalho grosso 1,80
Enroncamento, terra, areia grossa 0,65
Terra mexida 0,30
5.3.5. Tubulação de adução de baixa pressão
A tubulação de adução é utilizada em substituição ao canal de adução nos casos onde as condições
topográficas e geológicas impedem o uso do canal, como por exemplo, margens muito íngremes.
Essa tubulação é utilizada para conduzir o escoamento entre a tomada d’água e a entrada do conduto
forçado.
Um fator muito importante no dimensionamento desta tubulação é a perda de carga. Esta perda,
produzida principalmente pelo atrito, deve ser igual a 1% da queda bruta. A influência da perda de carga no
projeto pode vir até a inviabilizar o projeto, devido a um baixo resultado da queda líquida que por
conseqüência reduz, a potência final, afetando a eficiência de geração e o tempo de retorno do investimento.
Para determinar a perda de carga em tubulação de pressão, utiliza-se a Equação 8, fórmula empírica
de Scobey.
1,1
9,1
..410i
S D
VKJ =
(8)
Onde:
52
- cf
b
L
HJ
.100= : perda de carga unitária, em m/km;
- v: velocidade de escoamento, m/s;
- Di: diâmetro interno do conduto, cm;
- Lcf: comprimento do conduto forçado, em m.
- KS: coeficiente da fórmula de Scobey;
O coeficiente, KS, é determinado conforme a Tabela 9. Já a velocidade de escoamento, é dada pela
Equação 9.
Tabela 9 – Coeficiente da fórmula de Scobey (ELETROBRÁS, 1997)
Material – Tubulação KS
Aço-Carbono 0,32
Cimento-Amianto 0,34
Concreto Armado 0,38
22.2732,1
.
.4
D
Q
D
Q
A
QV ===
π (9)
Substituindo os valores de J e V, na Equação 9, obtém-se a fórmula para calcular o diâmetro interno
da tubulação:
204,0
388,0278,341
=
bS H
LkQD
(10)
Onde:
- D: diâmetro interno da tubulação, em m;
- L: comprimento, em m;
53
- Hb: altura bruta, em m.
Outro fator muito importante no dimensionamento da tubulação de adução é a espessura. A espessura
deve ser calculada tendo em vista as pressões internas, o diâmetro interno e das características do material da
tubulação.
Para evitar danos a tubulação, devido ao desequilíbrio das pressões internas e externas na mesma,
adota-se um tubo ou poço de aeração, que permite igualar as pressões, evitando danos à estrutura e
economizando em reforços para tubulação, como anéis ou o próprio aumento da espessura.
5.3.6. Câmara de carga
A câmara de carga é utilizada quando o sistema de adução é realizado por um canal, ao invés de
tubulação. Esta estrutura tem a função de fazer a transição da água do canal de adução para a tubulação
forçada, além de absorver as manobras bruscas evitando maiores danos, como o golpe de aríete. A ilustração
da câmara de carga segue na Figura 26.
Figura 26 - Exemplo de câmara de carga (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
O dimensionamento do volume da câmara de carga é realizado a partir da altura de queda. Para altura
de queda até 25 m, o volume da câmara de carga não precisa ter valores significativos, porém entre 10 e 25
m deve-se construir um sangradouro lateral visando evitar que as variações bruscas causem maiores danos às
estruturas.
Para quedas maiores que 25 m, o volume da câmara deve ser suficiente para atender o funcionamento
total de uma turbina, com a vazão de projeto durante 60 segundos, período de tempo considerado necessário
para que a inércia da massa d’água no interior do canal de adução entre em regime de escoamento normal.
54
B vlE
LTa
Llm
df.
Lvl
E cacâm araa largada
dq
cf cf
c
cana l de
adução
vertedouro la tera l
dq
AA
PLAN TA
N A norm alh
fdq
B vlLTa
borda livref>=0,40
flu tuação deníve l esperada
>=0,60
C O R TE A -A
V l
Q
h
Figura 27 - Ilustração da câmara de carga (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
Os valores de Lvl, Bvl e Eca, devem ser estabelecidos em função da flutuação esperada de nível
(∆h), conforme demonstra a Tabela 10.
Tabela 10 - Valores de Lvl, Bvl e Eca– (ELETROBRÁS, 1997)
Flutuação de nível Dimensões (m)
∆h (m) Lvl Bvl Eca
0,6 20 1,2 30
0,8 14 1,6 21
1,0 10 2,0 15
5.3.7. Chaminé de equilíbrio
A chaminé de equilíbrio é uma estrutura, em aço ou concreto, construída entre o trecho de adução de
baixa declividade (tubulação de baixa pressão) e o trecho de adução de grande declividade (tubulação
forçada), conforme mostra a Figura 28.
55
Figura 28 - Chaminé de Equilíbrio (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
Esta estrutura tem a finalidade de reduzir os efeitos da variação da pressão de uma tubulação para
outra e quando há um acionamento rápido do dispositivo de fechamento da turbina, causando o golpe de
aríete.
Os golpes de ariete são as variações de pressão decorrentes de variações da vazão, causadas por
alguma perturbação, voluntária ou involuntária, que se imponha ao fluxo de líquidos em condutos, tais como
operações de abertura ou fechamento de válvulas, falhas mecânicas de dispositivos de proteção e controle,
parada de turbinas hidráulicas e ainda de bombas causadas por queda de energia no motor, havendo, no
entanto, outros tipos de causas.
É o caso típico de condutos de recalque providos de válvulas de retenção logo após a bomba e sem
dispositivos de proteção. Neste caso a situação de ocorrência do golpe de forma mais desfavorável e com
mais frequência, é aquela decorrente da interrupção brusca da energia elétrica fornecida ao motor da bomba
que alimenta o conduto. É nesta situação onde corriqueiramente se verificam valores extremos para o golpe
de aríete.
Durante esse fenômeno, a pressão poderá atingir níveis indesejáveis, que poderão causar sérios danos
ao conduto ou avarias nos dispositivos nele instalados, como ruptura de tubulações por sobrepressão, avarias
em bombas e válvulas, colapso de tubos devido a vácuo, entre outras.
56
Para verificar se há necessidade da instalação da chaminé de equilíbrio, é usual a utilização das
Equações 11 e 12, sendo que a primeira relaciona o comprimento do sistema de adução com a queda bruta e
a segunda leva em consideração a constante de aceleração da água na tubulação.
La
H≤ 5 (11)
Onde:
- La: comprimento total do sistema de adução, em m;
- Hb: queda bruta, em m.
Hg
aLvht .
