Estudos gerais para implantação e pequenas centrais hidreletricas

7/17/2019 Estudos gerais para implantação e pequenas centrais hidreletricas

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UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI

KELLYN PÂMELA DE CARVALHO OLIVEIRA

PAULA ALVES DA SILVAROBERTA SIGNORINI

ESTUDOS GERAIS PARA PROJETO DE PEQUENASCENTRAIS HIDRELÉTRICAS COM ENFOQUE NAS

AVALIAÇÕES HIDROLÓGICAS

SÃO PAULO2010



2

Orientador: Profº MSc. José Carlos de Melo Bernardino

ESTUDOS GERAIS PARA PROJETO DEPEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS COMENFOQUE NAS AVALIAÇÕES HIDROLÓGICAS


PAULA ALVES DA SILVA

ROBERTA SIGNORINI

Trabalho de Conclusão de Curso

apresentado como exigência parcialpara a obtenção do título de Graduaçãodo Curso de Engenharia Civil daUniversidade Anhembi Morumbi



3

Trabalho____________ em: ____ de_______________de 2010.

______________________________________________

Profº MSc. José Carlos de Melo Bernardino

______________________________________________

Nome do professor da banca

Texto a ser elaborado na entrega final do TCC (N2 – Experimental II).

SÃO PAULO2010


PAULA ALVES DA SILVA

ROBERTA SIGNORINI

ESTUDOS GERAIS PARA PROJETO DEPEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS COMENFOQUE NAS AVALIAÇÕES HIDROLÓGICAS

Trabalho de Conclusão de Curso

apresentado como exigência parcialpara a obtenção do título de Graduaçãodo Curso de Engenharia Civil daUniversidade Anhembi Morumbi

Comentários:_________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________

___________________________________________________________________



4

"Dedico este trabalho à minha mãe." Kellyn Pámela

“Dedico este trabalho à minha mãe” Paula Alves

“Dedico este trabalho aos meus pais” Roberta Signorini



5

Agradecimentos

“Agradeço, acima de tudo, à minha mãe, que posso dizer que é mãe de verdade, foi

quem, com grande dificuldade e passando por cima de várias adversidades, pagou a

inscrição para prestar o vestibular da minha primeira graduação, esteve ao meu lado

a cada minuto, passando as noites em claro comigo quando precisei estudar para as

provas e finalizar os trabalhos das faculdades, quem chamou minha atenção nos

momentos que pensei em desistir, e me deu força para continuar sempre com suas

palavras de otimismo e incentivo. Aos amigos e colegas acadêmicos que ajudaram

direta ou indiretamente na conclusão do trabalho e do curso e que fizeram o favor de

me suportar nos momentos críticos. Ao orientador pela excelente base técnica

transmitida e por seu espírito animador que nos fez acreditar que o tema escolhido

daria certo.” Kellyn Pâmela

“Agradeço a Deus por não me deixar desistir, nos momentos mais difíceis, a minha

mãe por me apoiar à cada dia, por estar ao meu lado, preocupada e ajudando no

que foi possível. Ao namorado por entender a necessidade de estudar nos finais de

semana, me apoiar e ajudar. Ao orientador por nos animar nos encontros, quando

não acreditávamos que ia dar certo.” Paula Alves

“Agradeço aos meus pais, por todo sacrifício que fizeram para investir em meus

estudos e por estarem sempre ao meu lado me amparando.

A minha avó Ruth, por todo o carinho e preocupação, desde sempre.

Ao meu namorado, pela paciência, por compreender os momentos de ausência e

pelas palavras de motivação. Aos amigos que sempre acreditaram em mim.

A nosso orientador José Carlos de Melo Bernardino, pela atenção, prestatividade e

apoio.

Ao Professor Wilson por todo auxílio.

A todos que acreditaram e me ajudaram a persistir.” Roberta Signorini



6

RESUMO

O aumento da demanda por energia elétrica no mercado nacional tornou as

Pequenas Centrais Hidrelétricas uma alternativa para geração de energia cada vez

mais utilizada no Brasil, por serem consideradas mais rápidas e eficazes: promovem

a descentralização da geração de energia, trazendo benfeitorias a pequenos centros

urbanos e regiões rurais e, ainda, proporcionam a livre competição na geração e

comercialização de energia.

Verificando-se a importância e o crescimento desse tipo de empreendimento no

Brasil, este trabalho apresenta os estudos gerais necessários para o

desenvolvimento de um projeto de Pequenas Centrais Hidrelétricas, com enfoque

nos estudos hidrológicos, visto que os conceitos hidrológicos são fundamentais em

toda a vida útil desse tipo de projeto. Inicialmente, são apresentadas na revisão

bibliográfica, a conceituação e classificação de Pequenas Centrais Hidrelétricas,

assim como os benefícios e vantagens. São descritas as etapas de projeto e os

estudos topográficos, geológicos e geotécnicos, ambientais e socioeconômicos,

dando maior enfoque para os estudos hidrológicos. O estudo de caso foi baseado no

projeto básico da PCH Juba IV. Nesse capítulo são apresentados os dados gerais,

estudos, levantamentos realizados, metodologias e resultados. Por fim, é realizadauma análise, onde foram comparados os dados apresentados no estudo de caso

com os estudos abordados na referência bibliográfica.

Palavras-chave: Pequenas Centrais Hidrelétricas, estudos gerais, estudos

hidrológicos.



7

ABSTRACT

The growth of Electricity demand in Brazil made Small Hydroelectric Plants an

alternative for energy generation, once it is considered faster, more efficient, and also

promotes decentralization of power generation, bringing improvement to small towns

and rural areas. It also provides free competition in energy generation and trading.

Observing the importance and growth of this type of development in Brazil, this paper

presents the general studies needed to design Small Hydroelectric Plants, focusing

on hydrological studies, once the hydrological concepts are fundamental for this kind

of project. Initially, it presents a literature review, conceptualization and classification

of Small Hydroelectric Plants, and its benefits and advantages.

It describes project steps, topographical, geological and geotechnical, environmental

and socioeconomic studies, focusing on hydrological studies. The case study is

based on the basic design of the Small Hydroelectric Plant Juba IV. This chapter

presents general data, studies, surveys, methods and results. At last, an analysis is

performed, where the data presented in the case study is compared with the studies

discussed in the references.

Keywords: Small Hydroelectric Plants, general studies, hydrological studies.



8

LISTA DE FIGURAS

Figura 5-1 – Fluxograma de Implantação de PCHs. ................................................. 28

Figura 5-2 - Amortecimento de Onda de cheia .......................................................... 45

Figura 5-3 - Assoreamento no rio Corumbataí .......................................................... 49

Figura 5-4 – Retenção de sedimentos no reservatório de acordo com Churchill. ..... 52

Figura 6-1 - Localização da bacia hidrográfica do rio Juba no Estado do Mato

Grosso. ............................................................................................................... 63

Figura 6-2 - Valores normais de precipitação em Cáceres ....................................... 65

Figura 6-3 - Valores normais de evaporação em Cáceres ........................................ 65

Figura 6-4 - Valores normais de temperatura média, máxima e mínima em Cáceres.

........................................................................................................................... 66

Figura 6-5 – Valores normais de pressão atmosférica em Cáceres. ......................... 67

Figura 6-6 - Valores normais de umidade relativa em Cáceres................................. 67

Figura 6-7 - Valores normais de insolação total em Cáceres .................................... 68

Figura 6-8 – Fluviogramas simultâneos – Aproveitamentos Juba I, Juba II e Terra

Santa .................................................................................................................. 70

Figura 6-9 – Permanência de vazões médias mensais adimensionais Período

comum (jul/1979 a dez/1999) das séries da PCH Terra Santa original e posto

Água Suja ........................................................................................................... 72

Figura 6-10 – Obtenção do fator de correção (FC) ................................................... 73

Figura 6-11 – Fluviogramas simultâneos – Aproveitamentos Juba I, Juba II e Terra

Santa .................................................................................................................. 74

Figura 6-12 – Permanência de vazões médias mensais – PCH Juba IV .................. 76

Figura 6-13 – Vazões de cheia anuais e sazonais (abr-out) – PCH Juba IV ............. 79

Figura 6-14 – Vazões médias mensais de longo termo e vazão Q7,10 – PCH Juba IV

........................................................................................................................... 81

Figura 6-15 – Curvas Cota-Área-Volume – PCH Juba IV ......................................... 82

Figura 6-16 – Curva de descarga do vertedouro. ...................................................... 83

Figura 6-17 – Tempos de enchimento do reservatório da PCH Juba IV. .................. 87



9

LISTA DE TABELAS

Tabela 5-1 - Classificação das PCH Quanto à Potência e Quanto à Queda de Projeto

........................................................................................................................... 23

Tabela 5-2 – Desvio do rio durante a construção ...................................................... 43

Tabela 5-3 – Desvio do rio durante a construção ...................................................... 44

Tabela 5-4 - ALTURA DA BORDA LIVRE (m), PARA BARRAGENS COM ALTURA <

10m .................................................................................................................... 47

Tabela 5-5 – Determinação do perfil da linha superficial ........................................... 48

Tabela 6-1 – Medições de descarga líquida no canal de fuga – PCH Juba IV .......... 68

Tabela 6-2– Série de vazões médias mensais – PCH Juba IV ................................. 75

Tabela 6-3 - Permanência de vazões médias mensais – PCH Juba IV .................... 76

Tabela 6-4 – Postos fluviométricos utilizados para a determinação das vazões de

cheia – PCH Juba IV ......................................................................................... 77

Tabela 6-5 – Vazões de cheia instantâneas anuais e sazonais (abr-out) – PCH Juba

IV ........................................................................................................................ 78

Tabela 6-6 – Postos fluviométricos adicionais utilizados nos estudos de vazõesmínimas – PCH Juba IV ..................................................................................... 80

Tabela 6-7 – Curvas Cota-Área-Volume – PCH Juba IV ........................................... 82

Tabela 6-8 – Dados Utilizados no Estudo de Sedimentos da PCH Juba IV .............. 84

Tabela 6-9 – Volume de Sedimento Assoreado ........................................................ 85

Tabela 6-9 – Tempos de enchimento do reservatório da PCH Juba IV (dias) .......... 86



10

LISTA DE SIGLAS E ABREVIAÇÕES

ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica

CCC Conta de Consumo de Combustível

CH Central hidrelétrica

CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente

DNAEE Departamento Nacional de Águas e Energia

Elétrica

EIA Estudos de Impactos Ambientais

EPE Empresa de Pesquisas Energéticas

GCH Grande Central Hidrelétrica

GPS Global Positioning System

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

INMET Instituto Nacional de Meteorologia

LI Licença de Instalação

LO Licença de Operação

LP Licença Prévia

MME Ministério de Minas e EnergiaMRE Mecanismo de Relocação de Energia

OLA Órgão de Licenciamento Ambiental

OMM Organização Meteorológica Mundial

PCH Pequenas Centrais Hidrelétricas

PEAD Polietileno de Alta Densidade

PMP Precipitação Máxima Provável

PROINFA Programa de Incentivo às Fontes AlternativasRIMA Relatório de Impacto Ambiental

RN Referência de Nível

UHE Usina Hidrelétrica



11

LISTA DE SÍMBOLOS

A Área do Reservatório

A Área de Drenagem

a e b Constantes, determinadas para o local

a e n Constantes

DST Deflúvio Sólido Médio

Er Eficiência de Retenção

FC Fator Corretor

ho Leitura de Régua Correspondente à Vazão Qo, nula

h Leitura de Régua Correspondente à Vazão Q

Hb Queda Bruta em (m), definida pela diferença entre os níveis d'água

máximo normal de montante e normal de jusante;

IS Índice de Sedimentos

K Constante de Transferência

L Comprimento do reservatório

n Duração da Obra

NA Nível d’águaP Potência Elétrica Instalada

P Profundidade de Água Junto à Barragem

Q Vazão Líquida

Q7,10 Menor Média em sete dias consecutivos com recorrência de 10

anos.

Q AS Vazão Média Mensal no posto fluviométrico Água Suja

QE Vazão AfluenteQMLT Vazão Média de Longo Termo

QMLTAS Vazão Média de Longo Termo no Posto Fluviométrico Água Suja

QMLTTS Vazão Média de Longo Termo na PCH Terra Santa

QS Vazão Efluente

QST Descarga Sólida Total

QTS Vazão Média Mensal na PCH Terra Santa

r RiscoS Volume Total de Sedimentos



12

Sf Declividade da Linha de Energia

So Declividade do Fundo

T Período de Retorno

T Tempo de Assoreamento

Vres Volume do Reservatório

VT Volume Total de Reservatório

Y Variável Aleatório

Υap Peso Específico Aparente

Q Vazão Média de Longo Termo



13

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 15

2 OBJETIVOS ....................................................................................................... 18

2.1 Objetivo Geral ........................................................................................................... 18

2.2 Objetivos Específicos ............................................................................................. 18

3 MÉTODO DE TRABALHO ................................................................................ 19

4 JUSTIFICATIVA ................................................................................................ 20

5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .............................................................................. 21

5.1 Classificação das Centrais Hidrelétricas .......................................................... 21

5.2 Benefícios e Vantagens das PCHs ..................................................................... 23

5.3 Etapas de projeto ..................................................................................................... 25

5.4 Estudos Gerais ......................................................................................................... 29

5.4.1 Topográficos ....................................................................................................... 295.4.2 Geológicos e Geotécnicos ............................................................................... 30

5.4.3 Ambientais e Socioeconômicos....................................................................... 32

5.4.4 Mercadológicos .................................................................................................. 34

5.4.5 Estudos Hidrológicos ......................................................................................... 35

5.5 Avaliações Hidrológicas ........................................................................................ 35

5.5.1 Levantamento e Disponibilidade de Dados ................................................... 35

5.5.2 Análise de Dados Hidrométricos ..................................................................... 37

5.5.3 Reservatório ....................................................................................................... 44

6 PCH JUBA IV – PROJETO BÁSICO................................................................. 55

6.1 Apresentação ............................................................................................................ 55

6.1.1 Histórico ............................................................................................................... 55

6.2 Localização e Generalidades ............................................................................... 56

6.3 Arranjo Geral ............................................................................................................. 57

6.3.1 Etapas Construtivas .......................................................................................... 58



14

6.4 Estudos Gerais ......................................................................................................... 59

6.4.1 Topográficos ....................................................................................................... 59

6.4.2 Geológicos e Geotécnicos ............................................................................... 60

6.4.3 Ambientais e Socioeconômicos....................................................................... 61

6.4.4 Mercadológicos .................................................................................................. 62

6.5 Avaliações Hidrológicas ........................................................................................ 62

6.5.1 Levantamento e Disponibilidade de Dados ................................................... 62

6.5.2 Análise de Dados Hidrométricos ..................................................................... 69

6.5.3 Reservatório ....................................................................................................... 82

7 ANÁLISE CRÍTICA ............................................................................................ 88

8 CONCLUSÕES .................................................................................................. 92

REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 94



15

1 INTRODUÇÃO

O uso da energia relaciona-se diretamente à satisfação das necessidades humanas

e, o bem estar da sociedade no que diz respeito ao desenvolvimento econômico e

ao nível de qualidade de vida determinam o grau de consumo energético. Assim, o

uso de energia acarreta no incremento da produtividade dos setores industrial,

comercial e de serviços, do crescimento econômico e ainda da melhoria das

condições de vida da população que passa a adquirir bens e serviços

tecnologicamente mais avançados.

No caso do Brasil, embora ainda bastante dependente do petróleo, a maior parte da

energia elétrica consumida é proveniente de recursos hídricos, ou seja, da energia

de fonte hidráulica (hidroeletricidade) caracterizada como fonte renovável. Em 2007,

segundo resultados preliminares do Balanço Energético Nacional (BEN), elaborado

pela Empresa de Pesquisa Energética, na oferta interna de energia elétrica, a

energia de fonte hidráulica produzida no país representou 85,6%, constituindo-se na

maior fonte produtora de eletricidade do país.

A implantação de um parque gerador de energia elétrica de base

predominantemente hídrica deve-se fundamentalmente às características físicas e

geográficas do Brasil. Segundo o Plano 2015 da Eletrobrás, o potencial hidrelétrico

do Brasil corresponde a um total de 260 mil MW, o maior potencial hidrelétrico em

todo o mundo. Desta soma, pouco mais de 30% se transformaram em usinas

construídas ou outorgadas e o potencial a aproveitar é de cerca de 126 mil MW,

segundo o Plano Nacional de Energia até 2030 da EPE.

A partir da década de 90, o setor elétrico brasileiro passou por um processo de

reestruturação institucional e regulamentar com vistas à livre competição nos

segmentos de geração e comercialização de energia e ao livre acesso à prestação

dos serviços de energia elétrica para, no campo social, garantir a segurança no

suprimento, promover a modicidade tarifária e a inserção social e, no campo político-

econômico, reduzir o papel do Estado nas funções empresariais, privatizar as



16

empresas existentes e licitar a expansão, com atração do capital privado, e

estabelecer e fortalecer institucionalmente os órgãos reguladores.

No âmbito da reestruturação, a Lei nº 9.427, de dezembro de 1996 instituiu a

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) como agência reguladora e

fiscalizadora dos serviços de energia elétrica, em substituição ao Departamento

Nacional de Águas e Energia Elétrica (DNAEE) e, determinou que a exploração dos

potenciais hidráulicos fosse concedida por meio de concorrência ou leilão, em que o

maior valor oferecido pela outorga (Uso do Bem Público) determinaria o vencedor.

Em 2004, estabeleceu-se o Novo Modelo do Setor Elétrico e a principal alteração

advinda foi a substituição do critério utilizado para concessão de novos

empreendimentos de geração, onde o investidor que oferecesse o menor preço paraa venda da produção das futuras usinas venceria o leilão. A reforma marcou a

retomada da responsabilidade do planejamento do setor de energia elétrica pelo

Estado e ainda, obrigou a desverticalização das companhias, segmentando-as em

geradoras, transmissoras e distribuidoras. As atividades de distribuição e

transmissão continuaram totalmente regulamentadas e inalteradas, porém em

permanente processo de aperfeiçoamento. Mas a produção das geradoras, apesar

das restrições atribuídas em 2004, ainda era negociada no mercado livre – ambienteno qual as partes compradora e vendedora acertavam entre si as condições através

de contratos bilaterais.

