Estudos Hidrológicos para Projeto de Usinas Hidrelétricas
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Estudos Hidrológicos para Projeto de Usinas Hidrelétricas. Benedito C. Silva. Usinas Hidrelétricas: classificação quanto a potência. PCHs - Potência entre 1MW e 30MW - Área inundada <= 13,0 km² , atendendo a inequação : Onde, Área do reservatório em km²

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Presentation Transcript


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Estudos Hidrológicos para Projeto de Usinas Hidrelétricas

Benedito C. Silva


Usinas hidrel tricas classifica o quanto a pot ncia

Usinas Hidrelétricas: classificação quanto a potência

PCHs

- Potência entre 1MW e 30MW

- Área inundada <= 13,0 km², atendendo a inequação:

Onde,

Área do reservatório em km²

Potencia instalada em MW

Queda bruta em m

Para implantação de PCHs e UHEs os projetos devem ser submetidos e aprovados pela ANEEL

Usinas abaixo de 1.000kW devem apenas notificar a ANEEL que a usina foi implantada


Aceite dos projetos pela aneel check list para pchs hidrologia

Aceite dos Projetos pela ANEELCheck List para PCHs: hidrologia

  • RESOLUÇÃO 343 DE OUTUBRO DE 2010


Aceite dos projetos pela aneel check list para uhes

Aceite dos Projetos pela ANEELCheck List para UHEs

  • RESOLUÇÃO 421 DE 2010


Diretrizes da aneel para estudos hidrol gicos de projeto de pchs

Diretrizes da ANEEL para Estudos Hidrológicos de Projeto de PCHs

  • Diretrizes para Estudos e Projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas. Eletrobrás, 2000.


Diretrizes da aneel para estudos hidrol gicos de projeto de pchs1

Diretrizes da ANEEL para Estudos Hidrológicos de Projeto de PCHs

  • Diretrizes para Estudos e Projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas. Eletrobrás, 2000.

Quando os postos fluviométricos não possuírem o período de anos mínimo recomendado (30 anos) poderão ser utilizadas as séries de vazões naturais das usinas hidrelétricas do Sistema Interligado Nacional - SIN, disponibilizadas pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS (http://www.ons.org.br/operacao/hidrologia.aspx)


Diretrizes da aneel para estudos hidrol gicos de projeto de pchs2

Diretrizes da ANEEL para Estudos Hidrológicos de Projeto de PCHs

  • Diretrizes para Estudos e Projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas. Eletrobrás, 2000.

A série de vazões médias mensais será utilizada no projeto para determinação dos estudos energéticos de definição da potencia instalada da usina e, por consequencia, no dimensionamento do grupo gerador e estruturas hidromecânicas de adução

Para dimensionamento das estruturas de estravasamento (vertedouro) deverá ser estimada a vazão máxima diária para o tempo de retorno de 10.000 anos.

O estudo de vazões mínimas visa determinar as vazões a serem adotadas para manutenção de ecossistemas aquáticos e usos humanos a jusante da barragem, devendo ser realizado de acordo com a legislação de recursos hídricos de cada estado


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Histórico de Vazões Médias Mensais

A série de vazões médias mensais gerada para o local da usina hidrelétrica deve ter o seguinte formato:


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 1: Selecionando os postos fluviométricos

  • Realizar busca por postos fluviométricos na região de estudo, com área de drenagem semelhante ao local da PCH

  • Limites normalmente adotados: entre 0,25 e 4 vezes a área de drenagem da PCH

  • Outras características a considerar: SOLOS, relevo, geologia, cobertura vegetal, regime de precipitações

  • Baixe os arquivos de vazões e outros diponíveis, tais como: cotas, curva-chave, seções batimétricas e medições de descarga. Esses arquivos serão importante para a análise de consistência dos postos.


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 2: Análise regional

  • Nessa etapa deve-se determinar uma equação de regionalização para a vazão média de longo período (Qmlt). Ou seja a vazão média de toda a série histórica.