.=
(12)
Onde:
- th: tempo de aceleração da água na tubulação, em s;
- v: velocidade da água no interior da tubulação forçada, em m/s;
- g: aceleração da gravidade (9,81 m/s2).
Se a tubulação ultrapassar cinco vezes a queda bruta (Equação 11), haverá a necessidade da
instalação da chaminé. Já através da Equação 12, pode-se calcular o tempo de aceleração da água na
tubulação; se este tempo for inferior a 3 segundos, não há necessidade de instalação da chaminé. Para valores
de tempo maiores que 6 segundos a instalação dela é obrigatória.
5.3.8. Conduto forçado
A tubulação de alta pressão ou tubulação forçada (conduto forçado) tem a função de conduzir a água
do castelo d’água, câmara de carga ou chaminé de equilíbrio até a turbina, conforme mostra a Figura 29, a
seguir.
57
Figura 29 - Vista geral da tubulação forçada (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
O dimensionamento desta tubulação é realizado através da relação custo benefício, na qual o
diâmetro “ideal” ou econômico é o diâmetro limite para o qual um aumento, que reduziria as perdas
hidráulicas e conseqüentemente aumentaria a potência, não seria compensado pelo custo.
Esse diâmetro pode ser calculado pela fórmula de Bondshu (Equação 13).
7
3
127b
eH
QD =
(13)
Onde:
- De: diâmetro econômico, em cm;
- Q: vazão d’água na tubulação, em m3/s;
- Hb: carga hidráulica, igual 1,2.H, em m (adotada para PCH’s);
- H: queda bruta, em m.
A velocidade máxima admissível para cada tubulação (Tabela 11), também é um fator muito
importante. O cálculo da velocidade na tubulação pode ser realizado através da Equação 14.
58
2.
.4
eD
Qv
π=
(m/s) (14)
Tabela 11 - Material da tubulação e velocidade máxima admissível (ELETROBRÁS, 1997)
Material Vmáx admissível (m/s)
Aço 5,0
Concreto 3,0
A partir do diâmetro econômico e da velocidade na tubulação pode-se estimar a perda de carga
devido ao atrito, Equação 15, como no dimensionamento da tubulação de adução em baixa pressão,
demonstrado anteriormente.
gD
VLfhf
.2.
.. 2
= (15)
Onde:
- hf = perda de carga ao longo do comprimento do tubo (m);
- f = fator de atrito ou fator de perda de carga (adimensional);
- L = comprimento do tubo (m);
- V = velocidade de escoamento (m/s);
- D = diâmetro interno do tubo (m);
- g = aceleração da gravidade (9,81 m/s²).
Outros fatores como: os aspectos construtivos, a variação de pressão no conduto forçado, a
espessura e os blocos de apoio e ancoragem, podem ser obtidos através de consultas à bibliografia deste
trabalho. A Figura 30 mostra o conduto forçado da PCH de Buriti.
59
Figura 30 – Conduto forçado da PCH de Buriti, em Água Clara – MS (Fonte:
www.spmch.unifei.edu.br – Acesso em 12/06/2009)
5.3.9. Casa de força
A casa de força tem a finalidade de alojar as turbinas hidráulicas, geradores elétricos, reguladores,
painéis e outros equipamentos do sistema elétrico de geração.
A configuração da casa de força varia segundo as características do aproveitamento hidrelétrico, tais
como porte da central, tipo do aproveitamento, tipos de turbinas e geradores utilizados.
De maneira geral, é possível se distinguir as casas de força de acordo com o tipo de aproveitamento
hidrelétrico (baixa ou alta queda). Em aproveitamento de baixa queda, geralmente a casa de força está
associada à barragem, integradas num mesmo conjunto. Já em aproveitamento de alta queda, a casa de força
costuma ser uma construção isolada dos demais componentes.
Deverão ser previstas, nas dependências da casa de força, áreas destinadas aos equipamentos
elétricos e mecânicos auxiliares definidos em cada projeto.
Além disso, em cada caso, deverá ser analisada a necessidade de área específica para montagem dos
equipamentos, cujas dimensões básicas deverão ser fornecidas pelo fornecedor dos equipamentos principais.
No caso de máquinas de pequeno porte, elas poderão ser fornecidas pré-montadas.
60
Em qualquer caso, deve-se prever uma ponte rolante para os trabalhos de montagem e desmontagem
em manutenções programadas, além de se analisar a necessidade de se prever uma sala para o centro de
operação da PCH.
Figura 31 – Casa de força da PCH Rio do Peixe, em Joaçaba – SC (Fonte: www.spmch.unifei.edu.br
– Acesso em 12/06/2009)
A definição das dimensões principais da casa de força é dependente de alguns fatores, como a
quantidade e tamanho do gerador e da turbina, já que essas estruturas serão instaladas dentro dela.
Baseando-se nas características básicas das máquinas, deverão ser dimensionadas as dependências da
casa de força destinadas aos equipamentos elétricos e mecânicos auxiliares, além de se definir a cota de
fundação da casa de força, que depende do arranjo do tubo de sucção da turbina. Na seqüência, definem-se as
cotas e o acondicionamento das galerias de drenagem.
Os acessos externos deverão ser definidos em função da cota do piso principal da área de montagem,
dos aspectos topográficos do local e das rampas admissíveis para os equipamentos de transporte e da
disposição das obras a jusante. Os transformadores elevadores podem ser instalados dentro ou fora da casa de
força, em função das peculiaridades de cada empreendimento. O dimensionamento da parede de jusante da
casa de força deverá, em certos casos, considerar o apoio da estrutura de saída das linhas de transmissão.
61
5.3.10. Canal de fuga
O canal de fuga se define como sendo o canal através do qual a vazão turbinada é restabelecida ao
curso d’água, e se localiza a jusante do duto de sucção, entre o rio e a casa de força. Para se dimensionar o
canal de fuga, devem ser considerados o tipo e dimensões da casa de força e a distância entre a casa de força
e o rio.
O escoamento ao longo do canal, para a descarga máxima turbinada, deverá ser sempre laminar, com
velocidade sempre menor do que 2 m/s, como no canal de adução. Nos canais com superfície livre, a largura
quase sempre varia ao longo de seu comprimento. A largura inicial é geralmente igual à largura da casa de
força. O comprimento será, também, variável, em função da distância entre a casa de força e o rio. Na
confluência com o rio, a largura no fim do canal de fuga deverá ter dimensão suficiente para não introduzir
qualquer controle sobre o escoamento.
Quando a curva-chave não é bem conhecida, poderá ser necessário introduzir-se uma soleira
afogadora, a jusante do tubo de sucção, para garantir a manutenção do nível d’água mínimo necessário ao
perfeito funcionamento das turbinas, à exceção das turbinas Pelton que funcionam desafogadas.