Nesse contexto e considerando uma crise mundial pré-anunciada de escassez de

energia, a dependência de combustíveis fósseis, constantes alertas de crise e

ruptura do sistema, fato que ocorreu em 2001, com o “apagão” que levou ao

desencadeamento de medidas paliativas de racionamento do consumo de energiaelétrica, as Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs) ganharam novamente

importância no cenário nacional.

Historicamente, embora as Pequenas Centrais Hidrelétricas tenham sido sempre

negligenciadas, esse tipo de fonte energética teve papel importante no início da

implantação do sistema de energia elétrica do país entre o final do século XIX e

começo do século XX. Atualmente, representam uma forma rápida e eficiente de

promover a expansão da oferta de energia elétrica, visando suprir a crescente

demanda verificada no mercado nacional.



17

Dessa forma, verificando-se a importância e o crescimento desse tipo de

empreendimento para geração de energia elétrica no Brasil, o presente trabalho se

preocupará em apresentar as etapas de estudo necessárias à viabilização da

implantação desse tipo de empreendimento.

A revisão bibliográfica tratará, inicialmente, da definição e da classificação das PCHs

e os benefícios e vantagens desse tipo de empreendimento quando implantados

para geração de energia elétrica. Em seguida, serão detalhados os estudos gerais

necessários à viabilização da implantação de uma PCH, demonstrando sua

essencialidade no contexto geral. E finalizando, os estudos hidrológicos serão

detalhados num item específico e aprofundado em função de estabeleceremconceitos como borda livre, amortecimento de onda de cheia e vazões extremas,

fundamentais em toda a vida útil de uma PCH. O estudo de caso baseado na PCH

Juba IV virá, em seguida, para comparação e corroboração da teoria.



18

2 OBJETIVOS

Compreender os estudos gerais necessários para a implantação de Pequenas

Centrais Hidrelétricas, aprofundando-se na etapa dos estudos hidrológicos.

2.1 Objetivo Geral

Este trabalho tem por objetivo o estudo das atividades técnicas desenvolvidas

durante as etapas para viabilização do projeto de Pequenas Centrais Hidrelétricas,

com especial enfoque aos estudos hidrológicos.

2.2 Objetivos Específicos

Abordar de forma sucinta os estudos topográficos, geológicos e geotécnicos,

ecológico e sócio econômicos, dando maior enfoque à compreensão e análise dos

estudos hidrológicos necessários à elaboração das etapas de projeto para

implantação de Pequenas Centrais Hidrelétricas.

Estudar os critérios básicos que devem nortear a qualidade e quantidade dos

estudos.

Estudar as etapas de projeto visando à caracterização hidrológica de uma bacia

hidrográfica, assim como aspectos meteorológicos, regime fluvial, reservatório eusos consuntivos, com a finalidade no aproveitamento hídrico.

Avaliar os estudos para implantação da Pequena Central Hidrelétrica de Juba IV,

comparando-os com os estudos abordados na referência bibliográfica.



19

3 MÉTODO DE TRABALHO

O trabalho foi fundamentado em pesquisas bibliográficas realizadas em livros

relativos ao tema.

Para embasamento, também foram obtidas informações técnicas e diretrizes em

manuais e publicações de órgãos e empresas competentes do setor de geração de

energia.

Foram também consultados artigos técnicos, leis referentes, sites de internet,

apostilas técnicas, reportagens, e consultas em acervos técnicos.

Após a reunião de material, foi realizada a revisão bibliográfica, necessária para que

se fizesse o estudo de caso, através da análise do relatório de Projeto Básico

Consolidado da PCH Juba IV.



20

4 JUSTIFICATIVA

Em virtude do aumento da demanda por energia elétrica no mercado nacional, as

Pequenas Centrais Hidrelétricas são consideradas alternativas rápidas e eficientes

para promover a expansão da oferta.

Dessa forma, o governo brasileiro tem buscado incentivar a construção desse tipo de

sistema, simplificando o processo de outorga e concedendo benefícios.

Esses incentivos visam melhorar a atividade econômica e fomentar a implantação de

centrais hidrelétricas desse porte nas proximidades dos centros de carga, em áreas

periféricas aos sistemas de transmissão e em pontos marcados pela expansão

agrícola, nas 27 Unidades da Federação.

Visto que os rios Brasileiros têm elevado potencial hidráulico, é importante que os

projetos de centrais hidrelétricas sejam desenvolvidos de forma a aproveitá-lo ao

máximo, trazendo benfeitorias a pequenos centros urbanos, regiões rurais,

complementando o fornecimento realizado pelo sistema interligado.

Assim, por meio dessa descentralização da geração de energia, desonera-se o

sistema de transmissão, diminuindo-se as perdas e ainda, promove-se a livre

competição na própria geração, bem como na comercialização de energia.

Porém, apesar de se apresentar como uma alternativa eficiente de geração de

energia, muito se discute a respeito dos impactos gerados por esse tipo de centralhidrelétrica, o que gera opiniões divergentes. Alguns defendem que são

empreendimentos com impactos negativos que podem ser facilmente mitigados,

enquanto outros questionam a soma desses impactos, quando comparados aos

gerados por grandes centrais hidrelétricas. Esse trabalho não entrará no âmbito

dessa discussão, pois conforme descrito nos objetivos, o foco é detalhar as etapas

de estudo necessárias para o projeto desses sistemas de geração de energia.



21

5 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Os próximos tópicos apresentarão as informações obtidas a partir da pesquisa do

tema. Seguir-se-á com a conceituação de Pequena Central Hidrelétrica (PCH) e a

classificação das Centrais Hidrelétricas (CH), estabelecidas pela Agência Nacional

de Energia Elétrica (ANEEL) em sua resolução 652. Comentar-se-á os benefícios e

vantagens das PCHs para, em item específico, apresentar as etapas de

implantação, interligando-as aos estudos gerais. Em todo o trabalho, houve a

preocupação em relacionar o material teórico pesquisado com as metodologias

empregadas pela empresa projetista no desenvolvimento dos estudos para

implantação do empreendimento utilizado como estudo de caso.

5.1 Classificação das Centrais Hidrelétricas

A ANEEL estabelece os seguintes critérios para enquadramento de aproveitamento

hidrelétrico na condição de Pequena Central Hidrelétrica na Resolução Nº652/2003

de 09 de janeiro de 2003, publicada no Diário Oficial de 10/12/2003.

• Ter aproveitamento hidrelétrico com potência superior a 1.000 kW e igual ou

inferior a 30.000 kW, destinado a produção independente, autoprodução ou

produção independente autônoma, com área do reservatório inferior a 3,0

km2.

• A área do reservatório não poderá ser superior a 13,0 km² e deve atender à

equação Eq.(5.1).

b H

xP A

3,14≥ Eq. (5.1)

Sendo:

P = potência elétrica instalada em (MW);

A = área do reservatório em (km²);

Hb = queda bruta em (m), definida pela diferença entre os níveis d'água

máximo normal de montante e normal de jusante;



22

• Nível d'água a jusante da casa de força para a vazão correspondente ao

somatório dos engolimentos máximos de todas as turbinas, sem considerar a

influência da vazão vertida.

As PCHs quanto à capacidade de regularização podem ser: a fio d'água, de

Acumulação, com Regularização Diária do Reservatório e de Acumulação, com

Regularização Mensal do Reservatório (ELETROBRÁS, 2000).

Adotam-se as PCHs a fio d'água quando a vazão mínima do rio for maior que a

descarga necessária para atender à demanda de geração elétrica. Pode-se fazer a

adução com barramento mínimo, levando em consideração que o aproveitamentoenergético do local será parcial, havendo vazões ininterruptas pelo vertedouro. As

perdas de terra e os impactos ecológicos também são mínimos quando não há

flutuações de nível. No caso de pequenas barragens, deve-se atentar aos aspectos

referentes à migração de peixes ao longo do rio barrado.

Constroem-se PCHs de acumulação quando a descarga do curso d’água é

insuficiente para prover a vazão necessária do sistema gerador. Nas horas de baixoconsumo elétrico, a barragem acumula a água que será consumida nos períodos de

alta demanda. Em situações extremas, as máquinas param e o suprimento

energético é interrompido nas horas de menor consumo, sendo substituído por

fontes complementares. Nesses casos, ocorre deplecionamento, que gera efeitos

ecológicos, sobretudo sobre a vida aquática e outros usos das águas, tanto no

reservatório como a jusante, onde o fluxo se tornará artificialmente intermitente.

(JUNGES, 2007).

O sistema de adução é classificado nos tipos: adução em baixa pressão com

escoamento livre em canal / alta pressão em conduto forçado, e adução em baixa

pressão por meio de tubulação / alta pressão em conduto forçado.

“A escolha de um ou outro tipo dependerá das condições topográficas e geológicas

que apresente o local do aproveitamento, bem como de estudo econômico

comparativo” (ELETROBRÁS, 2000, p.19).



23

Quanto à potência, as centrais hidrelétricas são classificadas de acordo com a

Tabela 5-1.

Tabela 5-1 - Classificação das PCH Quanto à Potência e Quanto à Queda de Projeto

CLASSIFICAÇÃO POTÊNCIA - P QUEDA DE PROJETO - Hd (m)

DAS CENTRAIS (kW) 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

PEQUENAS 1.000<P< 30.000 Hd < 25 25 < Hd < 130 Hd > 130

Fonte: Diretrizes para Projetos de PCH – ELETROBR ÁS (2000)

5.2 Benefícios e Vantagens das PCHs

De acordo com o aumento da demanda no mercado nacional, as PCHs são

consideradas uma forma rápida e eficiente de promover a expansão da oferta de

energia elétrica. Tornam possível atender pequenos centros urbanos e regiões

rurais, pois complementam o fornecimento do sistema interligado.

Dessa forma, visando estimular investimentos, o governo federal simplificou o

processo de outorga e concedeu benefícios ao empreendedor.

Foram estabelecidos incentivos buscando melhorar a atratividade econômica e

fomentar a implantação dessas centrais, próximo aos centros de carga, em áreas

periféricas ao sistema de transmissão e em pontos marcados pela expansão

agrícola, nas 27 Unidades da Federação (ANEEL, 2003).

Esses incentivos compreendem:

• “Autorização não-onerosa para explorar o potencial hidráulico (Lei

nº 9.074, de 7 de julho de 1995, e Lei nº 9.427, de 26 de

dezembro de 1996);

• Descontos não inferiores a 50% nos encargos de uso dos

sistemas de transmissão e distribuição (Lei nº 10.438, de 26 de



24

abril de 2002; Resolução ANEEL nº 281, de 10 de outubro de

1999; e Resolução ANEEL nº 219, de 23 de abril de 2003);

• Livre comercialização de energia com consumidores ou conjunto

de consumidores reunidos por comunhão de interesses de fatoou de direito, cuja carga seja igual ou superior a 500 kW (Lei nº

9.648, de 27 de maio de 1998, e Lei nº 10.438, de 26 de abril de

2002);

• Livre comercialização de energia com consumidores ou conjunto

de consumidores reunidos por comunhão de interesses de fato

ou de direito, situados em sistema elétrico isolado, cuja carga

seja igual ou superior a 50 kW (Lei nº 10.438, de 26 de abril de

2002);

• Isenção relativa à compensação financeira pela utilização de

recursos hídricos (Lei nº 7.990, de 28 de dezembro de 1989, e

Lei nº 9.427, de 26 de dezembro de 1996);

• Participação no rateio da Conta de Consumo de Combustível –

CCC, quando substituir geração térmica a óleo diesel, nos

sistemas isolados (Lei nº 10.438, de 26 de abril de 2002);

• Isenção de aplicação, anualmente, de no mínimo um por cento da

receita operacional líquida em pesquisa e desenvolvimento do

setor elétrico – P&D (Lei nº 9.991, de 24 de julho de 2000);

• Comercialização das energias geradas pelas Pequenas Centrais

Hidrelétricas com concessionárias de serviço público tendo como

teto tarifário o valor normativo estabelecido conforme a

Resolução ANEEL nº 248, de 06 de maio de 2002;

• MRE – Mecanismo de Relocação de Energia para centrais

hidrelétricas conectadas ao sistema interligado e nãodespachadas centralizadamente pelo Operador Nacional do

Sistema Elétrico – ONS (Decreto nº 2.655, de 2 de janeiro de

1998, com a redação dada pelo Decreto nº 3.653, de 7 de

novembro de 2000, e Resolução ANEEL nº 169, de 3 de maio de

2001).

• PROINFA – Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de

Energia Elétrica instituído com objetivo de aumentar a

participação da energia elétrica produzida por empreendimentosde produtores independentes autônomos, concebidos com base



25

em PCH, e fontes eólica e biomassa, mediante procedimentos

estabelecidos nas Leis 10.438, de 26 de abril de 2002, Lei

10.762, de 11 de novembro de 2003, e Decreto 4.541, de 23 de

dezembro de 2002” (ANEEL, 2003, p.25).

5.3 Etapas de projeto

De acordo com o Manual de Inventário Hidrelétrico de Bacias Hidrográficas da

Eletrobrás e recomendações da ANEEL, a implantação de uma CH envolve uma

série de etapas de estudos, as quais abrangem: Estimativa do Potencial Hidrelétrico,

Estudos de Inventário Hidrelétrico, Estudos de Viabilidade, Projeto Básico e ProjetoExecutivo.

De acordo com Souza, Santos e Bortoni (2009), a Estimativa do Potencial

Hidrelétrico é a etapa em que se verifica a vocação da bacia hidrográfica para

geração de energia elétrica por meio de uma análise preliminar de suas

características, especialmente no que se refere aos aspectos topográficos,

hidrológicos, ambientais e de uso múltiplo da água.

O Estudo de Inventário Hidrelétrico é a etapa seguinte à estimativa do potencial

hidrelétrico. Para Souza, Santos e Bortoni (2009), uma vez estabelecido o uso

múltiplo da água na bacia hidrográfica, é nesta etapa em que se determina seu

potencial hidrelétrico e se estabelece a melhor divisão de quedas de forma que

propicie o máximo aproveitamento do potencial hidráulico ao menor custo de

implantação, respeitadas as condições socioambientais e outros usos da água,

definindo-se o conteúdo de motorização associado.

Os inventários podem ser de dois tipos, de acordo com o grau de complexidade dos

estudos: o Simplificado que é voltado para unidades hidrográficas de menor porte,

aplicando-se em bacias hidrográficas com possibilidade de implantação de

aproveitamentos com potência superior a 1 MW e igual ou inferior a 50 MW, típicas

para a implantação de PCH, no qual as características geomorfológicas da região

influem no número de alternativas de divisões de quedas. Se as condições

topográficas da bacia levarem à formalização de várias alternativas de divisão de



26

quedas, para cada uma deverão ser determinados dados referentes à potência,

energia, custo, arranjos, de forma a facilitar a seleção da alternativa mais atrativa de

divisão de quedas. E o Pleno que é voltado para unidade hidrográfica de maior

porte, aplicando-se em bacias hidrográficas, segmentadas ou integrais, com vocação

hidrenergética para aproveitamentos com potências superiores a 50 MW, típicas

para a implantação de GCH.

“Os Estudos de Inventário Hidrelétrico devem ser registrados na

ANEEL pelo interessado, observando o constante no Art. 9º de sua

Resolução 393. O Estudo de Inventário é o documento indispensável

para que as etapas seguintes sejam executadas”. (SOUZA;SANTOS; BORTONI, 2009, p.23)

Segundo Souza, Santos e Bortoni (2009), no Estudo de Viabilidade, tendo-se a

melhor alternativa de divisão de queda estabelecida no Estudo de Inventário

Hidrelétrico, define-se a concepção global de um dado aproveitamento, visando sua

otimização técnico-econômica e ambiental e a avaliação de seus benefícios e custos

associados.

Ainda segundo Souza, Santos e Bortoni (2009), o Projeto Básico, no caso de uma

PCH, atém-se ao detalhamento dos estudos de engenharia do eixo do

aproveitamento integrante da alternativa de divisão de quedas selecionada nos

Estudos de Inventário aprovados pela ANEEL. Nesta etapa, desenvolvem-se

também o dimensionamento da central geradora, as obras de infraestrutura local, o

reservatório, os outros usos da água e as ações ambientais correspondentes. Tais

dados permitem a definição do orçamento da PCH, que compreende a elaboração

dos documentos de contratação das obras civis e do fornecimento e montagem dos

equipamentos mecânicos, elétricos, hidromecânicos e eletromecânicos.

De acordo com Souza, Santos e Bortoni (2009), o Projeto Executivo é a etapa em

que se elaboram os desenhos de detalhamento das obras civis e dos equipamentos

mecânicos, elétricos, hidromecânicos e eletromecânicos, necessários à execução da

obra e à montagem dos equipamentos. Bem como, são tomadas todas as medidaspertinentes à implantação do reservatório.



27

“A Execução do Empreendimento é a etapa seqüenciada com as

fases do Projeto Executivo, onde as obras civis são executadas, os

equipamentos mecânicos, elétricos, hidromecânicos eeletromecânicos são fabricados, instalados e testados, estando no

final desta etapa a CH pronta para operar comercialmente dentro do

cronograma previsto, devendo suas unidades geradoras ser

ensaiadas dentro dos prazos das garantias e das especificações

contratuais.” (SOUZA; SANTOS; BORTONI, 2009, p.24)

A Lei nº 9.074, de julho de 1995, institui que o Relatório Final do Estudo de

Viabilidade pode constituir a base técnica para a licitação da concessão de projetos

de geração de energia hidrelétrica. Porém, no caso de PCHs, o Projeto Básico pode

ser o documento hábil para efeito de análise na ANEEL no processo de obtenção da

autorização para iniciar a implantação do empreendimento.

O fluxograma apresentado na figura 5-1 enumera as principais etapas a serem

seguidas para a implantação de uma PCH.



28

Figura 5-1 – Fluxograma de Implantação de PCHs.Fonte: Portal PCH (2010).



