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

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


Histórico de Vazões Médias Mensais PCHs

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


Determinando a Série de Vazões PCHs

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.


Determinando a Série de Vazões PCHs

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


Determinando a Série de Vazões PCHs

ETAPA 2: Análise regional

  • Elabore a seguinte tabela resumo:


Determinando a Série de Vazões PCHs

ETAPA 2: Análise regional

  • Determine a equação de regionalização


Determinando a Série de Vazões PCHs

ETAPA 2: Análise regional

Postos fora da tendência devem ser eliminados


Determinando a Série de Vazões PCHs

ETAPA 2: Análise regional


Determinando a Série de Vazões PCHs

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


Exemplo PCHs

  • 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


Determinando a Série de Vazões PCHs

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


Características Importantes: Solos PCHs

Solo profundo

Áreas: 30.000 km2

Solo raso


Verificar Mudanças na Série PCHs

  • Séries não-estacionárias

Os hidrogramas devem ser analisados visualmente para identificação de alterações importantes

Vazões do rio Paraguai

Vazões do rio Taquari (MT)


Determinando a Série de Vazões PCHs

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


Determinando a Série de Vazões PCHs

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


Determinando a Série de Vazões PCHs

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


Determinando a Série de Vazões PCHs

ETAPA 5: Preenchimento de falhas

Gráfico de Correlação


Determinando a Série de Vazões PCHs

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 Permanência das Vazões PCHs

  • 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


Curva de Permanência PCHs

Trecho inferior

Trecho superior

Trecho médio


Curva de Permanência PCHs

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


Curva de Permanência PCHs

Vazões mensais

Vazões diárias


Curva de Permanência PCHs

Rio com regularização normal

Rio com alta regularização natural


Construção da Curva PCHs

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


Construção da Curva PCHs

Como distribuição de probabilidades


Construção da Curva PCHs

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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