Para os casos onde o maciço rochoso é fraturado, deverão ser tomados cuidados especiais no que diz
respeito ao tratamento das paredes laterais e do fundo, especialmente nas proximidades do tubo de sucção,
visando-se reduzir as possibilidades de erosões pelo escoamento. O canal de fuga pode ser observado à frente
da casa de força, na Figura 31.
5.4. Turbinas hidráulicas
As turbinas hidráulicas são máquinas que transformam a maior parte da energia de escoamento da
água que a percorre, em trabalho mecânico.
Essas turbinas consistem basicamente de um sistema fixo hidráulico e de um sistema rotativo
hidromecânico destinados, respectivamente, à orientação do escoamento da água e à transformação em
trabalho mecânico.
O princípio de funcionamento das turbinas remonta às antigas rodas de moinho que tinham seu
movimento relacionado com a passagem de água. Porém, devido ao grande desperdício de água, esses
moinhos apresentavam baixíssimo rendimento.
Partindo-se da necessidade cada vez maior de energia e de mecanismos com bons rendimentos, foi
criada a turbina que tem como objetivo transformar a energia cinética de um fluido em movimento, em
trabalho mecânico, através da pressão deste fluido.
As turbinas dividem-se em dois tipos: ação e reação. Nas turbinas de ação, o trabalho mecânico é
obtido pela transformação da energia cinética da água em escoamento, sendo que a principal delas é a Pelton
com um ou mais jatos. Já nas turbinas de reação, o trabalho mecânico é obtido pela transformação das
energias cinética e de pressão da água em escoamento, sendo a Francis, Hélice e Kaplan as principais.
62
Dentre os vários fatores que se deve levar em consideração para a escolha do tipo de turbina,
destacam-se: a queda líquida, a vazão do projeto, a rotação específica, a cavitação, os custos, a confiabilidade
e a robustez.
Figura 32 – Turbina hidráulica acoplada ao gerador da PCH Rio do Peixe – Joaçaba – SC (Fonte:
www.spmch.unifei.edu.br – Acesso em 12/06/2009)
Basicamente uma turbina é constituída por cinco partes: a caixa espiral, o pré-distribuidor, o
distribuidor, o rotor e o tubo de sucção.
A caixa espiral é uma tubulação de forma toroidal integrada à estrutura civil da usina que envolve o
rotor e tem a função de distribuir a água igualmente na turbina. Esta caixa é conectada ao conduto forçado na
secção de entrada e ao pré-distribuidor na secção de saída, que por sua vez é composto de dois anéis
superiores, dentre os quais são montados um conjunto de 18 a 24 paletas fixas, com a função de direcionar a
água para o distribuidor.
O distribuidor tem a função de controlar a potência da turbina, através da regulação da vazão da
água. É composto de uma série de 18 a 24 palhetas móveis, que tem seus movimentos sincronizados e podem
ser operados em modo manual ou automático.
A conversão de energia hídrica em potência de eixo ocorre no rotor. Após passar pela turbina a
água é devolvida ao rio através do tubo de sucção que também tem a função de desacelerar o fluxo de água
para não causar maiores danos na jusante do rio. A seguir, apresentam-se as principais turbinas hidráulicas,
suas recomendações, características e para quais vazões e alturas de quedas são mais recomendadas.
63
5.4.1. Turbinas Pelton
As turbinas Pelton são classificadas como turbinas de ação, indicadas para locais com altas quedas e
pequenas vazões. De acordo com as Diretrizes da Eletrobrás, para PCH, estas turbinas são recomendadas
para altura de queda na faixa de 100 a 500 m, alguns casos especiais até 1.000 m e potências de 500 a 12.500
kW. Estas turbinas apresentam bons rendimentos onde há grandes variações de carga e para cargas parciais,
podendo ser operadas de 10 a 100% da potência máxima.
As turbinas Pelton podem ser construídas com eixo horizontal ou vertical, sendo que no primeiro
caso todas as partes ficam acessíveis, podendo ser montadas e desmontadas, independentes umas das outras,
através de pontes rolantes. Porém, esse arranjo exige uma maior área para a casa de força. A Figura 33
mostra uma ilustração de uma turbina Pelton.
O arranjo com eixo horizontal de um ou dois jatos é o mais encontrado, mas para os casos de
maiores vazões ou para obter velocidade de rotações maiores, pode-se adotar o arranjo com três ou quatro
jatos e com eixo vertical, sempre observando o aspecto custo-benefício.
Este tipo de turbina é constituído de uma roda circular, com um conjunto de pás ou conchas, sobre
os quais incidem, tangencialmente, um ou mais jatos de água dirigidos por um ou mais injetores que são
distribuídos de forma uniforme na periferia da roda, conforme demonstrado na Figura 33. A potência
fornecida por estas turbinas são controladas e reguladas pela atuação das válvulas de agulha dos injetores.
Figura 33 - Turbina Pelton (Fonte: www.spmch.unifei.edu.br – Acesso em 12/06/2009)
64
O dimensionamento destas turbinas é determinado e fornecido pelos fabricantes. Porém, a seguir
apresentam-se algumas equações do dimensionamento dos seus principais componentes.
Qj = Q / Z0 (16)
Qij = Qj / Hliq 0,5 (17)
d0 = 0,54 Qij 0,5 (18)
D = 3 d0 Z0 0,5 (19)
D1 = 12 d0 (20)
n = (37,3 Hliq 0,5) / D1 ou n = 5,76 (Hliq
0,75 Z 00,5) / Q (21)
Onde:
- Hliq: queda líquida, em m;
- Q: vazão da turbina, em m3/s;
- Z0: número de injetores;
- Qj: descarga por injetor, em m3/s;
- Qij: descarga unitária por injetor, em m3/s;
- d0: diâmetro do jato d’água, em m;
- D: diâmetro do tubo de adução, em m;
- D1: diâmetro de incidência do jato sobre o rotor, em m;
- n: rotação adequada para a turbina, em rpm.
65
5.4.2. Turbinas Francis
As turbinas Francis são turbinas de reação, onde o escoamento na região da roda ocorre a uma
pressão menor que a pressão atmosférica. Essas turbinas apresentam um rendimento máximo mais elevado,
velocidades menores e menores dimensões, quando comparada com a turbina Pelton.