29

5.4 Estudos Gerais

De maneira geral, se enquadram nos estudos gerais para implantação de uma PCH,

os levantamentos e estudos topográficos, geológicos, geotécnicos, hidrológicos,

hidrenergéticos, socioambientais e de mercado. Em virtude da importância na

determinação de dados fundamentais à construção e operação das PCHs, os

estudos mencionados anteriormente serão descritos a seguir.

5.4.1 Topográficos

De acordo com Souza, Santos e Bortoni (2009), para o projeto de uma PCH, o

estudo topográfico é realizado de uma só vez, com curvas de nível de metro em

metro no local do arranjo, incluindo o pequeno lago. Mapeamentos existentes, visitas

à região e sobrevôos são de grande valia no planejamento dos estudos topográficos,

permitindo estabelecer quais os melhores arranjos para os componentes em uma

primeira aproximação.

São necessários os levantamentos:• planialtimétricos das áreas de implantação das estruturas previstas;

• planialtimétricos das áreas de empréstimo de solo, jazidas de areia e

cascalho e pedreiras;

• nivelamento da linha d’água do reservatório;

• cadastro jurídico das propriedades atingidas;

• levantamento das propriedades atingidas para efeito de subdivisão e

averbação legal.

Além desses, deve ser levantado o fundo do rio na região de implantação das

estruturas (topo-batimetria). A determinação da queda natural pode ser feita

utilizando-se, alternativamente, a tecnologia de rastreamento de satélite GPS, a qual

tem sido muito usada para locação das Referências de Nível (RNs) no sítio da PCH,

em substituição ao transporte de cotas para o local a partir de marcos topográficos

do IBGE na região (ELETROBRÁS, 2000).



30

5.4.2 Geológicos e Geotécnicos

Os estudos geológicos geotécnicos são imprescindíveis para o projeto, implantação

e utilização das estruturas, que compõem o arranjo. Através deles, é possível

conhecer a geologia local e as cargas possíveis de serem suportadas. Esses

estudos compreendem a localização das jazidas, com quantidade, qualidade de

cada material disponível, áreas de empréstimo e de bota-fora (SOUZA, SANTOS,

BORTONI, 2009).

Na fase de viabilidade, a Eletrobrás (1997) define nas Instruções para Estudos de

Viabilidade, as seguintes etapas de estudos básicos geológicos-geotécnicos:

Inicialmente, com o material bibliográfico coletado preliminarmente, e na

interpretação de imagens de satélites, de radar e de fotografias aéreas, elabora-se o

mapa geológico da região de interesse dos estudos visando reunir subsídios aos

estudos de sismicidade, estanqueidade e assoreamento do reservatório

(ELETROBRÁS, 1997).

Após essa etapa, com base na interpretação de fotografias aéreas, mapeamento de

afloramentos rochosos e classificação de solos localizados em uma área com cerca

de 2 a 10 km de raio em tomo do local de aproveitamento, é elaborado o mapa

geológico do local do aproveitamento, para definição das macro-unidades e macro-

feições geológicas que condicionarão as unidades e feições geológico/geotécnicas

do sítio de implantação das obras (ELETROBRÁS, 1997).

Em seguida, deve-se elaborar o mapa geológico-geotécnico do local do

aproveitamento. Nele devem ser representadas as unidades e feições geológico-

geotécnicas de importância ao projeto das fundações das estruturas de concreto e

de terra e/ou enrocamento.

Este mapa deve ser feito com base na interpretação de fotografias aéreas, na

análise dos dados de sondagens, poços e trincheiras, nas investigações geofísicas,

no mapeamento detalhado de afloramentos do maciço rochoso e na classificação de

solos de cobertura, bem como nos ensaios geotécnicos e geomecânicos executados



31

na área de implantação da obra e em suas vizinhanças, principalmente nas áreas

ribeirinhas, ilhas, corredeiras e margens do rio (ELETROBRÁS, 1997).

Com base na análise dos dados do mapeamento geológico do local do

aproveitamento e das investigações realizadas, incluindo os ensaios geotécnicos e

geomecânicos, deve ser elaborada uma série de seções geológico-geotécnicas,

servindo de subsídio à escolha de um eixo e ás suas alternativas de arranjo,

incluindo a representação das sondagens através de perfis simplificados.

Através destas seções, serão representadas as unidades litológicas e feições

estruturais envolvidas no projeto e serão fixadas, a esse nível de detalhamento, as

cotas de fundação das estruturas, além de fornecer subsídios aos projetos detratamento das fundações (ELETROBRÁS, 1997).

Esta atividade inclui a elaboração de seções geológico-geotécnicas na área de

implantação das construções especiais, nos depósitos de materiais naturais

granulares, nas pedreiras e áreas de empréstimo (ELETROBRÁS, 1997).

Ainda na fase de estudos básicos, os estudos referentes aos materiais naturais deconstrução visam definir as características geotécnicas básicas, os volumes e a

distribuição dos materiais, com vista ao pré-dimensionamento das obras de terra e

enrocamento e construções especiais, além da comparação técnico-econômica de

alternativas (ELETROBRÁS, 1997).

No âmbito desta atividade, será realizada a análise dos resultados de ensaios

executados e apreciação dos limites de variação e características médias dosmateriais para cada alternativa (ELETROBRÁS, 1997).

A partir da análise dos dados de sondagens e demais formas de investigações

disponíveis, inclusive ensaios de laboratório, serão definidas a adequabilidade e o

emprego, na obra, do material rochoso a ser retirado das áreas de escavações

obrigatórias e das eventuais pedreiras que forem identificadas (ELETROBRÁS, 1997).



32

5.4.3 Ambientais e Socioeconômicos

Durante um período da história as PCH’s ficaram esquecidas, mas com a crise

energética e o intervalo necessário para estabelecer procedimentos de

licenciamento ambiental de atividades modificadoras do meio ambiente, diversas

evoluções ocorreram, envolvendo aspectos técnicos, econômicos e, mais

especialmente, ambientais, nos estudos e projetos de engenharia.

Ainda assim há informações contraditórias, segundo Souza, Santos E Bortoni (2009)

para geração de energia primária acima de 10MW é imprescindível a aprovação do

EIA rima por OLA, porém resolução CONAMA 237/97 deixa a critério do órgãoambiental licenciador, como a ANEEL, a decisão quanto aos casos em que serão

necessários estudos detalhados ou simplificados. Já a Eletrobrás apresenta a

Resolução CONAMA 237/97 e a lei 9605/98, conhecida como “Lei dos crimes

ambientais” ou “Lei da Natureza” de forma associada ao processo de licenciamento,

estabelecendo uma metodologia para estudos ambientais apresentadas a seguir.

Todo o estudo é feito visando o custo do empreendedor, porém se os aspectosambientais forem bem equacionados, tendo por resultado as necessárias soluções,

esse licenciamento ocorrerá de forma mais rápida e tranqüila.

Um estudo ambiental bem realizado, com os impactos do empreendimento sobre o

meio ambiente e deste sobre a PCH e seu reservatório associado corretamente

enfocados, com a previsão e também a implantação das indispensáveis medidas e

dos programas de mitigação, compensação e controle, é muito importante eindispensável, evitando a atuação de organismos, inclusive não governamentais,

que poderão vir a embargar uma obra.

5.4.3.1 Diagnóstico ambiental

Segundo Souza, Santos e Bortoni (2009), o diagnóstico ambiental deve subsidiar a

formulação de alternativas de divisão de queda e a concepção dos aproveitamentos

caracterizando o meio ambiente, possibilitando o entendimento da dinâmica

ambiental das áreas de influência, abordando o caráter regional, referente à área de



33

influência indireta, e o caráter local, referente área de influência direta, além de

identificar os graus de vulnerabilidade e de degradação da mesma.

A consolidação do diagnóstico ambiental deve ser feito nessa etapa, verificando a

consistência e compatibilidade das informações obtidas nas etapas anteriores,

“visando à concepção dos arranjos finais dos aproveitamentos e eventuais ajustes

na composição das alternativas, proporcionando uma base referencial adequada

para avaliação dos processos impactantes sistêmicos e dos efeitos sinérgicos

decorrentes das interações entre aproveitamentos de uma mesma alternativa”.

(SOUZA, SANTOS e BORTONI, 2009, p.34).

O diagnóstico deve refletir o trabalho interdisciplinar da equipe técnica, analisando

as interações dos diversos componentes físicos, biológicos e antrópicos.

Diagnosticando o meio físico deve caracterizar a climatologia, hidrologia, geologia,

geomorfologia, recursos hídricos, recursos minerais, pedologia, uso do solo e

aptidão agrícola da região.

Para o meio biológico deve caracterizar e mapear as possíveis interferências do

empreendimento sobre as áreas frágeis ou de relevante interesse ecológico.

Já o diagnóstico do meio antrópico deve caracterizar a população afetada

diretamente e indiretamente, analisar os problemas associados a interferências com

atividades minerais, patrimônios culturais, históricos, arqueológicos e turísticos, entre

outros, visando o conhecimento e interação suficiente para a formulação de critériosde remanejamento e negociação nas etapas futuras de planejamento.

5.4.3.2 Avaliação Ambiental

Serão analisadas e avaliadas as informações existentes em relação às alternativas

de eixo correspondente aos arranjos de aproveitamento. Qualquer alteração

ambiental provocada pelo aproveitamento deve ser previsto com segurança,

ampliando se necessário as analises realizadas, buscando a alternativa mais



34

adequada. Essas informações serão necessárias para estimar o custo ambiental dos

aproveitamentos, atribuindo valor aos impactos ambientais.

Na avaliação de impactos ambientais relativos ao aproveitamento essa atribuição de

valor será dada através dos índices de impactos ambientais das alternativas de

divisão de queda, enquanto nas avaliações dos impactos ambientais das alternativas

se dá através do valor dos índices ambientais das alternativas relativos às subáreas

por cada componente síntese, “é necessário considerar na analise os processos

impactantes sistêmicos em nível das subáreas, decorrentes de interações sinérgicas

(ações simultâneas) entre os aproveitamentos de uma mesma alternativa” (SOUZA,

SANTOS e BORTONI, 2009, p.34).

5.4.4 Mercadológicos

Segundo Eletrobrás (1997), a implantação de uma PCH se dará devido à

necessidade do mercado, presente ou futuro, de energia elétrica. Desde o inicio dos

estudos é necessário a demarcação, toda CH deve analisar o mercado que vai

atender. Existem basicamente três opções autoprodução, produção para serviçopúblico e produção independente.

Na autoprodução, o mercado é a própria carga da instalação interessada, o

beneficio é a economia refletida na fatura de energia elétrica da concessionária, mas

deve ser analisado em longo prazo.

Já o produtor independente pode vender a energia ao grande mercado, como umserviço público, ou utilizar a rede para vender à consumidores específicos.

De modo geral uma CH tem mais produtos que energia elétrica para vender, a

energia pode ser diferenciada segundo o momento do suprimento,

horossazonalidade.

Além de poder vender sua capacidade instalada, capacidade firme ou garantida,

desde que garanta um determinado nível de confiabilidade elétrica e energética. Há

ainda a energia reativa, que deve ser vista como um produto a ser valorizado na



35

negociação com a rede, pois desloca investimentos da mesma. Finalmente, os

produtos da CH devem ser valorizados segundo o ponto de entrega.

5.4.5 Estudos Hidrológicos

O conhecimento preliminar do comportamento do curso de água de interesse é

importante para os cálculos técnicos, econômicos e ambientais de uma PCH. Os

dados e métodos fornecidos pela hidrologia aplicada são utilizados para os estudos

energéticos, de segurança operativa e outros tais como o sanitário e o ecológico,

fundamentais para o dimensionamento de sistemas de baixas e altas pressões,

grupo gerador, casa de máquinas, sistemas de transmissão, além da operação daCentral Hidrelétrica.

Assim, os estudos das cheias máximas servirão para o dimensionamento dos

extravasores, obras de desvio e operação com risco controlado do reservatório,

enquanto os de vazão mínima são importantes para a fixação do número de GG, tipo

de turbina hidráulica e operação da CH, sob o ponto de vista técnico, econômico,

sanitário e ecológico (SOUZA, SANTOS e BORTONI, 2009).

O item 5.4.5 detalhará todos os procedimentos, levantamentos e modelos de cálculo

que abrangem os estudos hidrológicos.

5.5 Avaliações Hidrológicas

5.5.1 Levantamento e Disponibilidade de Dados

Objetivando caracterizar a bacia hidrográfica, além da localização, devem ser

definidos aspectos fisiográficos de interesse geral, como área, perímetro, curva

hipsométrica, forma da bacia, densidade de drenagem, declividade do rio, tempo de

concentração, cobertura vegetal, características pedológicas do solo, uso atual da

terra e orografia.



36

Tendo em vista a identificação de características que influem diretamente no

comportamento hidrometeorológico da bacia e, portanto, no regime fluvial e

hidrossedimentológico do curso d'água principal, a definição de alguns desses

aspectos auxiliam a interpretação de resultados de estudos hidrológicos previstos.

Dependendo da região em estudo, informações sobre os fenômenos climáticos mais

característicos como temperatura, umidade, radiação, vento, evaporação, pressão e

outros que se apresentem relevantes na região da bacia, devem ser consideradas

de maneira ampla e abrangente (ELETROBRÁS, 2000).

O Governo Federal mantém um serviço de banco de dados hidrométricos de todo o

território nacional. No entanto, apesar da rede ser bastante extensa, o número depostos fluviométricos é pequeno, levando em consideração a extensão do território

nacional (SOUZA, SANTOS e BORTONI, 2009).

Dessa forma, a fim de realizar levantamentos e armazenar dados hidrométricos da

região, mesmo antes do arranjo final ser estabelecido, são instalados postos

fluviométricos nos locais onde possivelmente serão construídas as obras que

tenham grande relação com o comportamento futuro do curso de água, como abarragem com todos seus componentes e a casa de máquinas (SOUZA, SANTOS e

BORTONI, 2009).

O Ministério de Minas e Energia (2007) orienta a utilizar a modelagem

hidrometeorológica da bacia na falta ou insuficiência de dados fluviométricos. Dessa

forma, preenchem-se as falhas e/ou a extensão das séries de vazões naturais nas

estações. Em situações extremas, quando os dados disponíveis foreminsatisfatórios, podem ser utilizados dados de estações localizadas em bacias com

comportamento hidrológico parecido.

Observando a regionalização dos dados com comportamento semelhante,

identificam-se as lacunas espaciais e temporais existente. “A rede fluviométrica de

estações deve ser caracterizada em termos do tipo e características do dado

disponível” (MME, 2007, p.66).



37

Estudos de precipitação devem ser desenvolvidos, após a análise dos dados,

buscando-se caracterizar o regime pluviométrico da bacia hidrográfica de interesse,

identificando particularidades da região, como períodos secos e chuvosos,

distribuição espacial e temporal da chuva, valores característicos máximos, médios e

mínimos regionais, chuvas intensas e outros. Esses devem ser aprofundados,

conforme possível, levando em consideração sua importância para outros setores do

estudo. Assim, é possível, em função do porte do aproveitamento ou de sua

relevância no âmbito regional, realizar os estudos de enchentes, por meio da

Precipitação Máxima Provável (PMP), que considera a combinação de condições

meteorológicas extremas para a formação de tempestades de diversas durações.

Devem ser desenvolvidos estudos que permitam a caracterização regional da

evaporação, a fim de avaliar o fenômeno no reservatório de aproveitamento. Esses

são realizados baseando-se em séries de dados de evaporação de postos próximos

ao local e/ou bacias vizinhas, obtidos através de leituras de tanques evaporimétricos

ou de evaporímetro Piché. Estabelecem-se valores de evaporação média mensal

para diferentes períodos do ano, permitindo avaliar as perdas a serem consideradas

na definição da descarga regularizada pelo aproveitamento. Deve avaliar-setambém o balanço entre perdas por evaporação da superfície do reservatório e

redução da evapotranspiração pela inundação da área de aproveitamento


5.5.2 Análise de Dados Hidrométricos

É necessário realizar uma criteriosa análise dos dados obtidos da operação dos

postos limnimétricos e fluviométricos instalados na área do aproveitamento quanto à

sua qualidade e consistência. As características da usina a ser implantada serão

definidas a partir desses levantamentos e analises (ELETROBRÁS, 2007).



38

5.5.2.1 Curvas Características

Através da manipulação dos dados, obtém-se a curva-chave, cotagrama e o

hidrograma, curvas características do curso d'água no local do barramento


A curva-chave, relacionando cota do nível d’água x descarga no canal de fuga da

usina, deve ser detalhadamente estudada. Segundo a Eletrobrás (2000) a definição

precisa dessa curva possibilita além de caracterizar os valores de queda do

aproveitamento, fornecer uma estimativa segura das cotas a serem definidas no

dimensionamento da casa de força para os valores de vazão mínima e de enchentea jusante do barramento.

Essa função envolve características geométricas e hidráulicas da seção de

medições e do trecho de interesse do curso d’água. Através das medições

hidrométricas e embasado na análise dos parâmetros do escoamento, faz-se a

representação gráfica dessa relação.

Com os pares de resultados de leitura e vazão, traça-se a curva, que deve ser

uniformemente crescente, sem singularidades e com concavidade voltada para cima.

Caso exista mudança de controle ou mudança súbita na seção transversal, ela pode

apresentar pontos de inflexão.

A relação entre a cota do nível d’água e a vazão pode ser expressada através da

pela equação Eq. (5.2):

b

ohhaQ ).( −= Eq. (5.2)

Onde,

Q - vazão líquida, em m3/s;

h - leitura de régua correspondente à vazão Q, em m;ho - leitura de régua correspondente à vazão Qo, nula, em m;

a e b constantes, determinadas para o local ( ELETROBRÁS, 2000).



39

O gráfico de cotagrama é elaborado a partir da série de níveis d’água diários,

permitido visualizar as variações de níveis característicos ao longo dos anos

O hidrograma é elaborado aplicando-se à curva chave obtida para o canal de fuga

da usina, os níveis d’água diários registrados no posto limnimétrico do local. Essa

curva permitirá a visualização dos períodos característicos de cheia e estiagem no

local do aproveitamento (ELETROBRÁS, 1997).