  • Para cada posto fluviométrico, liste o valor da área de drenagem e calcule a vazão média de longo período

  • A vazão média pode ser calculada como a média dos valores diários, mensais ou anuais da série


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 2: Análise regional

  • Elabore a seguinte tabela resumo:


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 2: Análise regional

  • Determine a equação de regionalização


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 2: Análise regional

Postos fora da tendência devem ser eliminados


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 2: Análise regional


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 2: Estimativa da vazão média da PCH

  • A vazão média de longo período para o local da PCH pode ser calculada usando a equação de regionalização obtida, substituindo o respectivo valor de área

  • Esse valor de vazão pode ser utilizado para comparação com a vazão média obtida para a série de vazões transposta ou para formação do fator de transposição das vazões mensais


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Exemplo

  • Suponha que estejam sendo realizados estudos para uma implantação de uma PCH, em um local com área de drenagem de 1000 km2

  • Foram selecionados os seguintes postos fluviométricos na região:

  • Determine a equação de regionalização e estime a vazão média de longo período para o local da PCH


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 3: Escolhendo o posto de referência

  • O posto fluviométrico a ser utilizado como referência deve ser escolhido, preferenciamente, no mesmo rio da PCH. Mas isso normalmente não ocorre

  • O posto deve ser possuir a série mais extensa possível e com baixo número de falhas

  • Sua vazão média deve seguir a tendência regional

  • A curva-chave do posto deve ser estável e com pouca extrapolação

  • Analise o quadro resumo e observe os hidrogramas de vazões mensais


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Características Importantes: Solos

Solo profundo

Áreas: 30.000 km2

Solo raso


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Verificar Mudanças na Série

  • Séries não-estacionárias

Os hidrogramas devem ser analisados visualmente para identificação de alterações importantes

Vazões do rio Paraguai

Vazões do rio Taquari (MT)


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 4: Transposição da série de vazões

A série de vazões do posto de referência são transpostas para o local da PCH através da seguinte relação

QPCH, APCH – Vazão mensal e área de drenagem do local sem dados

QP, AP – Vazão mensal e área de drenagem do posto de referência


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 4: Transposição da série de vazões

Outra forma de transpor os dados consiste em:

Calcular a vazão média do local sem dados pela equação

Qmlt = a.Adb

As vazões do local sem dados serão dadas por

QmltPCH – Vazão média de longo período da PCH

QMLTP – Vazão média de longo período do posto


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 5: Preenchimento de falhas

  • Na grande maioria dos casos os postos utilizados apresentam falhas em alguns meses da série

  • O preenchimento deve ser realizado utilizando dados de um outro posto, que apresente boa correlação com o posto de referência

  • A correlação é verificada plotando-se um gráfico de regressão entre as séries

  • Outras formas de preenchimento: modelos chuva-vazão, modelos estocásticos, valores médios


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 5: Preenchimento de falhas

Gráfico de Correlação


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Determinando a Série de Vazões

ETAPA 6: Formatação da série

  • A última etapa consiste em formatar a série de valores mensais para apresentação no relatório do projeto

  • O valores preenchidos devem ser destacados na tabela


Curva de perman ncia

Curva de Permanência


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Curva de Permanência das Vazões

  • A curva de permanência, ou duração, é obtida da freqüência de ocorrência das vazões ou níveis de uma determinada bacia

  • Essa curva retrata a parcela do tempo que uma determinada vazão é igualada ou superada durante o período analisado

  • A curva de permanência permite analisar a regularização natural do rio

  • Em projetos de hidrelétricas pode ser utilizada para determinação da potência a ser instalada e para definição de vazões mínimas residuais


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Curva de Permanência

Trecho inferior

Trecho superior

Trecho médio


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Curva de Permanência

Exemplo: A vazão de 5 m3/s possui probabilidade de 60% (Q60) de ser igualada ou superada, ou

em 60% do tempo ocorrem vazões maiores ou iguais a 5 m3/s


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Curva de Permanência

Vazões mensais

Vazões diárias


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Curva de Permanência

Rio com regularização normal

Rio com alta regularização natural


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Construção da Curva

Como distribuição de probabilidades

  • No Excel, disponha os dados em uma única coluna e ordene os valores em ordem decrescente

  • Em uma coluna ao lado, insira os valores da ordem (i) de cada valor (1,2,3, …, n)

  • Para cada valor, determine a probabilidade acumulada pela relação i/(n+1)

  • Faça o gráfico vazão por probabilidade


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Construção da Curva

Como distribuição de probabilidades


Estudos hidrol gicos para projeto de usinas hidrel tricas

Construção da Curva

Usando a ferramenta PERCENTIL do Excel

  • E uma coluna, insira valores de duração entre 0 e 1 (Ex.: 0,00; 0,05; 0,10; 0,15; …; 1,00)

  • Para cada valor de duração, calcule a vazão correspondente usando a função =PERCENTIL(MATRIZ;1-D)

  • MATRIZ é o conjunto de células onde está a série de dados e D a duração

  • Faça o gráfico vazão por probabilidade


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