Este modelo de turbina, Francis, é caracterizado por uma roda formada por uma coroa de aletas fixas,
as quais constituem uma série de canais hidráulicos que recebem a água radialmente e a orientam para a
saída do rotor, conforme a Figura 34. O escoamento imprime rotação à turbina, que além de aproveitar a
força do choque da água, energia cinética, também utiliza a pressão da água, energia potencial.
As turbinas Francis possuem uma grande adaptabilidade a diferentes alturas de quedas e vazões e
podem ser instalada em caixa espiral ou em caixa aberta.
No caso da turbina instalada em caixa espiral, de acordo com as Diretrizes da Eletrobrás, aconselha-
se o uso para a faixa de 15 a 250 m de altura de queda e potência de 500 a 15.000 kW. Ainda segundo as
Diretrizes, este tipo de turbina tem ótimos desempenhos até 70% da carga nominal e funcionam bem entre 70
e 50% da carga, não sendo aconselhável para valores menores que 50% da vazão nominal.
Para o caso da turbina Francis instalada em caixa aberta, de acordo com as Diretrizes da Eletrobrás,
aconselha-se o uso para baixas quedas até 10 m e potências de 500 a 1800 kW.
Nas turbinas Francis deste tipo, o rotor, o distribuidor e em alguns casos o tubo de sucção se
encontram dentro de uma câmara, construída normalmente de concreto, em ligação direta com a tomada
d’água, dispensando o uso do conduto forçado e da caixa espiral, que simplifica a concepção e reduz o custo
do equipamento.
Outro fator importante das turbinas, independente do tipo e da instalação, a velocidade de rotação,
pode ser determinado em função da potência da turbina e da altura liquida, conforme a equação a seguir.
nKH
Pliq
=
0 75
0 5
,
, (22)
Onde:
- K: coeficiente entre 1300 e 1900; para PCH adotar 1600 (turbina em caixa espiral) e de 1100 à 1300
(turbina em caixa aberta);
- P: potência da turbina, em kW.
66
Outro tipo de turbina é a Francis dupla, que é considerada uma variante das duas turbinas citadas
anteriormente e tem como principal característica o rotor duplo, onde uma peça tem dois conjuntos de pás
que divide a vazão em duas partes, promovendo a necessidade de dois tubos de sucção.
Os procedimentos e fórmulas para calcular os componentes das turbinas, tanto em caixa espiral
quanto em caixa aberta, são praticamente os mesmo e podem ser obtidos através da Norma NBR 12591 -
Dimensões Principais de Turbinas para PCH, Diretrizes da Eletrobrás ou outras bibliografias relacionadas
com o tema.
Figura 34 - Desenho de uma turbina Francis de eixo vertical (Fonte: www.spmch.unifei.edu.br –
Acesso em 12/06/2009)
5.4.3. Kaplan e Hélice
Essas turbinas são classificadas como turbinas de reação, adaptadas a quedas fracas e elevadas
vazões, diferenciando das turbinas Francis apenas pelo rotor que se assemelha a um propulsor de navio,
hélice.
São constituídas por uma câmara de entrada que pode ser aberta ou fechada, por um distribuidor e
por uma roda com pás em forma de hélice. Quando estas pás são fixas diz-se que a turbina é do tipo Hélice,
já se as pás são móveis, permitindo variação do ângulo, diz-se que a turbina é do tipo Kaplan. Essas turbinas
são também conhecidas como Axiais.
As turbinas hélice ou também chamada propulsora, podem vir montadas dentro de uma caixa espiral
ou tubular, sendo que, em ambos os casos a vazão é controlada apenas pelo distribuidor.
67
Devido às características hidrodinâmicas deste tipo de turbina é recomendado que esta trabalhe a toda
carga, permitindo pouca variação na vazão. Devido à dificuldade de dimensionamento e fabricação, aliado ao
alto custo, estas turbinas não são aconselhadas para uso em meio rural.
As turbinas Kaplan, possuem um sistema de embolo e manivelas montado dentro do cubo do rotor
que é responsável pela variação do ângulo de inclinação das pás. O acionamento das pás é acoplado às
paletas do distribuidor, fazendo com que uma determinada abertura do distribuidor tenha um determinado
valor de inclinação das pás.
As turbinas com pás fixas apresentam uma curva de rendimento muito aguda, ou seja, para cargas um
pouco maior ou menor que a “carga ótima”, o rendimento cai rapidamente. Este defeito é eliminado pela
turbina Kaplan, que através das suas pás ajustáveis, apresentam uma curva de rendimento bom para uma
ampla faixa de operação.
Tanto a turbina Kaplan quanto a Hélice, geralmente tem seu eixo instalado verticalmente, porém
podem existir turbinas com eixo horizontal, as quais se denominam turbinas Bulbo.
As turbinas Bulbo operam geralmente em queda abaixo de 20 m e foram desenvolvidas inicialmente
para usinas maremotrizes. São similares a turbina Kaplan com eixo horizontal, porém devido à baixa queda,
o gerador hidráulico encontra-se em um bulbo por onde a água flui ao seu redor antes de chegar as pás da
turbina.
Figura 35 - Desenho de uma turbina Kaplan (Axial) (Fonte: www.spmch.unifei.edu.br – Acesso em
12/06/2009)
68
5.4.4. Turbinas Michell-Banki
A turbina de fluxo cruzado, ou Michell-Banki, é uma máquina produzida principalmente para as
pequenas centrais hidrelétricas. Entre as suas vantagens, estão o seu design simples e sua construção fácil,
que as tornam economicamente atraentes para um empreendimento em pequena escala.
As turbinas Michell-Banki são especialmente produzidas para quedas de 3 a 100 metros, e vazões de
0,02 a 2,0 m3/s, com potências de 1 a 700 kW. O fluxo de água dessas turbinas pode ser ajustado, através de
uma lâmina. Geralmente, as rotações específicas desse tipo de turbina encontram-se entre 40 e 200 rpm. A
Figura 36 mostra o esquema de uma turbina Michell-Banki.
Figura 36 – Esquema de uma turbina Michell-Banki (Fonte: www.spmch.unifei.edu.br – Acesso em
12/06/2009)
As principais vantagens desse tipo de turbina são:
- Fácil construção e instalação, com poucas peças móveis, facilitando a manutenção e diminuindo os
custos com obras civis;
- Custos iniciais inferiores aos dos demais tipos de turbinas;
69
- Tem a característica de funcionarem sob condições ideais, mesmo com cargas parciais;
- Para diversas situações de queda e vazão, a mesma turbina pode ser utilizada, permitindo sua
padronização;
Essa turbina é constituída de dois elementos principais: um injetor e um rotor. A água é restituída ao
rio através de um duto à pressão atmosférica. O rotor é constituído de dois discos paralelos que estão ligados
às lâminas encurvadas em um setor circular.