Se o período de registros de dados, nesse local, for pequeno, uma visualização das

características dos hidrogramas do principal curso d’água poderá ser obtida com aelaboração desse gráfico para locais da região próximos ao aproveitamento ou

transferidos para esse local, através de estudos específicos.

Quando não há grande disponibilidade de dados para o local, é possível elaborar

hidrograma do principal curso d’água, por meio de registros e elaboração desse

gráfico para regiões vizinhas à área de interesse. Podem também ser realizados

estudos específicos que permitem a transferência dessas curvas ao local deaproveitamento (ELETROBRÁS, 1997).

5.5.2.2 Série de Vazões Médias Mensais

O MME, 2007 define como vazões médias mensais, aquelas “que ocorreriam em

uma seção do rio se não houvesse as ações antrópicas na bacia a montante dessa

seção”.

Segundo a Eletrobrás (2000), uma série de vazões médias mensais derivada de

uma série histórica de um posto fluviométrico representativo do local de

aproveitamento deve ser estabelecida. A vazão é obtida por uma equação (5.3) de

correlação direta entre áreas de drenagem, limitada à diferença entre áreas de 3 a 4

vezes:



40

2

2

11 .Q

A

AQ = Eq. (5.3)

Onde:

A1 área de drenagem do local do aproveitamento, em km2;

A2 área de drenagem do posto existente, em km2;

Q1 vazão do local do aproveitamento, em m3/s;

Q2 vazão do posto existente, em m3/s.

As séries históricas devem compreender pelo menos 25 anos de registro,abrangendo, se possível, o período crítico característico do Sistema Interligado

Brasileiro. Ainda que o período de observação seja insuficiente para a obtenção

dessa série, deve-se estendê-lo por meio de modelos determinísticos ou

estocásticos.

Para possíveis correlações e extensão dos históricos, a Eletrobrás possui um banco

de dados de séries de valores médios mensais de vazões, para considerávelquantidade de locais, abrangendo o período a partir de 1931. O DNAEE deve

homologar as séries de vazões utilizadas nos estudos.

Os estudos energéticos são subsidiados pela série de vazões naturais gerada e

devem ser apresentados no relatório final dos estudos (ELETROBRÁS, 1997).

A partir da série de vazões naturais definida para o local, deve-se elaborar a curva

de permanência, que segundo a Eletrobrás (2000) “relaciona a vazão ou nível

d’água de um rio com a sua probabilidade de ocorrerem valores iguais ou

superiores”.

Esta curva é definida através de valores diários, semanais ou mensais, podendo

abranger todo o período, ou se necessário, para cada mês do ano. Através delas,

podem ser identificados valores característicos de níveis ou vazões associadas a

diferentes probabilidades de permanência no tempo, importantes para estudos de



41

enchimento de reservatórios, operação da usina, entre outros (ELETROBRÁS,

2000).

5.5.2.3 Estudos de Vazões Extremas

São denominadas vazões extremas, as descargas máxima e mínima que poderão

ocorrer em determinado período pré-estabelecido.

As vazões máximas ocorrem em dezembro e janeiro e estão intensamente

relacionadas, sendo contadas duas vezes. Dessa forma, utiliza-se como base os

dados do ano hidrológico, que inicia no primeiro dia de outubro e termina no últimodia de setembro. Já as vazões mínimas, são consideradas do primeiro dia de

janeiro ao último de dezembro (SOUZA, SANTOS e BORTONI, 2009)

Esses estudos devem ser realizados de acordo com a disponibilidade de dados no

local de aproveitamento e podem ser realizados com base em enfoques estatísticos,

analíticos ou hidrometeorológicos (ELETROBRÁS, 1997)

Quando o local dispuser de uma série de vazões médias diárias, deve-se

estabelecer uma relação entre os valores das vazões máximas e os tempos de

retorno ou de recorrência a elas associados, através da análise de freqüência de

cheias. Esta análise é baseada no exame probabilístico dos máximos registros

fluviométricos anuais. Dessa forma, associa-se a cada ano uma máxima vazão,

resultando num conjunto {Y1, Y2, ...,Yn}, interpretado como uma amostra de variável

aleatória Y.

Dessa forma, determina-se o valor de XT, tal que:

T X Y P T

1][ => Eq. (5.4)

Onde, XT é a vazão correspondente a um período de retorno em anos (T). Para isso,

faz-se uma distribuição de probabilidade ao conjunto da amostra {y1, y2, ..., yn},

permitindo a definição de xT, para qualquer T (ELETROBRÁS, 2000)



42

“Para a definição das cheias de projeto, são utilizadas duas

distribuições: exponencial de dois parâmetros (estimada pelo método

dos momentos), sempre que a assimetria da amostra for superior a1,5, e Gumbel (extremos do tipo I), para assimetrias amostrais

inferiores a 1,5” (ELETROBRÁS, 2000, p. 52)

São definidos para uma variável aleatória X, da qual se têm n observações:

∑=

=

n

i

i xn

x1

.1

Eq. (5.5) – Média

5,0

1

2)(.1

1⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

−= ∑

=

n

i

i x xn

s Eq. (5.6) – Desvio Padrão

⎟⎟

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎜⎜

⎝

⎛ −

−−

=

∑=

3

1

3)(

.

)2).(1( s

x x

nn

n g

n

i

i

Eq. (5.7) - Assimetria

A Eletrobrás orienta o cálculo do quantil de projeto xT, para as duas distribuições,

associado ao período de retorno T associado ao período de retorno T, através das

seguintes equações (5.8) e (5.9), pelo método de Exponencial:

⎟ ⎠ ⎞⎜

⎝ ⎛ −=T

x x oT 1.ln. β Eq. (5.8)

Onde:

s x xo −= Eq. (5.9)

e β=s, sendo que xo e β são os parâmetros da distribuição.Outro método é o de Gumbel:



43

⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⎟⎟ ⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⎟ ⎠

⎞⎜⎝

⎛ −−−=T

xT

11.ln.lnα µ Eq. (5.10)

Onde,

α=0,78.s Eq. (5.11)

α µ .577,0−= x Eq. (5.12)

Da série de vazões médias diárias, seleciona-se o maior valor do ano. Com esses

valores, calcula-se a média, o desvio-padrão e assimetria. Através da análise do

valor da assimetria escolhe-se a distribuição, Gumbel ou Exponencial, para definir a

vazão de projeto (ELETROBRÁS, 2000).

Definidas as vazões de cheia, associadas aos diversos tempos de retorno, devem

ser avaliados os riscos a serem adotados nos projetos do desvio do rio e das

estruturas extravasoras da PCH.

As tabelas a seguir, apresentam os valores recomendados pela Eletrobrás (2000), a

serem adotados para tempos de recorrência e riscos.

Tabela 5-2 – Desvio do rio durante a construção

Tempo de

Recorrência(T – anos)

Duração da

Obra( n – anos)

Risco

(r - %) Caso

10 1 10 Geral

20 2 10 Geral

25 1 4 Perigo de danos sérios a jusante

50 2 4 Perigo de danos sérios a jusante

Fonte: Diretrizes para Projetos de PCH – ELETROBRÁS (2000)



44

Tabela 5-3 – Desvio do rio durante a construção

Tempo de

Recorrência

(T – anos)

Vida Útil da

Usina

( n – anos)

Risco

(r - %)Caso

500 50 9,5 Geral

1000 50 4,9 Perigo de sérios danos materiais a jusante

10000 50 0,5 Perigo de danos humanos a jusante.

Fonte: Diretrizes para Projetos de PCH – ELETROBR ÁS (2000)

A Eletrobrás (1997) recomenda dispor de uma relação entre vazões e tempos de

recorrência respectivos, o que possibilita a associação correspondente entre essas

grandezas para diferentes estudos.

5.5.2.4 Vazões Mínimas

Deve ser realizado o estudo de vazão mínima, principalmente nas PCHs que adotem

arranjos de derivação, isto é, “com desvios das vazões naturais através de canal,

túnel ou conduto para uma Casa de Força a jusante do local do barramento,

reduzindo substancialmente o afluxo de água no trecho de rio compreendido entreessas duas estruturas” (ELETROBRÁS, 1997, p.24).

Como parâmetro, pode ser adotado “o menor valor entre 50% da vazão de 95% de

permanência no tempo e 80% da vazão de abastecimento, Q7,10, que representa a

menor média em sete dias consecutivos com recorrência de 10 anos”

(ELETROBRÁS, 2000, p.58).

5.5.3 Reservatório

De acordo com Souza, Santos e Bortoni (2009) o reservatório exige atenção

especial, pelos seus aspectos energéticos e ambientais. O barramento do curso

d’água e a topografia a montante deste são conseqüências naturais das

características do reservatório.

Contemplam o estudo técnico-econômico: o posicionamento da barragem, a fixação

da sua altura e conseqüentemente o volume do reservatório, envolvendo, entre



45

outros, os aspectos de meio ambiente, de mercado, volume de regularização e

localização da tomada da água.

5.5.3.1 Amortecimento de Ondas de Cheia

Segundo Porto et al. (1998) o volume do reservatório, ao reter parte da vazão

afluente, faz com que a vazão da saída seja defasada em relação à vazão de

entrada, ou seja, a vazão da saída será menor que a vazão de entrada, ocasionando

assim um efeito de amortecimento de uma onda de cheia enquanto esta transita por

um reservatório. Por isso, os estudos de amortecimento de ondas de cheia devemconsiderar a propagação da cheia de projeto ao longo do reservatório.

Para possibilitar a otimização do projeto das estruturas vertentes do aproveitamento,

é necessário avaliar a capacidade de armazenamento da cheia pelo reservatório.

Figura 5-2 - Amortecimento de Onda de cheia

Fonte: DAEE – (2006)

É utilizada para o cálculo do amortecimento de onda de cheia em reservatório, a

equação da continuidade:

∫∫ −=−

2

1

12

2

1

t

t S

t

t E

V V dt dt QQ Eq. (5.13) - Equação da Continuidade

“A equação da continuidade expressa basicamente que o volume de

água armazenado em um reservatório em um dado período de tempo

é igual à quantidade total de água que chega ao reservatório (QE)



46

menos a quantidade total de água que sai do reservatório (QS), neste

dado período de tempo” (PORTO et al ., 1998, p.3).

O fenômeno pode ser descrito de forma simplificada pela seguinte equação:

T

V QQ

S E ∂

∂=− Eq. (5.14) - Equação da Continuidade Simplificada

“QE representa o hidrograma conhecido de vazões afluentes ao

reservatório, QS o hidrograma de vazões efluentes do reservatório e

∂ V/∂ t representam a variação do volume armazenado no

reservatório, devido à variação de seu nível” (Porto et al . 1998, p.3).

Os reservatórios geralmente podem ser considerados como uma superfície

horizontal de águas, pois são estruturas profundas e não extensa, como

conseqüência, tem-se água com baixa velocidade.

5.5.3.2 Estudos de Borda Livre

A borda livre (“free board ”) corresponde a folga que deve ser deixada além do N.A.

máximo normal no conduto para evitar, dentro de certo risco, extravasamentos

devido à ação de ondas de vento ou de embarcações, ressalto hidráulico, perdas

localizadas e flutuações de vazões.

Conforme Eletrobrás (1997) nos estudos de definição da borda livre do barramento

considera-se o reservatório operando no N.A. máximo normal, possibilitando apassagem da cheia de projeto nas estruturas extravasoras. A capacidade de

amortecimento do reservatório, associada à capacidade de vazão das estruturas

vertentes, determinará o N.A. máximo maximorum do reservatório. A partir dessa

situação, deverão ser considerados os estudos de ventos e a análise do alcance do

reservatório, os quais fornecerão os elementos para utilização dos métodos para o

dimensionamento da borda livre a ser admitida nas estruturas de concreto e nas

obras de terra e/ou enrocamento.



47

“A borda livre é função da profundidade da água junto à barragem,

da extensão (L) da superfície do reservatório (“fetch”), medida

perpendicularmente ao eixo da barragem, e do vento que sopra

sobre a superfície da água.Para barragem com altura menor que 10 m, os valores da borda livre

constam da tabela 1. Para barragem com altura maior que 10 m, a

borda livre deve ser estimada utilizando-se os critérios do USBR

(Saville / Bertram)” (ELETROBRÁS, 1997, p. 80).

Tabela 5-4 - ALTURA DA BORDA LIVRE (m), PARA BARRAGENS COM ALTURA < 10m

Profundidade da água junto a barragem

Extensão do Espelho d’água do Reservatório (**) – L (km)

0,20 0,50 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00

P < 6,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,05 1,15 1,25

6,00 < P < 10,00 1,00 1,00 1,00 1,05 1,15 1,25 1,35

Fonte: ELETROBRAS (2000).

(*) Para barragens com altura > 10m a borda livre deve ser estimada utilizando-se os

critérios do USBR (Saville/ Bertram), como citado anteriormente.

(**) Na cota do NA máximo.

5.5.3.3 Estudos de Remanso

O remanso é o nome dado ao perfil da linha d’água formada pela superfície livre

num dado canal. Caso o reservatório esteja sendo influenciado por algum rio de

menor porte ou pelo reservatório de outro aproveitamento previsto ou já existente

devem ser desenvolvidos estudos de remanso do reservatório.

“Os estudos deverão ser desenvolvidos utilizando-se modelos

hidráulicos de determinação de linha d'água, a partir dos dados

obtidos nos postos limnimétricos instalados a montante e a jusante

do barramento, e dos elementos cartográficos disponíveis, incluindo

as seções topobatimétricas levantadas. A utilização dessas

informações permitirá o estabelecimento de perfis de linha d'água

para diversos valores de vazões, elementos importantes para

considerações de ordem sócio-econômica e ambiental relativas aotrecho do rio influenciado pelo aproveitamento, e para o



48

dimensionamento de estruturas posicionadas a jusante do

barramento, tais como a casa de força e os dispositivos de

dissipação do vertedouro” (ELETROBRÁS, 1997, p.25).

Tabela 5-5 – Determinação do perfil da linha superficial

O cálculo da linha d’água num canal pode ser

feito através da equação da energia ou da

equação da quantidade de movimento para os

escoamentos permanentes:

( ) 00

2

=−+∂

∂+⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

∂

∂S S gA

x

y gA

A

Q

x f

β

Onde S0 é a declividade do fundo e Sf a

declividade da linha de energia

2

0

1 r

f

F

S S

dx

dy

−

−=

Trabalhando-se algebricamente esta relação

obtém-se a expressão ao lado:

A última expressão permite a interpretação de todas as possibilidades de linhas d’água num canal

Os estudos de linha d’água são fundamentais nos barramentos de rios para

quantificar a capacidade de geração de energia, impactos ambientais,

desapropriações e inundações, potencial de armazenamento, etc.

“Os estudos de remanso do reservatório deverão ser limitados ao tempo de

recorrência requerido para o dimensionamento da estrutura atingida”

(ELETROBRÁS, 1997, p.25)



49

5.5.3.4 Avaliação Sedimentométrica

A avaliação sedimentológica tem grande importância, em particular para uma PCH,

onde os reservatórios de modo geral, têm pouco volume e como conseqüência

pequena capacidade de regularização.

Figura 5-3 - Assoreamento no rio Corumbataí

Segundo Eletrobrás (2000), o equilíbrio hidráulico-sedimentológico de um curso

d’água sempre é alterado pela construção de um barramento, pois a presença de

um reservatório causa a desaceleração da corrente liquida. O processo

sedimentológico se inicia nas bordas reduzindo o pequeno volume d’água.

No reservatório permanecem os chamados sedimentos grossos, ou seja, de maior

granulometria, como a areia. Pelas estruturas extravasoras e/ou circuito hidráulico

de geração são transportados para a jusante a maior parte da descarga em



50

suspensão, consequentemente é necessário a consideração da descarga sólida do

leito nos pequenos reservatórios.

• Análise dos dados sedimentométricos

Para Eletrobrás (2000), a caracterização do comportamento hidráulico e

sedimentológico do curso d’água, os dados coletados e os resultados das medições

de descarga sólida realizadas no local do aproveitamento deverão ser objeto de uma

análise criteriosa.

A descarga sólida total é obtida pela descarga em suspensão somada a descarga de

fundo, a descarga em suspensão é obtida através de dados sedimentométricos,

normalmente medidos no país, em t/dia, porém não são suficientemente adequados

para a avaliação do assoreamento, sendo necessário a determinação da descarga

de fundo ou do material do leito.

“Numa avaliação preliminar, no caso da inexistência de dados, pode-

se estimar a descarga sólida de fundo como sendo de 10 a 20% do

valor da descarga sólida total. Os diversos valores da descargasólida total deverão ser plotados em papel di-log, o que também

pode ser feito em planilha EXCEL. Deverá se buscar, sempre que

possível, o ajuste de duas curvas, sendo uma para a faixa de

estiagem e outra para períodos de cheias” (ELETROBRÁS, 2000,

p.59).

A equação que melhor representa este ajuste é do tipo:

n

ST QaQ ⋅= Eq. (5.15)

Onde:

QST descarga sólida total, em t/dia;

a e n constantes;

Q vazão líquida em m³/s.



51

Essa equação permitirá obter uma série de valores de descarga

sólida a partir da série de vazões líquidas obtidas no estudo

hidrológico. O valor médio anual, QST, corresponde ao valor a ser

adotado para avaliação do assoreamento. O deflúvio sólido anual,DST, é obtido multiplicando-se QST pelo número de dias do ano, ou

seja:

365⋅= ST ST D D Eq. (5.16)

• Estudo de vida útil do reservatório

Após a análise dos dados sedimentométricos que permite a caracterização do

transporte sólido, estudos para avaliação da deposição de sedimentos no

reservatório e da vida útil deverão ser desenvolvidos.

“Para cursos d’água com significativa produção de sedimentos ou, no

caso de pequenos reservatórios, será necessário verificar o tempo de

assoreamento até a soleira da tomada d’água, bem como a evolução

do depósito no volume útil, quando houver, através da distribuição de

sedimentos” (ELETROBRÁS, 2000, p.60).

