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Exemplos aplicativos

Validação dos modelos hidrológicos - estimativa do potencial hidráulico de uma queda de água (PCH)


Estabelecer o confronto entre o potencial hidráulico (a fio de água) de uma queda de água (PCH), utilizando a metodologia desenvolvida no ATLAS com o potencial hidráulico da usina da Casquinha,  instalada no rio Casca, adotando como descarga firme a vazão média diária de 95% da curva de permanência (Q95), e uma altura de queda (H) de 14,0 m.

Dados:

Local (seção fluvial) Rio Casca
Bacia principal Rio Doce
Coordenadas
20º 04' S e 42º 40' W
Empreendimento Usina Hidrelétrica Casquinha
Proprietário Universidade Federal de Viçosa
Município
São Miguel do Anta - MG
Área de drenagem á montante do local de interesse
520 km2

OBS: Obra implantada em uma seção fluvial no rio Casca no final da década de 1950 e com inicio de operação em 1960.


Comentário sobre a metodologia:

Procedimento de transferência espacial de informação utilizado: “Transferência de informações da regionalização hidrológica” tendo em vista que o valor da área de drenagem de interesse (520 km²) está inserido no intervalo utilizado na regionalização para a bacia do Doce (272 a 78.456 km²).

 

Figura 7 - Mapa da rede hidrográfica do rio Casca a montante da estação fluviométrica de Sao Miguel do Anta e as localizações da Usina da hidrelétrica de Casquinha (barragem de concreto) e da ponte (madeira e pilar de concreto)
Figura 1 - Mapa da rede hidrográfica do rio Casca a montante da estação fluviométrica de Sao Miguel do Anta e as localizações da Usina da hidrelétrica de Casquinha (barragem de concreto) e da ponte (madeira e pilar de concreto)

 

Solução:


1º Passo - Estudo hidrológico:

- Estimar a Q95 através do "modelo ajustado para o rio Casca", onde  Q95 = 0,0050. A1,0194    (Figura 2)
 

- Cálculo: Inserindo o valor da área drenagem (A= 520 km2) no modelo encontra-se Q95 = 2,94m3/s;

 

 
Figura 1- Tela da opção 'modelo ajustado por curso d'água' para o rio Casca
Figura 2- Consulta espacial: "Modelos ajustados por curso d'água" válidos para o rio Casca e afluentes - Bacia do rio Doce
Fonte : ATLAS 2007

 

 


2º Passo - Estudo hidráulico:

- Estimar o potencial hidráulico, conforme ELETROBRAS (1985):


        P = 7,5 .Q. H                                                                                                                                                   (1)


em que:
P é a potencia em KW, Q é a vazão de referencia (m3/s), H é a altura total da queda (m); o fator constante de 7,5 leva em consideração as perdas de carga e o rendimento do grupo turbina-gerador.

- Cálculo: Inserindo o valor da (Q95=2,94) e da altura total da queda (H = 14) na equação anterior encontra-se P = 308,21 KW.


Conclusões do confronto entre a potencia gerada na Usina Casquinha/estimada:

a) A vazão de projeto de 8,5 m3/s (Figura 2) utilizada no dimensionamento da Usina em 1959 foi superestimada quando comparada com a vazão Q95 = 3,09 m3/s ajustada na curva de permanência de vazões diárias da estação fluviométrica de São Miguel do Anta (Figura 3).
b)
Dos três grupos de turbina-gerador previstos no projeto original (Figura 3) foi instalado somente dois grupos, os quais geram atualmente (2007)  uma potência de 210 KW (Figura 7);
c)
Essa potência gerada (210 KW) corresponde a 68,2% do potencial hidráulico (308,21 KW) estimado através da metodologia proposta no Atlas. Provavelmente essa diferença, a menor, esteja relacionada a uma redução nos rendimentos do grupo turbina-gerador (vida útil elevada - 48 anos).


Figura 2 - Curva de permanencia de vazões diárias (1965 - 2007) do rio Casca em Sao Miguel do Anta, utilizada nesse estudo como ponto de controle

Figura 4 - Curva de permanência de vazões diárias (1965 - 2007) do rio Casca
em São Miguel do Anta, utilizada nesse estudo como "ponto de controle".




Figura 3 - Tubulação adução-diâmetro: 2m e Comprimento: 300m Figura 4 - Casa de máquina-chaminé de equilíbrio - queda 14m
Figura 5 - Tubulação adução - diâmetro: 2m e comprimento: 300m
Figura 6 - Casa de máquina - chaminé de equilíbrio - queda 14m (inicio de operação 1960)

Figura 5 - Duas unidades geradoras-potencia ? 210KW Figura 6 - Vista do transformador e canal de fuga
Figura 7 - Duas unidades geradoras - potência aproximada de 210KW
Figura 8 - Vista do transformador e canal de fuga


Comentário final:

No Atlas (2007), com base na experiência adquirida nos estudos de regionalização de vazão desenvolvidos no âmbito do programa HIDROTEC faz-se um alerta sobre erros significativos de predição que podem ocorrerem quando técnicas de "transferência de informações" (com base na vazão específica constante ou por meio de interpolação linear entre duas ou mais estações, proporcionalmente as respectivas áreas de drenagem), são usadas de forma generalizada nas transposição de vazões, em regiões hidrográficas. Ainda, conforme esta referencia, ao realizar essa transferência deve-se considerar que, em geral, a dependência entre área de drenagem e vazão não é linear, e que ao ignorar este fato o técnico poderá estar superdimensionando as obras hidráulicas.



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Fonte: EUCLYDES (2009b)