O bico possui uma secção retangular anexa ao tubo por uma transição retangular - circular. Este
injetor é direcionado para a água do rotor através de uma seção que possui o mesmo número de pás, e orienta
a água para a entrada no rotor, com um ângulo específico para obter uma melhor utilização da energia.
A água é transferida para o rotor em duas câmaras, sendo que a primeira, ao lado direito, fornece uma
média de 70% da energia total transferida para o rotor e a segunda cerca de 30%, no lado esquerdo. Uma
característica deste tipo de máquina é a forma achatada sua curva. Isto é possível graças à concepção da
turbina com admissões parciais. Por exemplo, se o rotor está dividido em 3 partes iguais, o fluxo da água
pode ser feita por 1/3, 2/3 ou todo rotor.
Como já mencionado, a turbina de fluxo é particularmente adequada para ser instalada em rios de
pequenas vazões, onde durante grande parte do ano a quantidade de água é pequena, e suas dimensões devem
ser determinadas de acordo com a máxima e com a mínima vazões anuais.
5.4.5. Seleção das turbinas
Para selecionar o tipo de turbina a ser utilizado no aproveitamento, deve-se analisar dentre outros
fatores, a queda líquida e a vazão.
As Figuras 37 e 38 apresentam as faixas de valores de vazão e queda, e as turbinas recomendadas
para cada faixa. Já a Tabela 12 mostra uma comparação entre os tipos de turbina mais comumente usados nas
PCH’s.
As turbinas hidráulicas utilizadas em pequenas centrais hidrelétricas devem ser selecionadas de modo
a se obter facilidade de operação e manutenção, dando-se grande importância à sua robustez. Na escolha de
uma turbina, deve-se analisar além de seu preço, as garantias oferecidas pelo fabricante quanto à ausência de
cavitação no rotor da turbina, ao imediato atendimento em caso de problemas na operação da máquina e a
pronta troca de componentes danificados.
70
Figura 37 – Método para escolha do tipo de turbina (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
Figura 38 - Ábaco de seleção do tipo de turbina (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
71
Tabela 12 – Comparação entre as turbinas mais usadas em PCH’s (Fonte: MAUAD, 2004)
Tipos Vantagens Desvantagens Campo de
aplicação
Rendiment
o
Turbinas
de ação
- Pouco propensa à cavitação;
- Boa eficiência à carga parcial;
- Facilidade de manutenção;
- Baixa velocidade
específica;
- Rendimento
máximo inferior às
de reação;
Michell-
Banki
- Adequada à padronização;
- Permite o uso de tubos de sucção;
- Sem carga axial sobre os mancais;
- Eficiências
ligeiramente
inferiores;
3<h<100m
0,02<Q< 2,0 m3/s
1<P<700 kW
100<n<1200 rpm
60 a 75
Turbinas
de reação
- Alta rotação específica;
- Projetos compactos;
- Alta eficiência máxima;
- Com uso do tubo de sucção, há
uso efetivo da queda disponível
- Requerem
projetos e execução
mais elaborados;
- Manutenção mais
complexa e cara;
- Sujeitas à
cavitação;
- Economicamente
de uso limitado;
5.5. Potência e escolha dos Geradores
A potência disponível pode ser calculada por meio da seguinte expressão:
Pt = ρ.g.Q.H (23)
Onde:
- Pt = potencia disponível, ou bruta (W);
- p= massa especifica da água = 103 (kg/m3);
- g = aceleração da grávida = 9,81 (m/s2);
72
- Q = vazão medida (m3/s);
- H= altura de queda bruta (m).
A potência do gerador pode ser determinada a partir da potência disponível no eixo da turbina,
conforme a Equação 24.
=
φ
η
cos. G
TG PP (24)
Onde:
- PG: potência do gerador, em kVA;
- PT: potência no eixo da turbina, em kW;
- ηG: rendimento do gerador;
- cos(ø): fator de potência do gerador.
O rendimento do gerador geralmente é fornecido pelos fabricantes, porém na falta dessa informação
pode-se adotar os valores: 96% para geradores até 1 MVA, 97% para geradores até 10 MVA e 98% para
geradores até 30 MVA. Já para o fator de potência, é aconselhável valores acima de 0,80 para sistemas
isolados, e de 0,90 a 0,95 para sistemas interligados ao sistema elétrico.
Para proteger os geradores contra sobretensões originadas por descargas atmosféricas, por exemplo,
utiliza-se equipamentos de proteção contra surtos como capacitores e pára-raios tipo estação, que são ligados
próximo aos terminais do gerador.
Outro fator importante quando se trata de geradores é o sistema de resfriamento que deve ser
projetado e realizado conforme as normas referentes ao assunto, como a norma ABNT NBR 5110 –
Máquinas Elétricas Girantes.
A estimativa do peso do gerador é outro fator que se deve levar em consideração, pois para a faixa de
potência das PCH’s, normalmente os geradores já são levados montados para as casas de força. Assim, a
casa de força já deve possuir espaço e estrutura suficiente para comportar estes equipamentos,
principalmente o rotor que é a peça mais pesada e mais difícil de ser movimentada.
73
Para uma primeira estimativa do peso dos geradores com potência nominal acima de 5 MVA e
velocidade nominal acima de 200 rpm, pode-se adotar a Equação 25 para estimar o peso do rotor, a Equação
26, para estimar o peso do estator e a Equação 27 para determinar o peso total.
Já para potências abaixo deste valor, pode-se utilizar o gráfico da Figura 38.
74,0
5,0.
=
G
GPKR
η (25)
Onde:
- R: peso do rotor, em tonelada;
- K: 40 para geradores de eixo horizontal e 50 para geradores de eixo vertical;
- PG: potência do gerador, em MVA.
RE .65,0= (26)
Onde:
- E: peso do estator, em tonelada.
).(3,1 ERWT += (27)
Onde:
- WT: peso total do gerador, em tonelada.
74
Peso de Geradores de Eixo Horizontal até 5 MVA
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
kVA / rpm
Pes
o (
kg )
Figura 39 - Peso de Geradores de eixo horizontal até 5 MVA (Fonte: ELETROBRAS, 1997)
Para selecionar a melhor tensão de geração, deve-se levar em consideração, além dos custos do
gerador, o custo da interligação gerador-transformador. Desta forma, a variação da tensão influência os
custos do gerador, para uma determinada potência nominal e velocidade. Na Tabela 13, pode-se observar
alguns valores de tensão e a potência do gerador.