O volume de assoreamento em um ano pode ser calculado pela seguinte expressão:

ap

r ST E DS

γ

⋅= Eq. (5.17)

onde:

S volume de sedimentos, em m³/ano;

DST deflúvio sólido médio, em t/ano;

Er eficiência de retenção, adimensional;

Υap peso específico aparente, em t/m³

“Para pequeno reservatório utiliza-se a curva de Churchill, Figura 5-4,

que fornece a eficiência de saída de sedimento do reservatório. Na

bibliografia consultada existem duas versões da curva, o que

necessita cuidados. A presente curva foi obtida de Morris/Fan (1997),



52

Strand (1974) e Vanoni (1977). As curvas apresentadas por ICOLD

(1989) e Annandale (1987) têm dados de entrada diferentes, bem

como as coordenadas” (ELETROBRÁS, 2000, p.60).

Cálculo do índice de sedimentação, IS, utilizado pela curva apresentada na Figura

5-4, pela seguinte expressão:

LQ

V

órionoreservat médiaVelocidade

retençãode Período IS T

2

2

=−−

−−= Eq. (5.18)

Onde:IS índice de sedimentação;

VT volume total do reservatório, em m³;

Q vazão média afluente, em m³/s

L comprimento do reservatório, em m.

“Entrando na curva de Churchill com o valor numérico acima, tem-se

a % de sedimento que sai do reservatório. Por diferença de 100%

obtêm-se a eficiência de retenção que deve ser expressa em fração”(ELETROBRÁS, 2000, p.60).

Figura 5-4 – Retenção de sedimentos no reservatório de acordo com Churchill.

Fonte: ELETROBRÁS (2000)



53

“O valor de DST deverá ser multiplicado por dois, caso se espere um

aumento do transporte de sedimentos com o tempo, ou seja, se os

solos da bacia estiverem sujeitos à agricultura ou a outras ações

antrópicas. Caso se disponha de dados sedimentométricos de cincoanos ou mais, deve-se procurar ver a taxa de aumento de transporte

de sedimentos no curso d’água através de curvas de massa”

(ELETROBRÁS, 2000, p.60).

Para o cálculo do tempo de assoreamento, ou vida útil do reservatório, utiliza-se a

seguinte expressão:

S

V T T

= Eq. (5.19)

Onde:

T tempo de assoreamento, em anos;

VT volume total de reservatório, em m³;

S volume total de sedimentos, em m³/ano.

É recomendável que a vida útil do reservatório seja pelo menos igual à vida útil do

empreendimento. Caso o valor seja inferior deverão ser adotadas medidas

preventivas de controle de sedimentos ou alterações no arranjo geral do barramento.

• Controle de sedimentos

Conforme Carvalho (2008) frequentemente o controle de sedimentos provém de

medidas preventivas geralmente mais eficientes e econômicas que as corretivas.

Para reservatórios pequenos deve-se ter um controle preventivo e maiores cuidados,

pois estes possuem um volume maior de assoreamento em função do tempo.

Segundo Eletrobrás (1997) é necessário o estudo adequado do controle de

sedimentos para a formação do reservatório, incluindo o planejamento da vegetação

ciliar, protegendo as margens e contendo o transporte de sedimentos por

enxurradas, até obras de engenharia, como o desarenador, ou ainda a previsão e

controle de erosões e possíveis operações de dragagem.



54

Para preservar a tomada d’água do assoreamento no reservatório, em pequenas

barragens, deve-se prever um descarregador de fundo. Na existência de um canal

ou túnel de adução ligando a casa de força, é necessário a instalação de um

desarenador para a eliminação de areias que obstruirão parcialmente o canal ou

afetarão as turbinas, máquinas e estruturas por abrasão.

5.5.3.5 Estudos de Enchimento do Reservatório

Segundo Eletrobrás (1997) o estudo de enchimento do reservatório é o marco no

planejamento, ele subsidia a elaboração do cronograma de execução das obras doaproveitamento.

Para manter a vazão mínima necessária a jusante da barragem o planejamento do

enchimento do reservatório é de grande importância.

A utilização da séria de vazões médias diárias ou mensais no local do

aproveitamento poderá caracterizar o tempo de enchimento do reservatório,dependendo do porte do mesmo. Deverão ser desenvolvidos estudos de simulação

da evolução do nível d'água durante o enchimento, baseados nessa série e com o

auxílio das curvas cota-área-volume do reservatório.

Deverão ser obtidos desses estudos os tempos necessários para serem atingidos os

níveis de operação desejados e, conseqüentemente, as possibilidades de ocorrência

desses tempos para as diferentes hipóteses consideradas para o fechamento dasaberturas de desvio.



55

6 PCH JUBA IV – PROJETO BÁSICO

6.1 Apresentação

O estudo de caso será baseado no Projeto Básico Consolidado da PCH Juba IV,

elaborado no período de fevereiro de 2008 a maio de 2010. A PCH Juba IV terá uma

potência instalada de 11,0 MW com duas unidades geradoras do tipo Francis Eixo

Horizontal, operando com reservatório na elevação 450,0m. Este aproveitamento

será implantado no Rio Juba, Estado de Mato Grosso, no município de Tangará da

Serra, nas coordenadas S 14º 42’ 23” e W 58º 06' 38,2".

O relatório do Projeto Básico Consolidado foi desenvolvido baseado nos estudos de

revisão bibliográfica do Inventário dos rios Juba e Jubinha, e nos levantamentos de

campo (topografia, sondagens e medições hidrológicas) realizados na fase dos

estudos para realização do Projeto Básico.

6.1.1 Histórico

Segundo o relatório da Empresa Projetista, o histórico segue da seguinte forma:

1989 - Os estudos mais antigos do Rio Juba foram realizados para a implantação

das UHE’s Juba I e Juba II.

1991 - Após análise pelo DNAEE, os projetos das UHE Juba I e Juba II foram

aprovados.

1994 – Obteve-se autorização para desenvolver os estudos de Projetos Básicos

identificados nos rios Juba e Jubinha, a montante da UHE Juba I, no trecho

conhecido como Juba Zero.

1997 - Após análise pelo DNAEE, os Projetos Básicos identificados nos rios Juba e

Jubinha. Ainda em 1997, o DNAEE publicou no Diário Oficial uma licitação paraoutorga de concessão de uso de bem público para exploração do aproveitamento



56

hidrelétrico Complexo Juba Zero. Entretanto, não obteve sucesso, sendo revogada a

concorrência em março de 1998.

2005 – Em março, foi solicitada a outorga dos projetos Juba IV, Jubinha II e Jubinha

III (trecho Juba Zero) com o intuito de desenvolver a implantação destes

aproveitamentos, sendo as autorizações concedidas no mesmo ano, para o

desenvolvimento dos projetos básicos destes aproveitamentos. Nesta ocasião, foram

realizadas novas investigações de campo e uma revisão nos estudos hidrológicos

para os aproveitamentos.

2007 - Foram desenvolvidos os estudos de revisão de Inventário dos rios Juba eJubinha, unindo e compatibilizando os antigos estudos realizados para o trecho a

montante da UHE Juba I, com os estudos realizados a jusante da UHE Juba II, para

a PCH Terra Santa (hoje denominada PCH Graça Brennand) e para a PCH

Pampeana. Tanto a PCH Graça Brennand quanto a PCH Pampeana estão em

operação comercial atualmente.

2008 – Foi contratada uma empresa para a realização do Projeto BásicoConsolidado da PCH Juba IV. Este estudo é apresentado no documento em apreço.

6.2 Localização e Generalidades

Localização do Empreendimento:

A PCH Juba IV localiza-se no município de Tangará da Serra, no Estado do Mato

Grosso, no Rio Juba:

Bacia Hidrográfica:______Rio Paraguai

Sub-Bacia:____________ Sepotuba

Município:_____________ Tangará da Serra

Latitude:______________S 14º 42' 23"

Longitude:_____________W 58º 06' 38,2"

Altitude Média:__________450,00 m



57

6.3 Arranjo Geral

“O barramento da PCH Juba IV consiste em uma barragem

homogênea de terra em ambas as margens do Rio Juba. As

barragens ligam-se as estruturas de concreto (tomada d’água, desvio

do rio, vertedouro) por meio de solução mista em muro de abraço e

muro ala. O circuito de geração é composto pela tomada d’água, que

se localiza próxima ao vertedouro, galeria única de concreto com

bifurcação à jusante e uma chaminé de equilíbrio intermediária,

conduto forçado duplo com comprimento na ordem de 500 m, casa

de força e canal de fuga com 205,50 m de comprimento. Está

prevista a instalação de uma manta de Polietileno de Alta Densidade

(PEAD) de 1,5 mm de espessura ao longo das ombreiras direita e

esquerda da barragem totalizando 40.890 m2 de área a ser tratada.

Esta medida visa reduzir a permeabilidade da fundação da barragem

em ambas as ombreiras.

O vertedouro é do tipo soleira livre, tem 30,00 m de vão livre, crista

na El. 450,00 m. A dissipação de energia do escoamento se dará por

meio de uma bacia de dissipação. A energia firme da PCH Juba IV, com 11,0 MW de potência

instalada, resultou em 8,84 MW médios.” (EMPRESA PROJETISTA,

2009, p.8).

“O rio Juba será desviado através de uma adufa implantada no corpo

da soleira vertente do Vertedouro. A galeria possui seção retangular

de 4,0 m de largura e 5,0 m de altura, com piso horizontal e soleira

na cota 434,10.

O fechamento da adufa de desvio do rio será feito por meio de umacomporta plana, vertical, do tipo vagão, de elemento único, com

vedação à jusante, movimentada por um guindaste móvel.

A comporta será manobrada por meio de uma haste de chapa

perfurada em três linhas de forma que passando uma barra por dois

furos contíguos, a abertura varie em 5 cm. Esta haste será fixada ao

ponto de suspensão da comporta e à estrutura de sustentação pela

barra.



58

A comporta será fechada gradualmente de forma a manter a vazão

provisória de 12,83 m³/s até que encha o reservatório e esta vazão

comece a passar pelo Vertedor. Após isso será fechado o desvio.

A comporta será capaz de fechar por ação de seu próprio peso, nascondições resultantes da máxima vazão prevista para o fechamento

do desvio do rio sem apresentar vibrações e/ou problemas de

fechamento.

A chapa de estanque será apoiada em vigas horizontais armadas em

cabeceiras. O empuxo hidráulico será transmitido pelas cabeceiras

sem deflexão indevida ou prejudicial, através de rodas e caminho de

rolamento, para a estrutura de concreto. Os eixos das rodas serão

equipados com mancais de rolamento auto-compensadores.

As peças a serem embutidas no concreto de segundo estágio

incluirão chumbadores, soleira, pistas de rolamento, quadros de

vedação, contra-guias e guias laterais. Todos os acessórios para

instalação destas comportas serão incluídos do fornecimento”

(EMPRESA PROJETISTA, 2009, p.53).

6.3.1 Etapas Construtivas

“As estruturas definitivas e provisórias que compõem a PCH Juba IV

serão executadas em quatro fases construtivas.

1ª fase construtiva:

- Escavação na margem esquerda do rio para alargamento da sua

calha;

- Execução da ensecadeira de 1ª Fase na cota 438,00;

- Execução das escavações na região das estruturas de concreto

(Vertedouro, estruturas de desvio, Tomada D’água e muros);

- Escavação da fundação das barragens;

- Escavação em solo e em rocha no circuito de geração;


- Execução das estruturas de concreto próximas ao leito do rio

Vertedouro, adufas, Tomada D’água e muros);

- Construção das estruturas de concreto do circuito de geração

(blocos de concreto, Chaminé de Equilibro e Casa de Força);- Execução das barragens até a cota 443,0;

- Execução do tapete impermeável das barragens;



59

- Execução da ensecadeira de 2ª Fase, na margem esquerda, na

cota 443,0;

- Montagem das comportas da Tomada D’água e estruturas de

desvio;3ª fase construtiva:

- Montagem dos condutos forçados;

- Conclusão dos concretos na Casa de Força;

- Remoção da ensecadeira de 1ª Fase;

- Execução da ensecadeira de 2ª Fase e desvio do rio pela adufa;

- Conclusão das barragens da margem direita e da margem

esquerda;

- Montagem dos equipamentos na Casa de Força;

- Terraplanagem e montagem da subestação;


- Conclusão de todas as estruturas e das barragens;

- Remoção do septo de proteção no Canal de Fuga;

- Fechamento da adufa de desvio e enchimento do reservatório;

- Conclusão das montagens na subestação;

- Testes e comissionamento;

- Inicio da geração” (EMPRESA PROJETISTA, 2009, p.54).

6.4 Estudos Gerais

6.4.1 Topográficos

Segundo a Empresa Projetista (2009), foram emitidas especificações técnicas para

realização de cobertura aerofotogramétrica e levantamentos topográficos.

Realizou-se o levantamento topográfico de detalhes, com cobertura

aerofotogramétrica na escala 1:25.000 com restituição na escala 1:5.000 com

representação de curvas de nível de 5 em 5 metros de eqüidistância.

Foram realizadas 21 seções topobatimétricas para detalhamento da área de

interesse do rio Juba.



60

6.4.2 Geológicos e Geotécnicos

Foram reunidas informações relativas à geologia da região e da área de interesse,

focadas no contexto da bacia hidrográfica do Rio Juba e à área de interesse do

empreendimento.

Foram realizados levantamentos complementares e a geologia regional e local foi

avaliada com o uso do Mapa Geológico do Ministério Das Minas e Energia – Projeto

RADAMBRASIL, folha SD 21 – Cuiabá de 1982.

6.4.2.1 Levantamentos Complementares

Foram solicitadas duas campanhas de Investigações geológico-geotécnicas para o

estudo da área de implantação da PCH Juba IV. Foram realizadas sondagens e

ensaios de permeabilidade em duas campanhas, a primeira composta por 5

sondagens à percussão e 10 sondagens mistas e a segunda campanha composta

de 12 sondagens mistas e 5 sondagens à percussão.

6.4.2.2 Geologia e Geomorfologia

O empreendimento é localizado no rio Juba, cuja bacia está localizada no Estado do

Mato Grosso, na região sudoeste. A nascente se encontra na Chapada dos Parecis

à altitude de 600,00 m e o rio percorre 117 km no sentido sudeste até a foz no rio

Sepotuba à altitude de aproximadamente 150,00 m. A área de drenagem total é

2.323 km².

A montante do eixo da PCH está localizada sobre uma grande mancha de aluviões

recentes, compostos de areias, siltes, argilas e cascalhos. Ao longo das calhas e

beiras dos rios, esses depósitos aluvionares ainda estão em fase de deposição.

A geologia local é caracterizada por arenitos. De acordo com observações de campo

e os resultados das sondagens, foi possível identificar 3 unidades geológicas:

aluvião, solo residual ou solo de alteração e o maciço rochoso arenítico.



61

Com os resultados das sondagens executadas, foi possível interpretar a geologia

local, assim como a de interesse para as estruturas. Foram elaboradas seções

geológico-geotécnicas pelo barramento, vertedouro e circuito de geração.

6.4.2.3 Materiais de Construção

A barragem é de terra e homogênea, com núcleo impermeável nas margens direita,

esquerda e leito do rio. Por causa das condições geológicas mais favoráveis, a

adufa, os muros e o vertedouro estão entre as estacas 14 e 17, próximos a margem

direita do rio. A tomada d’água se localiza próxima à estaca 16.

Foram escolhidas jazidas localizadas na margem direita do rio Juba para extrair

material terroso. Foi feita classificação táctil-visual em amostras dos solos, que

indicou ser material argiloso adequado para o uso. Com ensaios laboratoriais,

confirmou-se que o material é argiloso e adequado. As sondagens indicaram que as

jazidas possuem quantidade suficiente para atender às necessidades.

Já o material arenoso deve ser obtido artificialmente por meio de beneficiamento do

arenito silicificado procedente de pedreira a destinada a esse fim, ou obtido

comercialmente, pois na área de interesse não existem depósitos para atender às

necessidades.

Para os materiais pétreos, supõe-se que os arenitos silicificados obtidos na

escavação da casa de força possam ser utilizados como agregado e enrocamento.

6.4.3 Ambientais e Socioeconômicos

Segundo Jaber e Sato, no mapa de conflitos ambientais, um dos itens envolve a

construção da PCH Juba IV, como o que é chamado de impactos nas águas que

corresponde a 18% dos conflitos considerados no Estado do Mato Grosso.



62

Fez-se contato via e-mail com a empresa responsável pelos estudos ambientais,

porém, a mesma informou que não forneceria os estudos em virtude de ainda

estarem em avaliação.

6.4.4 Mercadológicos

Não houve acesso a esses estudos.

6.5 Avaliações Hidrológicas

6.5.1 Levantamento e Disponibilidade de Dados

6.5.1.1 Hidrometeorológico

Foram realizados estudos de caracterização fisiográfica e climatológica da bacia. No

âmbito da climatologia, foram avaliados outros parâmetros além da precipitação total

e evaporação total apresentados nos estudos ambientais.

Ainda estão sendo efetuados alguns monitoramentos no rio Juba, referentes à

determinação de parâmetros hidrológicos necessários ao dimensionamento

hidráulico e energético. Porém não foram considerados dados confiáveis e

suficientemente abrangentes para os estudos.

Dessa forma, a série de vazões médias mensais e das vazões de cheia foram

modeladas através dos estudos realizados para a PCH Terra Santa.

Os estudos de vazão mínima, que consistem na determinação da vazão (Q7,10),

foram realizados por meio de uma análise feita com dados de postos da região,

mesmo com séries com poucos dados.

Foram realizados os estudos do reservatório, que consistem estudos de enchimento

e avaliação do assoreamento do mesmo.



63

6.5.1.2 Caracterização Fisiográfica da Bacia

A bacia hidrográfica do rio Juba está situada no território do Estado do Mato Grosso

(Figura 6-1), na Mesorregião Centro Sul Matogrossense, Microrregião do Alto

Paraguai, abrangendo os municípios de Barra dos Bugres, Tangará da Serra,

Reserva do Bacaçal e Salto do Céu.

A nascente do rio Juba se localiza na Chapada dos Parecis a uma altitude de 600,00

m. O rio percorre 117,00 km até a foz no rio Sepotuba, a uma altitude de

aproximadamente 150,00 m. A área de drenagem total é 2.323 km².

Os principais afluentes do rio Juba são o Córrego Tamanduá, o rio Jubinha e o

Córrego Toco-Aroeira.

No rio Juba, já se encontram em operação as UHE’s Juba I e Juba II.

Figura 6-1 - Localização da bacia hidrográfica do rio Juba no Estado do Mato Grosso.

Fonte: Empresa Projetista (2009)



64

6.5.1.3 Climatologia

De acordo com o IBGE, o local está na zona de clima classificada como Tropical

Brasil Central, ou seja, clima quente semi-úmido com um período de estiagem de 4 a

5 meses.

Foram utilizados como base os dados da estação meteorológica Cáceres, operada

pelo INMET para a caracterização climatológica da bacia. A estação foi a mais

apropriada para o estudo, por causa da proximidade, extensão de série e

disponibilidade de informações.

Foram utilizados dados de um período de 30 anos, de 1961 a 1990, para cálculo das

normais climatológicas e seguidos os critérios recomendados pela Organização

Meteorológica Mundial – OMM.

No âmbito dos estudos ambientais, foram selecionados dados de precipitação e

evaporação para realizar a caracterização climatológica do local, e complementou-se

com dados da pressão atmosférica, temperatura, umidade relativa e insolação.

6.5.1.4 Precipitação

De acordo com os dados da estação de Cáceres, o regime de chuvas é marcado por

fortes variações sazonais.

“Os valores normais mensais oscilam entre 24,10 mm, em julho, e

263,20 mm, em janeiro, sendo que o total anual de precipitação fica

em torno de 1.348 mm. O período mais chuvoso é de novembro a

março, e o trimestre mais seco vai de junho a agosto.” (EMPRESA

PROJETISTA, 2009, p.18).

O gráfico na Figura 6-2 demonstra os valores normais dos totais precipitados na

estação.



65

0

50

100

150

200

250

300

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

T o t a l P r e c i p i t a d o ( m

m )

Figura 6-2 - Valores normais de precipitação em CáceresFonte: Empresa Projetista (2009)

6.5.1.5 Evaporação

Segundo a Empresa Projetista (2009), a estação de Cáceres apresenta a taxa de

evaporação total anual em torno de 950 mm, que é a mais baixa dentre as outras

localizadas da região centro-oeste apresentadas nas Normais Climatológicas.

Também ocorre variação sazonal, sendo que os totais mensais variam entre 52,20

mm, em fevereiro, e 115,80 mm, em outubro.

Os valores normais evaporados são apresentados na Figura 6-3.

0

20

40

60

80

100

120

140


E v a p o r a ç ã o T o t a l ( m m )

Figura 6-3 - Valores normais de evaporação em Cáceres




66

6.5.1.6 Temperatura

A temperatura não apresenta grandes variações, as normais de temperaturas

médias vão de 21,60 ºC a 27,00 ºC, com média anual em 25,20 ºC. Os valores

máximos e mínimos médios mensais são, respectivamente, 35,20 ºC em novembro

e 15,60 ºC em julho.

O gráfico com os valores normais de temperatura média é apresentado na Figura 6-4.

0

5

10

15

20

25

30

35

40


T e m p e r a t u r a ( º C )

Média Máxima Mínima

Figura 6-4 - Valores normais de temperatura média, máxima e mínima em Cáceres.


6.5.1.7 Pressão Atmosférica

O valor médio anual das normais de pressão atmosférica é 997,60 hPa, sendo que

de maio a agosto ocorrem os maiores valores, e os menores meses de dezembro a

março.

Os meses de junho e julho apresentam o maior valor médio mensal, 1.001 hPa, e o

menor, 994,80 hPa, ao mês de março.

Os valores normais de pressão atmosférica são apresentados na Figura 6-4.



67

991

992

993

994

995

996

997

998

999

1.000

1.001

1.002


P r e s s ã o A t m o s f é r i c a

( h P a )

Figura 6-5 – Valores normais de pressão atmosférica em Cáceres.


6.5.1.8 Umidade Relativa

Os valores registrados de umidade relativa apresentam certa variação sazonal. De

Julho a Outubro foram registrados os menores valores, e o restante dos meses

apresentou menor oscilação. No entanto, analisando as normais, observa-se que

valores elevados ocorrem durante todo o ano.

O valor médio anual é 80,4%. O menor valor normal mensal é 71%, para o mês de

setembro; o maior valor é 85%, para o mês de fevereiro.

São apresentados os valores normais de umidade relativa na Figura 6-6.

60

65

70

75

80

85

90


U m i d a d e R e l a t i v a ( % )

Figura 6-6 - Valores normais de umidade relativa em Cáceres




68

6.5.1.9 Insolação Total

O total anual das normais de insolação são 1.820,9 horas, e 151,70 horas de valor

médio mensal.

São apresentados os valores normais de insolação na Figura 6-7.

0

50

100

150

200

250


I n s o l a ç ã o T o t a l ( h o r a s )

Figura 6-7 - Valores normais de insolação total em Cáceres


6.5.1.10 Fluviometria

Instalou-se um posto fluviométrico na região do canal de fuga e foram efetuadas

medições de vazão em quatro campanhas, apresentadas na Tabela 6-1.

Tabela 6-1 – Medições de descarga líquida no canal de fuga – PCH Juba IV

DataN.o

MediçãoSituação

Cota(m)

NA (m)Vazão(m³/s)

Área(m²)

Largura(m)

Prof.(m)

Veloc.(m/s)

Juba I(m³/s)

05/09/07 1 1 1,56 413,841 22,20 57,51 15,30 3,76 0,39 -

06/06/08 2 1 1,74 414,021 24,26 61,08 16,00 3,82 0,40 -

18/09/08 3 1 1,51 413,791 21,24 57,21 16,00 3,58 0,37 -

27/05/09 4 1 1,74 414,021 25,83 62,74 16,00 3,92 0,41 -

15/12/09 5 2 1,94 414,221 29,97 66,06 16,00 4,13 0,45 56,76Fonte: Empresa Projetista (2009)

Zero de régua: 412,281 m

Situação: 1 – período seco

2 – período chuvoso



69

6.5.2 Análise de Dados Hidrométricos

6.5.2.1 Vazões Médias Mensais

O estudo da série de vazões médias mensais junto à PCH Juba IV teve como base a

série de novembro de 2006 para a PCH Terra Santa, localizada no mesmo curso

d’água. Para a série da PCH Terra Santa, foi realizada uma análise de transferência

dos valores do rio Jauru, situado em bacia vizinha à dos rios Juba e Jubinha e que

apresenta com as mesmas características hidrogeológicas.

Na fase de Revisão de Inventário, a série de janeiro de 1931 a dezembro de 1999 da

PCH Terra Santa foi atualizada até dezembro de 2004 com os dados registrados no

posto fluviométrico Água Suja, cujos séries também utilizadas para a determinar a

série mencionada.

Para realizar a atualização, foram transpostas as vazões médias mensais por

relação entre áreas de drenagem. Dessa forma, a série referente à PCH Terra Santa

foi atualizada para a situação da PCH Juba por relação entre áreas de drenagem.

Para o projeto básico, foi feita a análise e atualização da série de vazões médias

mensais estabelecida para a PCH Juba IV na Revisão do Inventário.

Primeiramente, com a mesma metodologia de transferência, a série da PCH Terra

Santa foi atualizada até dezembro de 2007. Foram transferidos os dados do Posto

Água Suja através de relação entre áreas de drenagem.

A série foi analisada em seu período comum, com as séries de vazões médias

mensais resultantes dos dados de operação das UHEs Juba I e Juba II, referentes

ao período de janeiro de 1996 a julho de 2005.

São apresentados abaixo os fluviogramas simultâneos das séries resultantes dos

aproveitamentos Juba I e Juba II e os valores obtidos para a PCH Terra Santa.



70

0

20

40

60

80

100

120

140

j a n / 9 6

a b r / 9 6

j u l / 9 6

o u t / 9 6

j a n / 9 7

a b r / 9 7

j u l / 9 7

o u t / 9 7

j a n / 9 8

a b r / 9 8

j u l / 9 8

o u t / 9 8

j a n / 9 9

a b r / 9 9

j u l / 9 9

o u t / 9 9

j a n / 0 0

a b r / 0 0

j u l / 0 0

o u t / 0 0

j a n / 0 1

a b r / 0 1

j u l / 0 1

o u t / 0 1

V a z ã o

( m

³ / s )

PCH Juba I (dados de operação)

PCH Juba II (dados de operação)

PCH Terra Santa (análise preliminar)

0

20

40

60

80

100

120

140

j a n / 0 2

a b r / 0 2

j u l / 0 2

o u t / 0 2

j a n / 0 3

a b r / 0 3

j u l / 0 3

o u t / 0 3

j a n / 0 4

a b r / 0 4

j u l / 0 4

o u t / 0 4

j a n / 0 5

a b r / 0 5

j u l / 0 5

o u t / 0 5

j a n / 0 6

a b r / 0 6

j u l / 0 6

o u t / 0 6

j a n / 0 7

a b r / 0 7

j u l / 0 7

o u t / 0 7

V a z ã o

( m

³ / s )




Figura 6-8 – Fluviogramas simultâneos – Aproveitamentos Juba I, Juba II e Terra Santa


As séries dos aproveitamentos Juba I e Juba II apresentam homogeneidade,enquanto os da PCH Terra Santa apresentam entre os anos de 1999 e 2000,

redução dos valores de vazão e alteração de padrão ocorrida.

A alteração de padrão pode ser justificada pela diferente metodologia utilizada para

a atualização da série de vazões da PCH Terra Santa, que originalmente terminava

em dezembro de 1999.

Foram considerados somente os registros do posto Água Suja nas duas

atualizações efetuadas, tanto na Revisão do Inventário (2000 a 2004) quanto no



71

presente estudo (2005 a 2007). No período anterior (1931 a 1999), também foram

considerados os registros do posto fluviométrico Fazenda Salu (66071300), assim

como registros de precipitação. Como o posto fazenda José Salu foi desativado, não

é possível realizar a mesma metodologia adotada anteriormente, o que

possivelmente produziria uma série mais homogênea.

Dessa maneira, optou-se por transferir as vazões de Água Suja para a PCH Terra

Santa por meio de relação entre médias de longo termo (a partir de um período

comum), aplicando um fator corretor para possibilitar a consideração das diferentes

metodologias, por meio da introdução de uma nova variável. Abaixo são

apresentadas as equações referentes ao método.

QTS = K * Q AS Eq. (6.1)

onde:

QTS - vazão média mensal na PCH Terra Santa (m³/s);

Q AS - vazão média mensal no posto fluviométrico Água Suja (m³/s);

K - constante de transferência (adimensional).

sendo:

K = QMLTTS / QMLT AS * FC Eq. (6.2)

com:

QMLTTS - vazão média de longo termo na PCH Terra Santa (m³/s);QMLT AS - vazão média de longo termo no posto fluviométrico Água Suja

(m³/s);

FC - fator corretor (adimensional).

Foram elaboradas curvas de permanência adimensional no período comum da série

original da PCH Terra Santa e do posto Água Suja, para determinar o fator corretor

(FC). Nas situações onde havia falhas de observação em Água Suja, desconsiderou-

se o respectivo valor em Terra Santa.

As curvas de permanência adimensionais obtidas são apresentadas abaixo.



72

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Permanência no Tempo

V a z ã o ( m ³ / s )

PCH Terra Santa - série original

Posto Água Suja

Figura 6-9 – Permanência de vazões médias mensais adimensionais

Período comum (jul/1979 a dez/1999) das séries da PCH Terra Santa original e posto Água Suja


Baseado nas curvas apresentadas na Figura 6-9, obteve-se o valor de FC que,aplicado às vazões do posto Água Suja transferidas através de relação entre vazões

médias de longo termo para Terra Santa, reproduziria a curva determinada a partir

da série dessa última. Para determinar as vazões médias de longo termo, utilizou-se

as mesmas séries de período comum consideradas para a confecção das curvas de

permanência adimensionais. Obteve-se os valores médios de 76,10 m³/s e 102,00

m³/s, para Terra Santa e Água Suja, respectivamente.

O resultado obtido do fator corretor (FC) foi 1,038. Assim, a constante de

transferência (K ) das vazões médias mensais resultou 0,77424.

São apresentadas as curvas de permanência adimensionais obtidas a partir das

séries originais do posto Água Suja e da PCH Terra Santa (apresentadas na Figura

6-9) na Figura 6-10, assim como a série obtida através da aplicação da constante de

transferência (K ) à série de Água Suja.



73

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%


V a z ã o

( m

³ / s )

PCH Terra Santa - série original

Posto Água Suja

PCH Terra Santa (QTS = K * QAS)

Figura 6-10 – Obtenção do fator de correção (FC)


Foi refeita a atualização da série de vazões médias mensais junto à PCH Terra

Santa (período de janeiro de 2000 a dezembro de 2007) com a aplicação do fator detransferência (K ) à série de vazões médias mensais do posto fluviométrico Água

Suja.

São apresentados fluviogramas simultâneos das séries resultantes da operação dos

aproveitamentos Juba I, Juba II e série da PCH Terra Santa preliminar (já

apresentados na Figura 6-8, assim como a série atualizada a partir da aplicação do

fator de transferência (K) na Figura 6-11.



74

0

20

40

60

80

100

120

140

j a n / 9 6

a b r / 9 6

j u l / 9 6

o u t / 9 6

j a n / 9 7

a b r / 9 7

j u l / 9 7

o u t / 9 7

j a n / 9 8

a b r / 9 8

j u l / 9 8

o u t / 9 8

j a n / 9 9

a b r / 9 9

j u l / 9 9

o u t / 9 9

j a n / 0 0

a b r / 0 0

j u l / 0 0

o u t / 0 0

j a n / 0 1

a b r / 0 1

j u l / 0 1

o u t / 0 1

V a z ã o

( m

³ / s )




PCH Terra Santa (corrigida)

0

20

40

60

80

100

120

140

j a n / 0 2

a b r / 0 2

j u l / 0 2

o u t / 0 2

j a n / 0 3

a b r / 0 3

j u l / 0 3

o u t / 0 3

j a n / 0 4

a b r / 0 4

j u l / 0 4

o u t / 0 4

j a n / 0 5

a b r / 0 5

j u l / 0 5

o u t / 0 5

j a n / 0 6

a b r / 0 6

j u l / 0 6

o u t / 0 6

j a n / 0 7

a b r / 0 7

j u l / 0 7

o u t / 0 7

V a z ã o

( m

³ / s )




PCH Terra Santa (corrigida)

Figura 6-11 – Fluviogramas simultâneos – Aproveitamentos Juba I, Juba II e Terra Santa


Pode-se verificar na Figura 6-11 que com a atualização da série da PCH Terra Santa

através da metodologia apresentada no estudo básico determinou vazões médias

mensais mais coerentes com as estimadas para o período anterior ao ano de 2000.

Adotou-se essa série, com a nova atualização, para a obtenção das vazões médias

mensais referentes à PCH Juba IV. Efetuou-se a transferência por meio da relação

entre as áreas de drenagem dos aproveitamentos.

As séries de vazões médias mensais resultantes para o local do barramento da PCH

Juba IV são apresentadas Tabela 6-2 a análise de permanência no tempo resultante

dessa série são apresentadas na Tabela 6-3 e Figura 6-12.