Tabela 13 - Tensão e potência de geradores (Fonte: MAUAD, 2004)
Tensão do Gerador Potência máxima do Gerador
220/380 ou 480 V Até 2 MVA
2300 V Até 3 MVA
4160 V Até 5 MVA
6900 V Até 15 MVA
13800 V Acima de 10 MVA
Outras informações e dados referentes aos geradores, como a classe de isolamento, valores de
impedância, aterramento do neutro e os sistemas de excitação podem ser obtidos através de consultas à
bibliografia deste trabalho.
75
5.6. Transformadores elevadores
A potência nominal do transformador elevador deve ser igual ou superior a potência máxima do
gerador.
Estes transformadores devem ser instalados o mais próximo possível da casa de força para diminuir
os comprimentos dos cabos de ligação e conseqüentemente reduzir os custos e perdas na instalação.
Outros aspectos devem ser especificados como: a potência e freqüência nominal, tensão no primário
e secundário, método de resfriamento, impedâncias e acessórios, entre outros.
Figura 40 – Transformador elevador de 15 MVA – Weg (Fonte: www.weg.com.br)
6 . Anteprojeto
Após apresentar todas as características básicas de projeto de uma pequena central hidrelétrica e
oferecer a base para sua construção, vamos dar um enfoque em um exemplo típico de anteprojeto de uma
PCH que pode ser facilmente construída em São Tomé e Príncipe, devido ao relevo das ilhas africanas,
repleta de desníveis propensos para a instalação de PCH’s, como pode ser observado nas Figuras 41 e 42.
Foram utilizados dados obtidos na visita técnica do professor Frederico Fábio Mauad ao país, no que diz
respeito à vazão e queda utilizados para dimensionar o empreendimento.
76
Figura 41 – Perspectiva tridimensional do relevo da Ilha de São Tomé (Fonte: ESPÍNDOLA, 2009)
Figura 42 – Perspectiva tridimensional do relevo da Ilha do Príncipe (Fonte: ESPÍNDOLA, 2009)
6.1. Dimensionamento de uma PCH
Para o dimensionamento da PCH foi escolhido um curso d´água para o qual foi levantado um esboço
de vazão na visita técnica do PROAFRICA, como já foi mencionado. O curso d`água escolhido foi o Rio
77
d’Ouro, que é localizado próximo à capital, São Tomé. A localização da PCH cujo dimensionamento será
efetuado é apresentada na Figura 43.
Figura 43 - Localização escolhida da PCH no Rio d’Ouro, na ilha de São Tomé (Fonte:
ESPÍNDOLA, 2009)
6.1.1. Determinação dos parâmetros do projeto
Como já foi abordado, os parâmetros mais importantes para o dimensionamento das PCH’s são a
vazão e a queda bruta, e é esse par de valores que indicará qual a potência que uma hidrelétrica possui, seja
ela de grande ou pequeno porte.
A altura de queda bruta é o desnivelamento entre a cota do nível de água superior, formado pela
barragem, e a cota da turbina. Como já citado, a central hidrelétrica proposta será dimensionada para o rio
d’Ouro. Os dados medidos em campo e utilizados para o pré-dimensionamento foram:
78
- Altura de queda bruta (h) = 89 m
- Vazão captada pela PCH = 0,55 m3/s
6.1.2. Canal de adução
A adução da água da represa até a chaminé de equilíbrio será feita por um canal aberto. Recomenda-
se que seja feito um estudo para determinar a quantidade de rochas do solo da região, pois este seria um fator
que poderia limitar o uso desta tecnologia de transporte de água. O canal terá inclinação de 1 (valor
recomendado para solos com características de aluvião). Recomenda-se também que para este tipo de solo o
valor de velocidade máxima da água no canal seja de 1,20 m/s. Usando a Equação 7, temos:
V = Q /A = Q/ h (b + m.h)
- h (altura da lamina no canal de adução - adotado) = 1,30m
- b (largura da base do canal de adução - adotado) = 1,50m
- m (inclinação das paredes do canal) = 1
V = 4,11 / 1,3 (1,5 + 1 . 1,3) = 1,12m/s
V = 1,12 m/s
6.1.3. Desarenador (Câmara de carga)
Além de material grosseiro, as partículas de areia carreadas pelo escoamento do rio podem atingir as
estruturas das turbinas ocasionando problemas devido à abrasão. Assim, a necessidade dos desarenadores à
montante da tubulação forçada é muito importante.
Seguindo a metodologia já apresentada, temos:
- Largura do desarenador = 3 vezes a largura do canal de adução a montante;
- Base inferior do desarenador = 3 x 1,5 = 4,5m;
- Base superior do desarenador = 3 x 4,5 = 13,5m;
- Comprimento do desarenador (L):
79
L/Vh = h/Vs
- Vh (velocidade horizontal da partícula de 0,2 mm = 0,25m/s)
- Vs (velocidade de sedimentação da partícula de 0,2 mm = 0,015m/s)
L= 21,66m
Lreal = 1,5 x L = 32m
Considerações:
- a geometria do desarenador segue idêntica àquela apresentada no canal de adução a montante
(inclinação 1:1);
- faz-se interessante para projeto a instalação de vertedouro lateral no canal de adução, próximo a
câmara de carga, a fim de que a ocorrência de eventuais golpes de aríete possam ser amortecidos por este
acessório. O vertedouro deve estar situado 0,50 m acima do fundo do canal.
6.1.4. Tubulação de alta pressão (Tubulação forçada)
Para o calculo do dimensionamento da tubulação de alta pressão, devemos, primeiramente, adotar um
valor recomendado de velocidade na tubulação. Recomenda-se um valor inferior a 3,0m/s. Para este
dimensionamento adotamos 2,5 m/s. Com auxilio da equação da continuidade temos que:
Q = V.A
0,55 = 2,5 . A
A = 0,22 m2
D = (4.A/π)1/2 (diâmetro da tubulação)
D = 0,14 m;
- valor adotado: 150 mm (valor comercial mais próximo).
80
6.1.5. Potência
Como visto anteriormente, a potência disponível pode ser calculada por meio da seguinte expressão:
Pt = ρ.g.Q.H
Onde:
- Pt = potencia disponível, ou bruta (W);
- p= massa especifica da água = 103 (kg/m3);
- g = aceleração da gravidade = 9,81 (m/s2);
- Q = vazão medida (m3/s);
- H= altura de queda bruta (m).
Para a vazão de projeto, Q95 igual a 550 L/s ou 0,55 m3/s e altura de queda bruta (h) de 89m,
podemos calcular a potência disponível.