75

Tabela 6-2– Série de vazões médias mensais – PCH Juba IV ANO JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ ANUAL1931 39,0 36,3 41,6 36,1 32,5 29,2 28,1 26,9 25,3 30,0 31,0 31,5 32,31932 36,0 36,1 44,9 31,7 31,0 29,2 28,1 27,3 24,4 27,0 26,5 33,3 31,31933 42,1 40,5 39,9 38,1 29,8 30,1 28,4 26,9 25,7 26,3 25,7 35,7 32,41934 31,9 38,2 39,8 34,3 27,7 27,8 26,4 25,7 27,8 25,3 27,5 34,1 30,5

1935 41,2 33,9 49,6 38,4 34,4 30,6 30,3 28,5 27,6 31,1 30,4 34,1 34,21936 32,4 45,0 38,5 34,0 29,1 28,0 26,9 25,1 24,4 24,0 25,8 26,9 30,01937 28,6 31,4 36,1 32,7 25,9 26,8 24,1 23,6 22,7 25,6 23,5 31,6 27,71938 36,5 31,1 38,0 29,7 27,5 25,5 24,6 23,2 23,6 26,5 26,8 32,9 28,81939 32,5 39,8 39,1 34,3 31,8 31,0 29,2 26,5 26,4 28,0 31,6 38,9 32,41940 41,0 46,5 52,2 42,3 38,6 34,1 33,3 31,2 29,5 32,1 33,7 32,7 37,31941 36,8 44,2 44,1 33,4 32,7 29,3 28,8 28,8 26,1 30,4 33,0 30,3 33,11942 35,0 48,8 49,0 44,3 33,6 34,2 32,1 30,3 30,3 32,9 32,4 30,9 36,21943 42,5 37,6 47,4 37,6 30,3 30,1 28,7 26,9 26,2 30,4 32,6 33,2 33,61944 29,6 38,3 38,8 32,0 26,9 27,8 25,3 23,8 23,1 26,0 31,1 29,3 29,31945 42,2 49,0 50,6 45,1 37,8 35,3 34,1 32,0 32,6 31,2 36,5 37,5 38,61946 38,7 48,2 44,6 37,1 40,0 31,7 32,4 29,2 28,4 28,0 32,3 32,6 35,31947 40,3 42,2 45,5 38,9 32,7 30,6 29,7 29,5 27,2 32,2 29,8 34,6 34,41948 32,7 39,4 41,2 31,5 28,4 27,3 27,7 24,4 25,3 27,3 31,4 42,1 31,61949 45,8 44,8 46,2 39,0 36,7 33,7 31,7 29,6 27,5 30,4 29,7 36,7 36,01950 42,9 35,5 47,7 38,0 30,9 30,7 29,2 27,3 25,7 28,3 31,5 35,6 33,61951 46,4 35,2 50,6 33,6 35,3 32,1 29,9 28,4 27,1 27,0 30,3 33,8 34,11952 39,2 37,4 43,8 38,0 29,1 29,4 28,2 26,4 25,7 26,8 26,3 31,2 31,81953 30,2 34,5 42,7 29,4 28,4 26,0 25,4 23,9 26,6 26,0 25,3 28,3 28,91954 33,9 38,3 46,7 32,4 32,9 28,8 28,1 26,7 26,6 26,6 30,3 27,3 31,61955 37,3 29,1 40,2 33,1 28,8 26,2 25,3 24,1 22,4 23,9 22,4 32,3 28,81956 32,2 34,3 37,0 33,2 31,8 28,7 27,6 26,3 27,3 29,9 37,0 35,2 31,71957 36,8 46,8 45,0 38,0 33,4 32,2 30,2 29,1 30,0 28,0 33,5 35,7 34,91958 38,7 43,6 42,5 41,5 34,2 31,3 31,8 28,6 28,1 31,9 33,1 37,9 35,31959 55,3 41,3 54,4 41,6 37,7 36,1 33,6 31,6 29,4 30,1 39,5 35,5 38,91960 46,2 44,7 46,7 42,5 37,8 33,3 32,0 30,6 28,0 33,0 31,9 32,7 36,61961 42,8 41,0 43,1 34,7 32,7 29,8 28,4 27,1 25,3 28,5 27,8 32,7 32,81962 38,8 34,3 33,6 33,8 27,5 26,6 25,1 23,9 25,2 24,9 23,5 37,2 29,51963 30,9 41,8 38,3 33,1 28,3 28,3 26,6 25,0 23,8 24,3 27,3 25,2 29,41964 29,4 28,3 34,1 24,7 23,5 21,8 21,3 20,0 19,7 25,1 25,4 27,2 25,01965 30,0 28,5 36,1 31,9 25,3 24,6 24,4 22,7 22,8 30,3 27,0 30,2 27,81966 32,6 44,4 40,6 33,5 34,7 29,3 28,4 26,9 26,2 30,8 28,3 27,3 31,91967 37,7 38,9 43,5 33,7 28,2 28,6 27,1 25,5 24,1 25,0 25,6 28,2 30,51968 28,9 47,9 33,6 32,4 28,8 26,7 25,9 26,2 26,1 26,5 24,8 35,0 30,21969 35,0 29,8 35,4 31,5 26,8 26,1 24,3 23,4 26,2 27,9 31,4 34,6 29,41970 39,5 37,9 41,6 38,6 34,1 30,3 29,4 27,3 26,0 27,9 26,6 27,8 32,21971 31,0 32,4 34,4 29,2 32,5 24,2 26,6 24,2 26,2 29,9 26,5 29,7 28,91972 33,8 45,3 37,9 36,0 31,4 30,4 31,0 28,6 26,4 27,4 34,7 38,2 33,41973 37,5 35,8 33,8 31,7 30,9 26,6 25,6 23,5 23,0 22,7 28,4 38,2 29,8

1974 49,5 41,1 46,0 43,6 36,4 33,8 32,4 31,1 29,1 29,0 30,9 37,3 36,71975 34,5 36,4 38,1 36,5 29,3 28,3 27,5 25,2 24,6 24,6 31,0 28,8 30,41976 33,0 38,8 39,1 33,2 30,6 27,6 26,6 25,3 26,3 26,7 31,2 30,5 30,71977 36,1 34,0 36,0 31,5 32,9 28,6 26,0 25,7 26,7 26,1 27,1 32,4 30,31978 32,7 38,4 32,7 37,2 35,4 26,9 27,5 26,0 26,3 30,5 30,7 39,5 32,01979 50,4 42,2 49,3 42,1 38,3 34,0 33,7 31,1 32,3 28,3 29,0 34,1 37,11980 38,8 44,9 38,9 35,5 33,6 29,3 28,4 27,1 27,9 27,0 29,0 34,0 32,91981 46,3 36,3 45,6 34,7 30,1 32,3 28,6 26,7 26,2 28,2 30,8 33,1 33,21982 35,5 41,3 43,3 35,6 32,9 30,2 28,8 29,9 30,3 31,5 30,2 37,1 33,91983 44,1 33,3 43,7 34,0 35,4 29,9 28,8 26,4 25,4 27,7 32,7 35,4 33,11984 31,8 31,5 36,9 39,1 28,0 26,5 25,9 26,4 25,1 28,4 28,6 32,7 30,11985 35,0 34,3 41,9 36,5 28,6 28,2 28,4 25,7 26,2 28,2 26,7 27,3 30,61986 37,8 34,9 38,8 32,4 33,2 26,6 26,6 28,4 26,5 25,0 26,6 31,6 30,71987 32,7 31,3 35,9 30,5 26,1 26,9 23,8 22,6 21,9 24,6 26,9 38,6 28,51988 38,7 46,8 48,8 44,5 34,9 33,7 32,6 30,5 28,2 28,9 29,1 35,7 36,01989 36,9 37,8 41,6 41,1 29,6 31,0 30,6 30,5 27,0 29,1 28,4 32,1 33,01990 36,7 33,1 38,3 31,4 30,7 26,6 26,3 25,7 29,5 27,2 28,0 31,8 30,41991 33,4 42,3 43,0 37,6 32,6 30,5 28,8 27,2 27,0 28,0 28,9 28,6 32,31992 32,5 37,8 36,7 33,8 27,5 26,0 25,4 25,1 26,7 27,3 32,2 36,3 30,61993 28,9 37,8 37,9 33,1 30,3 28,9 26,2 25,3 24,1 25,2 27,1 27,7 29,4

1994 36,1 36,1 34,6 34,4 28,9 28,9 26,5 25,4 25,3 26,5 25,7 29,9 29,91995 33,1 43,0 38,9 33,2 31,1 29,6 27,1 26,1 24,8 25,1 29,1 30,7 31,01996 34,8 31,8 42,5 34,3 28,3 26,9 26,2 26,0 24,4 25,7 33,3 30,7 30,41997 33,4 33,3 39,9 36,7 30,3 30,0 26,9 26,6 28,2 27,2 30,0 26,6 30,81998 35,9 40,7 38,8 31,8 28,2 26,9 25,9 26,6 25,3 26,1 33,0 32,8 31,01999 31,8 35,9 44,6 32,4 27,9 27,7 26,6 24,6 24,4 22,8 24,0 27,9 29,22000 25,6 28,3 39,3 32,3 28,1 25,2 25,1 24,1 23,4 23,8 24,8 30,2 27,52001 34,8 28,5 38,5 34,5 26,0 24,9 24,5 22,5 22,7 22,5 24,2 28,7 27,72002 26,6 27,0 31,5 33,3 24,8 25,3 24,9 24,4 23,2 23,8 23,2 26,5 26,22003 28,2 31,8 34,4 35,0 25,7 25,1 22,9 22,1 22,5 23,7 29,1 26,9 27,32004 36,2 27,4 26,5 27,7 25,3 23,7 24,0 21,9 21,1 22,3 27,5 26,7 25,92005 27,7 30,9 29,6 27,3 25,5 21,6 20,3 22,0 23,2 22,4 23,9 27,5 25,22006 28,9 35,8 32,7 37,0 26,5 24,4 23,3 21,6 22,5 25,5 24,7 30,0 27,72007 36,4 36,2 32,8 31,2 26,6 24,5 24,0 22,7 21,9 23,5 25,5 25,6 27,6

mínima 25,6 27,0 26,5 24,7 23,5 21,6 20,3 20,0 19,7 22,3 22,4 25,2 19,7média 36,2 37,7 40,6 35,1 30,8 28,7 27,6 26,3 25,9 27,3 29,0 32,2 31,4máxima 55,3 49,0 54,4 45,1 40,0 36,1 34,1 32,0 32,6 33,0 39,5 42,1 55,3




76

Tabela 6-3 - Permanência de vazões médias mensais – PCH Juba IV

Permanência Vazão Permanência Vazão

(m³/s) (m³/s)

95% 23,6 45% 31,1

90% 24,9 40% 32,085% 25,7 35% 32,8

80% 26,3 30% 33,775% 26,8 25% 34,9

70% 27,4 20% 36,5

65% 28,1 15% 38,060% 28,7 10% 40,0

55% 29,4 5% 44,050% 30,3


0

10

20

30

40

50

60

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%


V a z ã o

( m ³ / s )

Figura 6-12 – Permanência de vazões médias mensais – PCH Juba IV


6.5.2.2 Vazões de Cheia

Para determinar as vazões de cheia anuais e sazonais referentes à PCH Juba IV,

inicialmente foram utilizados os valores relativos a novembro de 2006 para a PCH

Terra Santa, localizada no mesmo curso d’água. Por meio de uma análise regional

que levou em consideração os registros de oito postos fluviométricos localizados na



77

bacia do rio Paraguai, estabeleceram-se as vazões de cheia para a PCH Terra

Santa. Foi feita atualização deste estudo foi em novembro de 2006, considerando

registros de mais duas estações.

Ao longo das fases de determinação e atualização das vazões de cheia, considerou-

se os registros dos postos fluviométricos apresentados da Tabela 6-4.

Tabela 6-4 – Postos fluviométricos utilizados para a determinação das vazões de cheia

– PCH Juba IV

Nome Rio Município Área deDrenagem

(km²)

Pontes e Lacerda Guaporé Pontes e Lacerda 2.438

Nortelândia Santana Nortelândia 1.827

Barra do Bugres Paraguai Barra do Bugres 10.120

Porto Estrela Paraguai Barra do Bugres 12.319

Tapirapuã Sepotuba Nova Olímpia 5.150

São José Sepotuba Sepotuba Barra do Bugres 8.640

Cáceres Paraguai Cáceres 32.774

Água Suja Jauru Cáceres 2.998

Baía Grande Jauru Cáceres 7.530

Descalvados Paraguai Cáceres 48.360


Transferiu-se os valores obtidos junto à PCH Terra Santa para o local da PCH Juba

IV através da relação entre áreas de drenagem.

Até o momento em que o estudo estava sendo realizado, havia sido efetuada a

análise das vazões de cheia referentes à PCH Juba IV na Revisão do Inventário, a

qual considerou, além da avaliação crítica da metodologia empregada,

disponibilidade de informações na região até aquele momento.

Foram obtidas vazões de cheia bastante próximas as demonstradas na Revisão do

Inventário com as análises e estudos complementares efetuados. Dessa forma, a



78

empresa optou por validar os valores da Revisão do Inventário para prosseguir com

os estudos.

Ao analisar os dados, constatou-se que as vazões de cheia sazonais relativos à

PCH Terra Santa que foram apresentadas na Revisão do Inventário possuíam

disparidades com relação ao que foi apresentado na consolidação do Projeto Básico

da mesma usina.

Comparando-se os valores desses dois documentos, foi indicado um erro de

transcrição do relatório de Consolidação do Projeto Básico de Terra Santa para o da

Revisão do Inventário, o que resultou tempos de recorrência em maiores tempospara as descargas consideradas.

As vazões de cheia máximas instantâneas anuais e sazonais resultantes para o local

da PCH Juba IV são apresentadas nas Tabela 6-5 e Figura 6-7. O método de

extrapolação não foi apresentado no relatório do projeto básico.

Tabela 6-5 – Vazões de cheia instantâneas anuais e sazonais (abr-out) – PCH Juba IVVazão de Cheia

AnualVazão de CheiaAbril-Outubro

(m³/s) (m³/s)10 149 10325 184 13050 213 151

100 244 168500 308 -

1.000 336 -2.000 363 -5.000 399 -

10.000 418 -

Tempo deRecorrência

(anos)




79

0

50

100

150

200

250

300350

400

450

1 10 100 1.000 10.000Tempo de Recorrência (anos)

V a z ã o ( m ³ / s )

Anual Sazonal (abr-out)

Figura 6-13 – Vazões de cheia anuais e sazonais (abr-out) – PCH Juba IV


6.5.2.3 Vazões Mínimas

O objetivo do estudo de vazões mínimas foi obter a mínima vazão média de uma

estiagem de sete dias de duração e dez anos de tempo de recorrência (Q7,10).

Esse parâmetro foi determinado a partir da análise de registros dos rios dos postos

apresentados na Tabela 6-4, os dados de postos fluviométricos instalados nos rios

Juba e Jubinha. Esses registros são referentes a séries de vazões médias diárias desete anos de duração.

As informações sobre esses postos são apresentadas na Tabela 6-6.



80

Tabela 6-6 – Postos fluviométricos adicionais utilizados nos estudos de vazões mínimas

– PCH Juba IV

Nome Rio Área deDrenagem

(km²)

Juba I - Montante Juba 825

Juba II - Jusante Juba 1.863

Jubinha III Jubinha 734


Efetuou-se uma análise estatística para cada posto listado nas Tabela 6-4 e Tabela6-6, para obtenção da Q7,10. Para isso, foram utilizados os métodos de Weibull e

Gumbel, sendo que os melhores valores foram obtidos pela distribuição de Weibull.

No momento da análise dos valores de Q7,10 referentes a cada um dos postos

fluviométricos, foi verificada a diferença de comportamento, quanto as vazões

mínimas, das bacias hidrográficas dos postos com áreas de maior magnitude.

Observa-se na região, uma marcada regularização natural nas áreas das bacias

mais próximas às nascentes, o que influencia intensamente as vazões nos períodos

de estiagem. Nos registros dos postos fluviométricos localizados no rio Paraguai e

no posto Baía Grande, no rio Jauru, essa característica demonstrou-se menos

acentuada. Dessa forma, a empresa optou por não utilizar as vazões Q7,10 obtidas

nessas postos.

Foi feita análise dos valores de Q7,10 por meio de diferentes funções de regressão,

as quais consideraram variáveis explicativas distintas.

O maior valor para o coeficiente de correlação obtido para o cálculo da vazão Q7,10

foi R² = 0,93, através de uma regressão múltipla que considerou a área de drenagem

no posto e a sua vazão média de longo termo, de acordo com o demonstrado

abaixo:

Q7,10 = -0,94991 + 0,665662 * QMLT – 0,004893 * A Eq. (6.3)



81

Onde:

Q7,10 = mínima vazão média de uma estiagem de 7 dias de duração e 10

anos de tempo de recorrência (m³/s);

QMLT = vazão média de longo termo (m³/s);

A = área de drenagem (km²).

A vazão Q7,10 no local da PCH Juba IV obtida foi 16,04 m³/s, com a vazão média de

longo termo da série apresentada na Tabela 6-2 (31,40 m³/s) e a área de drenagem

do aproveitamento.

Esse valor foi comparado com os valores mínimos mensais da séria de vazões

apresentada na Tabela 6-2. Os valores estão apresentados na Figura 6-14,

juntamente com com as descargas médias e máximas mensais para o local da PCH

Juba IV.

0

10

20

30

40

50

60

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

V a z ã o ( m ³ / s )

Médias Mínimas Máximas Q7,10

Figura 6-14 – Vazões médias mensais de longo termo e vazão Q7,10 – PCH Juba IV


Foi considerado coerente o valor obtido para a vazão Q7,10, cerca de 50% da vazão

média e 20% inferior a mínima média mensal, pois a menor vazão média mensal

(19,70 m³/s) corresponde apenas cerca de 40% inferior a vazão média de longo

termo.



82

6.5.3 Reservatório

De acordo com a Empresa Projetista (2009), o NA normal do reservatório foi

estabelecido pelas curvas cota-área-volume provenientes do Estudo de Revisão do

Inventário dos Rios Juba e Jubinha e posteriormente utilizado no Projeto Básico

Consolidado da PCH Juba IV. A Tabela 6-7 apresenta os dados para construção das

curvas cota-área-volume do resevatório da PCH Juba IV, representada na Figura 6-15.

Tabela 6-7 – Curvas Cota-Área-Volume – PCH Juba IV

Cota (m) Área (km²) Volume (hm³)439,0 0,000 0,000

440,0 0,577 0,288

445,0 1,282 4,935

450,0 2,021 13,191

Fonte: Empresa Projetista (2009).

438

439

440

441

442

443

444

445

446

447

448

449

450

451

0 2 4 6 8 10 12 14

Volume (hm³)

C o t a ( m )

00,511,522,5

Área (km²)

Volume Área

Figura 6-15 – Curvas Cota-Área-Volume – PCH Juba IV




83

Pela análise dos dados, estabeleceu-se que a área alagada do reservatório da PCH

será cerca de 2,02 km² e seu volume aproximado será de 13,2 hm³.

6.5.3.1 Estudos de Borda Livre

Os estudos de borda livre desenvolveram-se quando do dimensionamento hidráulico

do vertedouro. O vertedouro é constituído por uma soleira vertente com 30,0 m de

largura e crista na El. 450,0 m.

Segundo a Empresa Projetista (2009), o vertedouro foi dimensionado para

descarregar a cheia milenar de 336 m³/s, com uma sobre-elevação de 3,0 m doreservatório, resultando o nível de água máximo maximorum na El. 453,00 m.

A capacidade de descarga do vertedouro foi efetuada segundo os critérios

estabelecidos pelo U.S.B.R. e pelo U.S. Corps of Engineers, de acordo com os quais

considerou-se uma carga de projeto de 2,8 m correspondente a 93,3% de carga

máxima. A Figura 6-16 representa a curva de descarga do vertedouro obtida com

tais premissas.

450

451

452

453

454

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

N Í V E L D E Á G U A

N O R

E

S E R V A T Ó R I O

( m )

VAZÃO (m³/s) Figura 6-16 – Curva de descarga do vertedouro.




84

6.5.3.2 Avaliação Sedimentológica

De acordo com a Empresa Projetista (2009), em função da inexistência de uma

estação com dados de sedimentos disponível na região do aproveitamento, adotou-

se o valor de 146t/km²/ano que corresponde a uma produção específica de

sedimentos estimada na zona hidrossedimentológica denominada Região das

Cabeceiras ou “Espinha Dorsal”, onde está localizada a bacia dos rios Juba e

Jubinha, pelo Diagnóstico das Condições Sedimentológicas dos Principais Rios

Brasileiros, desenvolvido pela Eletrobrás – UFRGS/IPH (1992).