Pt = 103 * 9,81 * 0,55 * 89 = 480,2 kW
Pt ≈ 480 kW
Já a potência instalada, passível de ser transformada em mecânica e posteriormente em elétrica, é a
potência disponível decrescida das perdas que ocorrem no sistema, ela pode ser definida por:
Pti = Pt * η
Onde:
- Pti = é a potencia instalada em (kW);
- η = é o rendimento total que leva em conta o rendimento do gerador (ηg) e da turbina (ηt), assim η
= ηg * ηt. Recomenda-se adotar um valor de rendimento para o conjunto turbina e gerador de 0,85;
81
Assim, temos que a potência instalada é dada por Pti = 480 x 0,85.
Pti ≈ 410 kW
6.1.6. Escolha da turbina
Para a escolha da turbina a ser instalada no empreendimento, levamos em consideração os seguintes
dados:
- altura útil (Hu): 89,0 m;
- vazão (Q): 0,55 m3/s;
- potência útil (Pu): 410 kW;
Se observarmos o item 5.4.4, vemos que esses dados se encaixam perfeitamente na escolha da
Turbina Michell-Banki. Outro fator que nos estimula a escolher essa turbina é o seu baixo custo,
característica fundamental num empreendimento onde se busca os menores gastos possíveis, como é o caso
de São Tomé e Príncipe, país com sérios problemas financeiros.
Por falta de dados do local do empreendimento, algumas características técnicas da turbina, como Ns,
ns Max foram descartados, mas com um estudo detalhado e seguindo as orientações descritas nos itens que
abordam a escolha da turbina nesse trabalho, facilmente podemos chegar aos valores dos dados técnicos,
como a rotação síncrona, diâmetro do rotor da turbina, e número de pólos, por exemplo. Assim sendo, a
turbina Michell-Banki está situada dentro do limite econômico de instalação. Desse modo, pode-se confirmar
a utilização desse tipo de turbina para o projeto.
6.1.7. Determinação do fator de carga e do número de residências atendidas
Para determinar as demandas máxima e média, bem como o fator de carga de uma propriedade
deve-se fazer um levantamento dos aparelhos elétricos existentes no local. Como não temos os dados
referentes aos consumos residenciais santomenses, vamos nos basear no consumo das residências no Brasil,
e fazer uma aproximação assumindo que as residências santomenses consomem, em média, um quarto da
energia consumida em nosso país. A Tabela 14 mostra o consumo típico de uma residência brasileira urbana.
Para determinar a demanda máxima (Dmax) deve-se verificar qual é a maior demanda do dia, que
usualmente corresponde ao horário das 19 às 21 horas. Logo, a demanda máxima é dada pela soma das
potências dos aparelhos que funcionam neste horário, o que nos aponta um valor aproximado de 1330 kW.
82
A Tabela 14 mostra o consumo médio de energia elétrica de uma residência brasileira, para que se
tenha uma noção de como dimensionar melhor o número de residências que serão atendidas em São Tomé e
Príncipe.
Tabela 14 – Consumo médio de uma residência urbana brasileira (Fonte: www.epe.gov.br, acesso em
15/06/2009)
Aparelho Quantidade Potência (W) Período de utilização (h) Tempo de
utilização (h)
Consumo diário
(Wh)
Televisão 1 300 17:00-22:00 5 1500
Geladeira 1 90 intermitente 20 1800
Aparelho de
som
1 90 7:00-10:00 3 270
Ventilador 1 60 15:00-18:00 3 180
ferro 1 500 14:00-15:00 1 500
Chuveiro 1 4400 6:00-6:10
12:00-12:10
20:00-20:10
0,5 2200
Lâmpadas 5 50 18:00-23:00 5 1250
Máquina de
lavar
1 600 8:00-10:00 2 1200
Forno de
microondas
1 1500 12:00-12:20 0,33 500
Micro
computador
1 300 6:00-10:00 4 1200
total 10600
A demanda média (Dm) é obtida dividindo o valor total obtido na coluna dos Wh/dia por 24 horas.
Assim:
Dm = =10600
24441 67, W
A demanda máxima no dia é de: Dmáx = 1328,33 W (das 20:00-21:00)
83
Portanto, o fator de carga é dado pela razão das demandas:
FD
DCm
max
= = =441 67
1328 330 332
,
,,
O fator de carga 0,4 é definido como ideal. Para melhorar os fatores de carga deve-se distribuir
melhor o horário de funcionamento dos aparelhos, procurando diminuir a demanda máxima, diminuindo
assim o tamanho da turbina e aumentando a carga horária onde as demandas são pequenas. Dessa maneira,
pode-se melhorar a condição de funcionamento da PCH.
O Fator de Carga (FC) é um índice que demonstra se a energia consumida está sendo utilizada de
maneira racional e econômica. Este índice varia entre zero a um, e é obtido pela relação entre a demanda
média e a demanda máxima, durante um período definido.
O fator de carga é expresso pela relação entre a energia ativa consumida num determinado período de
tempo e a energia ativa total que poderia ser consumida, caso a demanda medida do período (demanda
máxima) fosse utilizada durante todo o tempo.
Assim, podemos fazer um levantamento aproximado de quantas residências santomenses seriam
atendidas com o emnpreendimento:
Número de residências abastecidas pela PCH (Nres):
Nres = Poti / Dmáx = 410.000 / 1328,33 ≈ 310 residências
Considerando a aproximação feita, do consumo das residências santomenses ser cerca de um quarto
do consumo das residências brasileiras, concluímos que essa PCH atenderia sem problemas o montante de
1200 residências.
7 . Conclusão
Em vista da precária situação do sistema eletroenergético da República Democrática de São Tomé e
Príncipe, e da sua dependência das fontes energéticas à base do petróleo, foram propostas e analisadas as
principais tecnologias de energias alternativas, no intuito de se encontrar uma solução em curto prazo para o
cenário do setor elétrico local. As principais exigências impostas apontaram para uma forma de energia que
fosse barata, que pudesse ser instalada nas ilhas utilizando suas características geográficas naturais, e que
possuísse um tempo de construção relativamente curto, frente à enorme dificuldade em se estabelecer um
padrão de vida digno à população local com o fornecimento de energia intermitente e ineficaz.
84
Dessa forma, as Pequenas Centrais Hidrelétricas surgem como a solução ideal, devido ao relevo
acidentado e forte presença de rios de porte razoável nas ilhas, além de ser uma fonte limpa, barata e de
construção relativamente fácil e rápida.
Um anteprojeto de uma Pequena Central utilizando os dados de vazão e queda de um curso de água
local foi proposto, chegando-se a um número de mais de mil famílias atendidas com energia elétrica
assegurada, somente com a instalação dessa central. Outra alternativa, de caráter complementar, é a
instalação de painéis solares para aquecimento de água nas residências, substituindo a utilização de chuveiros
elétricos, que apresentam alto consumo. Essa solução, que não apresenta altos custos, viria com o propósito
de se economizar a escassa produção energética local.
Outro fato de grande importância e que precisa ser lembrado, é a forma como a falta da energia
elétrica afeta, não só a qualidade de vida de uma população, mas também o acesso a itens básicos para a
sobrevivência no mundo atual. Sem energia, fatores vitais como saúde, educação, lazer e cultura ficam
extremamente comprometidos, além de ser impossível imaginar um desenvolvimento de um país, por
mínimo que seja, sem uma matriz energética estruturada e confiável.
Mais do que um estudo energético, fica a sugestão do estudo e exploração dessas técnicas em
diversos pontos das ilhas, onde se observou vários pontos passíveis de serem aproveitados, principalmente
no âmbito da geração hídrica.
8 . Referências bibliográficas
[1] NASCIMENTO, A. Atlas da Lusofonia de São Tomé e Príncipe. Lisboa, 2008.
[2] ELETROBRÁS - Centrais Elétricas Brasileiras S.A./ANEEL Agência Nacional de Energia
Elétrica. Instruções para Estudos de Viabilidade de Aproveitamentos Hidrelétricos. Rio de Janeiro, 1997.
[3] BERGER, L. Estudo do Plano Diretor dos Sistemas da AEPA. Lisboa, 1996.
[4] CALRÃO, C. A. B. Relatório da Missão INAG-GRI a São Tomé e Príncipe. Levantamento da
Rede Hidrométrica. Departamento de Monitorização e Sistemas de Informação do Domínio Hídrico. Lisboa,
2008.
[5] DIRECÇÃO DE PLANIFICAÇÃO FÍSICA DE SÃO TOMÉ E PRÍNCIPE. Monografia
Hidrológica de São Tomé e Príncipe. São Tomé, 1989.
[6] ALEGRE, F. C. Santomensidade. Tipografia Lousanense, Ltda, Coleção Canto de Ossobó,
número 32. São Tomé, 2005.
85
[7] ALEGRE, F.C. Mutété Cronologia Histórica Santomense. Tipografia Lousanense, Ltda, Coleção
Canto de Ossobó, número 14. São Tomé, 2004.
[8] MINISTÉRIO DOS RECURSOS NATURAIS, ENERGIA E AMBIENTE. Breve apresentação
da situação energética de São Tomé e Príncipe. Jornada de reflexão sobre a situação energética de São
Tomé e Príncipe – Perspectivas e desenvolvimento, 2008.
[9] AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (ANA). Prevenção e mitigação de eventos hidrológicos
críticos no âmbito da comunidade dos países de língua portuguesa - CPLP. Brasília, 2006.
[10] ESPÍNDOLA E. L. G., MAUAD F. F., ALBERTIN L. L. Impressões de uma visita exploratória
a São Tomé e Príncipe - Relatório Final apresentada ao CNPq referente ao Processo número 490533/2007-
8, Edital 006/2007, Chamada I – Apoio Financeiro à Realização de Visitas Exploratórias, PROÁFRICA.
São Carlos, 2009.
[11] ELETROBRÁS CENTRAIS ELÉTRICAS BRASILEIRAS S.A. Diretrizes para Estudos e
Projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas. Rio de Janeiro, 2000.
[12] NIGAM, P. S. Handbook of hydroelectric engineering. Boston, 2001.
[13] ELETROBRÁS CENTRAIS ELÉTRICAS BRASILEIRAS S.A. Critérios de projeto civil de
usinas hidrelétricas. Rio de Janeiro, 2003.
[14] PORTO, R. M. Hidráulica básica.São Carlos: EESC-USP, 2000.
[15] MAUAD, F. F. Aproveitamentos hidrelétricos. São Carlos, 2004.
[16] MINISTÉRIO DAS MINAS E ENERGIA, ELETROBRAS, DNAEE. Manual de Mini Centrais
Hidrelétricas. Rio de Janeiro, 1985.
[17] MEIER, U. Local Experience with Micro–Hydro Technology, 3a ed. St. Gallen, Switzerland,
SKAT Publications. Basiléia, 1985.
[18] NAKARMI, K.; ARTER, A.; WIDMER, R.; EISENRING, M. Cross Flow Turbine Design and
Equipment Engineering – MHGP series, vol. 3, 1a ed. St. Gallen, Switzerland, SKAT Publications. Basiléia,
1993.
[19] MINISTRY OF WATER CONSERVATION OF CHINA. Chinese experience in mini
hydropower generation. Pequim, 1985.
86
[20] HARVEY A.; BROWN, A. Micro Hydro Design Manual - A Guide to Small Scale Power
Schemes. Londres, 1998.
[21] JIANDONG, T.; NAIBO, Z.; XIANHUAN, W.; JING, H.; HUISHEN, D. Mini Hydropower.
West Sussex, England, John Wiley & Sons Ltd, 1a ed. Londres, 1997.
[22] MELLO Jr., A.G. A turbina de fluxo cruzado como opção política para mini e micro centrais
hidrelétricas.(Dissertação de mestrado). PIPGE- USP. São Paulo, 1999.
[23] SANTOS, S. M. dos. Projeto, Construção e Padronização de Turbinas Michel-Banki e de
Reação para Uso no Meio Rural- CIC-FURG/UFPel/UCPel -11/97 – FURG. Rio Grande, 1997.
[24] CSPE. Comissão de Serviços Públicos de Energia. Usinas termelétricas de pequeno porte do
estado de São Paulo. São Paulo, 2001.
Consulta aos sites:
- www.ine.st – Instituto Nacional de Estatística de São Tomé e Príncipe.
- www.earthinstitute.columbia.edu – Mapas
- www.maps.google.com – Mapas
- www.gforum.tv – Turbinas Hidráulicas.
- www.usbr.gov - Bureau of Reclamation.
- www.epe.gov.br – Empresa de pesquisas energéticas
- www.weg.net/br - WEG produtos e serviços
- www.spmch.unifei.edu.br - VI Simpósio Brasileiro de Pequenas e Médias Centrais Hidrelétricas.
Informações verbais:
- Equipe do projeto pro-África.
- Direção de Planificação Física de São Tomé e Príncipe.
87
- Ministério dos Recursos Naturais, Energia e Ambiente de São Tomé e Príncipe.
- EMAE – Empresa de água e eletricidade de São Tomé e Príncipe.