6.5.3.3 Estudo de Vida Útil do Reservatório

Segundo a Empresa Projetista (2009), para o estudo da vida útil do reservatório,

utilizaram-se os dados da Tabela 6-8 e a curva cota-área-volume representada na

Figura 6-17. Acresceu-se 30% do valor dos sólidos em suspensão na determinação

da descarga sólida total.

Tabela 6-8 – Dados Utilizados no Estudo de Sedimentos da PCH Juba IV Área de Drenagem (km ) 810

Produção Específica (t/km /ano) 146

Produção por Arrasto (t/km /ano) 43,8

Vazão Média de Longo Termo (m3/s) 31,4

Volume do Reservatório N.A. máx. normal (hm3) 13,2

Descarga Sólida Total (t/ano) 153738

Comprimento do Reservatório (km) 6,457

Índice de Sedimentação 8347522,9

Eficiência de Retenção Inicial (Churchill) 0,804Peso Retido Anualmente (t/ano) 123667


Para o cálculo do volume de sedimentos retido no reservatório, inicialmente estimou-

se a eficiência de retenção do sedimento afluente por meio da equação (6.4) (uma

variação da equação (5.18)) que fornece o índice de sedimentação (IS) e da Curva

de Churchill, obtida em Design of Small Dams – Apendix H – Sedimentation.



85

.LQ

.V , IS res

2

23050= Eq.(6.4)

onde:

• Vres = volume do reservatório, em m3;

• Q = vazão média de longo termo, em m3/s;

• L = comprimento do reservatório, em m.

O volume de sedimentos retido foi calculado pela equação (5.17). O peso específico

aparente do sedimento depositado foi arbitrado em 1,42 t/m³, que é o peso do

sedimento composto predominantemente por areia.

A Tabela 6-9 apresenta o volume assoreado no reservatório versus o tempo de

assoreamento. O parâmetro eficiência de retenção não foi considerado constante ao

longo da vida útil do reservatório devido à variação do volume do reservatório ao

longo do tempo.

Tabela 6-9 – Volume de Sedimento AssoreadoTempo deAssoreamento

(anos)

Índice deSedimentação

Eficiência deRetenção (%)

VolumeAssoreado

(hm³)

1 8,238E+06 80,3% 0,0872 8,129E+06 80,2% 0,1743 8,021E+06 80,1% 0,2614 7,914E+06 80,0% 0,3475 7,808E+06 79,9% 0,4336 7,704E+06 79,8% 0,5197 7,600E+06 79,7% 0,6058 7,497E+06 79,6% 0,690

9 7,395E+06 79,5% 0,77610 7,295E+06 79,4% 0,86111 7,195E+06 79,3% 0,94512 7,095E+06 79,2% 1,03013 6,997E+06 79,0% 1,11514 6,900E+06 78,9% 1,19915 6,804E+06 78,8% 1,28316 6,708E+06 78,7% 1,36717 6,613E+06 78,6% 1,45118 6,519E+06 78,5% 1,53519 6,426E+06 78,3% 1,61820 6,334E+06 78,2% 1,701




86

Dessa forma, aplicando-se na equação (5.19) os dados de volume assoreado em 1

ano (0,087 hm³) e o volume aproximado do reservatório (13,2 hm³), obteremos a

vida útil ou tempo de assoreamento do reservatório que é da ordem de 151,72 anos.

6.5.3.4 Controle de Sedimentos

Conforme a Empresa Projetista (2009) será necessária a utilização de um sistema

que permita a desobstrução da tomada de água, garantindo sua operação, pois a

soleira da tomada de água está na cota 434 m, ou seja, em uma elevação abaixo do

fundo do rio. E para a soleira vertente, que está na elevação 450,0 m, estima-se um

tempo se assoreamento superior a 200 anos.

6.5.3.5 Estudos de Enchimento do Reservatório

Segundo a Empresa Projetista (2009), os tempos necessários para encher o

reservatório foram calculados a partir do volume correspondente ao nível normal de

operação (13,2 hm³), considerando as vazões médias mensais disponíveis para

diversas permanências e ainda, a manutenção da vazão remanescente no rio, a jusante do barramento igual a 12,83 m³/s, que corresponde a 80% da vazão Q7,10.

Os tempos para formação do reservatório, estimados com base na curva de

permanência de vazões, são apresentados na Tabela 6-10 e na Figura 6-17.

Tabela 6-10 – Tempos de enchimento do reservatório da PCH Juba IV (dias)Perm.

Anual Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

5% 4,9 4,3 4,2 4,0 4,7 6,1 7,1 7,3 8,2 8,3 7,7 6,6 5,710% 5,5 4,8 4,5 4,2 5,3 6,4 7,5 7,8 8,6 9,3 8,2 7,3 6,2

15% 6,1 5,2 4,7 4,4 5,6 6,8 7,9 8,2 9,1 9,8 8,5 7,6 6,420% 6,5 5,4 5,0 4,6 6,0 7,1 8,2 8,8 9,5 10,2 8,8 8,0 6,625% 7,0 5,7 5,2 4,8 6,2 7,3 8,4 9,2 9,9 10,6 9,1 8,2 6,930% 7,3 5,9 5,5 4,9 6,4 7,6 8,7 9,4 10,2 10,9 9,5 8,4 7,135% 7,6 6,1 5,7 5,1 6,6 7,8 9,0 9,6 10,6 11,2 9,9 8,7 7,340% 8,0 6,3 6,0 5,2 6,8 8,1 9,2 9,9 11,0 11,3 10,2 8,9 7,545% 8,4 6,5 6,1 5,4 7,0 8,4 9,4 10,2 11,2 11,5 10,4 9,2 7,750% 8,8 6,7 6,3 5,5 7,1 8,6 9,6 10,5 11,5 11,7 10,7 9,5 7,955% 9,2 6,9 6,5 5,6 7,3 8,9 9,9 10,9 11,7 11,9 10,9 9,8 8,160% 9,6 7,1 6,7 5,8 7,4 9,2 10,2 11,2 11,9 12,2 11,2 10,2 8,365% 10,0 7,3 6,9 5,9 7,6 9,4 10,5 11,4 12,3 12,6 11,6 10,6 8,670% 10,5 7,6 7,2 6,1 7,7 9,7 10,9 11,7 12,7 13,1 11,9 11,0 8,975% 11,0 7,8 7,6 6,5 7,8 10,0 11,3 12,0 13,2 13,6 12,3 11,4 9,480% 11,5 8,2 7,9 6,8 8,0 10,4 11,6 12,4 13,7 14,1 12,7 11,7 9,985% 12,0 8,8 8,5 7,1 8,4 10,9 12,1 12,9 14,3 14,7 13,2 12,2 10,3

90% 12,8 9,3 9,0 7,5 8,8 11,5 12,8 13,5 15,3 15,4 13,9 12,9 10,795% 14,1 9,9 9,7 7,9 9,7 12,3 13,8 14,1 16,4 16,1 15,3 14,0 11,3

Tempo de Enchimento (dias)




87

Enchimento do Reservatório

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Probabilidade de estar cheio em função do mês de início

T e m p o ( d i a s )

Jan

Fev

Mar

Abr

Mai

Jun

Jul

Ago

Set

Out

Nov

Dez

Anual

Figura 6-17 – Tempos de enchimento do reservatório da PCH Juba IV.


Conforme a Empresa Projetista (2009), pela análise dos resultados e considerando

as vazões médias mensais mês a mês, verifica-se que o tempo médio de

enchimento do reservatório é da ordem de quatro a dezessete dias, dependendo da

época do ano em que ocorre o fechamento das galerias de desvio. Caso seja

fechado entre os meses de janeiro a abril – meses mais indicados para o

enchimento –, o reservatório estará cheio em dez dias (com 95% de garantia).



88

7 ANÁLISE CRÍTICA

A primeira parte dos estudos gerais aborda a topografia, item necessário a qualquer

tipo de projeto. Observou-se que os principais levantamentos para coleta de dados

mencionados na revisão bibliográfica, inclusive do rio (topo-batimetria) foram

efetuados. Diferencia-se em relação às curvas de nível que, segundo bibliografia, o

levantamento deve ser de metro em metro e a Empresa Projetista, por questões de

escala de projeto, representou-as a cada 5 metros.

No âmbito dos estudos geológicos e geotécnicos, o levantamento de dados

referentes à região e área de interesse, foi feito conforme orientam as Instruções

para Estudos de Viabilidade da Eletrobrás.

Inicialmente, foram estudados os materiais e dados disponíveis e posteriormente

foram realizados levantamentos complementares. Dessa forma foi possível

caracterizar e interpretar o perfil geológico-geotécnico local, além de estudar as

seções referentes aos locais onde serão implantadas as estruturas que compõem a

pequena central hidrelétrica.

Sobre os materiais de construção, os estudos possibilitaram caracterizar as jazidas e

concluir que os materiais terrosos disponíveis são adequados para uso e que

atendem às necessidades. Identificou-se também que os materiais pétreos também

podem ser utilizados como agregados. Somente os materiais arenosos não estão

disponíveis na região, e precisarão ser obtidos de outra forma.

Quanto aos estudos hidrológicos, a caracterização fisiográfica da bacia hidrográfica

onde está localizado o Rio Juba foi feita de acordo com o indicado pelas Diretrizes

para estudos e projetos da Eletrobrás. Foram levantados os dados necessários para

esse estudo e apresentados no relatório.

Para caracterização hidrometeorológica do local de interesse foram utilizados os

dados da estação meteorológica de Cárceres. Para os estudos de climatologia,foram empregados dados de um período de 30 anos, de acordo com o os critérios



89

recomendados pela organização meteorológica mundial OMM. Através dos dados da

estação, também foram levantadas informações sobre precipitação, evaporação,

temperatura, pressão atmosférica, umidade relativa e insolação.

Conforme as diretrizes para estudos e projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas,

a série de vazões médias mensais da PCH Juba IV teve como base a série utilizada

na PCH Terra Santa, localizada no mesmo curso d’água. Para a mesma, realizou-se

uma transferência de valores da bacia vizinha, que possui as mesmas

características hidrogeológicas.

A série de dados da PCH Terra Santa foi atualizada, por relação entre áreas dedrenagem, com os registros do posto fluviométrico Água Suja. E com isso se obteve

a atualização da série de vazões médias mensais estabelecida para a PCH Juba IV.

A série foi analisada em seu período comum, com as séries de vazões médias

mensais resultantes dos dados de operação das UHEs Juba I e Juba II,

Como o posto da Fazenda Salu foi desativado, impossibilitando medições, asatualizações da PCH Terra Santa foram prejudicadas, havendo reduções dos

valores de vazão e alteração de padrão. A modificação da metodologia utilizada

justifica a alteração de padrão da série.

A transferência das vazões de Água Suja para a PCH Terra Santa, por meio de

relação entre médias de longo termo, foi realizada aplicando um fator corretor, em

consideração às diferentes metodologias utilizadas.

Após ser feita uma série de correções foi estabelecida a curva de permanência de

vazões médias mensais para a PCH Juba IV.

Quanto às vazões de cheia, foram obtidas através de relação entre áreas de

drenagem entre a PCH Terra Santa e Juba IV. Notou-se que houve uma

discrepância quanto aos valores de cheias sazonais, devido a erro no relatório de

consolidação da PCH Terra Santa. Foram validados os valores da fase de inventário,

no entanto o método de extrapolação não foi apresentado no relatório básico.



90

O objetivo do relatório do estudo de vazões mínimas que foi obter a mínima vazão

média de uma estiagem de sete dias de duração e dez anos de tempo de

recorrência (Q7,10), atende ao parâmetro que pode ser adotado indicado nas

instruções para Estudos de Viabilidade, que é a vazão de abastecimento, Q7,10.

No estudo de reservatório, foi possível identificar, praticamente, todos os itens

abordados na revisão bibliográfica e que seguem os parâmetros indicados nas

instruções para Estudos de Viabilidade.

Inicialmente, determinou-se o volume do reservatório, utilizando-se dados

provenientes do Estudo de Revisão do Inventário dos Rios Juba e Jubinha paraconstrução da curva cota-área-volume.

Com a definição do NA Normal do reservatório, determinou-se seu “free board” a

partir da cheia milenar possível de ser descarregada pelo vertedouro, pois com o

referido valor, obteve-se a sobre-elevação que tal cheia ocasiona, resultanto, dessa

forma, no nível de água máximo maximorum.

A seguir, passou-se às avaliações sedimentológicas que influem na vida útil do

reservatório bem como no controle de sedimentos para que não haja obstrução da

tomada d’água em função do assoreamento do reservatório.

Na inexistência de uma estação com dados de sedimentos disponível na região do

aproveitamento, adotou-se a produção específica de sedimentos estimada pelo

Diagnóstico das Condições Sedimentológicas dos Principais Rios Brasileiros,desenvolvido pela Eletrobrás – UFRGS/IPH (1992) na zona hidrossedimentológica

onde está localizada a bacia do dos rios Juba e Jubinha.

Com a caracterização do transporte sólido, passou-se à avaliação da deposição de

sedimentos no reservatório e pela possibilidade de se seguir os parâmetros de

estudo citados na bibliografia, que estão de acordo com as instruções para Estudos

de Viabilidade, determinou-se a vida útil do reservatório.



91

Quanto ao controle de sedimentos, com a informação de que a soleira da tomada

d’água está em uma elevação abaixo do fundo do rio, constatou-se a necessidade

de utilização de um sistema que permita a desobstrução da mesma para garantir sua

operação. Porém, em parte alguma do relatório da Empresa Projetista menciona que

sistema seria esse.

E por fim, os estudos de enchimento do reservatório, conforme indicado pela

bibliografia, foi caracterizado pelas vazões médias mensais mês a mês e com auxílio

da curva cota-área-volume do reservatório.

Tanto o estudo de amortecimento de cheias quanto o de remanso não foram citadosno projeto básico, o qual houve acesso. Presume-se que tenha sido estudado na

época de inventário, pois os mesmos são indispensáveis para os estudos de NAmáx

da cheia de projeto, área de influência do reservatório e cotas de inundação à

montante do rio, os quais constam no projeto básico



92

8 CONCLUSÕES

A energia é requisito fundamental para o desenvolvimento de um país, pois está

provado que o crescimento econômico é diretamente proporcional ao crescimento

energético do mesmo.

No Brasil, as pequenas centrais hidrelétricas vêm novamente ganhando importância

devido ao aumento da demanda por energia elétrica no mercado nacional.

Incentivos do governo para a construção desse tipo de sistema vêm aumentando,

facilitando o processo de outorga e concedendo benefícios, pois é considerado

rápido e eficiente para expandir a oferta, próximo aos centros urbanos e áreas

agrícolas. Todos os estudos pertinentes ao projeto desse tipo de empreendimento

são feitos para encontrar o melhor custo benefício para o empreendedor.

Entende-se que para obras bem consolidadas nas questões ambientais, sendo feitos

estudos de alternativas na fase de inventário, é possível adiantar etapas para o caso

de PCH’s. Isso se justifica pela necessidade de crescimento rápido do país. Porém,

é necessário que o governo leve em consideração um crescimento sustentável,analisando se é benéfico ou não para o país e para o futuro do ponto de vista

ambiental e sócio econômico.

Quanto ao trabalho, este atendeu aos objetivos, apresentando na revisão

bibliográfica as atividades técnicas desenvolvidas durante as etapas para

viabilização de projeto de Pequenas Centrais Hidrelétricas. Foram abordados os

estudos pertinentes a um projeto de Pequena Central Hidrelétrica, dando maiorenfoque aos estudos hidrológicos.

No Brasil, as agências regulamentadoras e empresas do setor energético

disponibilizam diretrizes e manuais que orientam os projetos referentes a

aproveitamentos hidrelétricos. Esse material foi a principal fonte de pesquisa,

possibilitando compreender os critérios básicos envolvidos nesses estudos.



93

Dessa forma, foi possível analisar o projeto referente à Pequena Central Hidrelétrica

de Juba IV. Os estudos topográficos, geológicos e geotécnicos foram coerentes

com o estudado na revisão bibliográfica.

Houve dificuldade para obter os estudos ambientais, pois a empresa responsável

pelo mesmo justificou dizendo que ainda estão sendo executados. Porém se todas

as questões ambientais forem bem equacionadas, obtendo medidas de mitigação,

compensação e controle, tudo ocorrerá de acordo com as leis e instruções e sem

problemas com órgãos governamentais e não-governamentais.

Encontrou-se a mesma dificuldade para obtenção dos estudos mercadológicos, nãohavendo resposta de nenhuma empresa consultada.

Quanto à etapa de estudos hidrológicos, procedeu-se de acordo com a bibliografia

na fase de levantamento e análise de dados, assim como nos estudos das vazões e

reservatório.

Assim, apesar de alguns estudos não terem sido abordados no estudo de caso, oenfoque do trabalho – as avaliações hidrológicas –, segundo o ponto de vista do

grupo, foi atendido satisfatoriamente.



94

REFERÊNCIAS

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ANEEL. Guia do Empreendedor: De Pequenas Centrais Hidrelétricas. Brasília,

2003.

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ELETROBRÁS. Plano Nacional de Energia Elétrica 1993-2015: Plano 2015 –

Estudos Básicos. v. 2. Rio de Janeiro, 1994.

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v.1. São Paulo, 2010.

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(Mestrado) - Curso de Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Maria, Santa

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MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA. Manual de Inventário Hidroelétrico de

Bacias Hidrográficas. Brasília, 2007.

MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA. O Novo Modelo do Setor Elétrico. Brasília,

2004.



95

PORTAL PCH. Etapas de Implantação de uma PCH: Fluxograma de Implantação

de PCHs. Disponível em:

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PORTO, Rubem La Laina et al. Amortecimento de Ondas de Cheia em

Reservatório. São Paulo: Departamento de Engenharia Hidráulica e Sanitária,

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Acesso em: 25 abr. 2010.

Estudos gerais para implantação e pequenas centrais hidreletricas

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