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Projeto de Usinas Hidrelétricas

Elaborada como um manual passo a passo, a obra conta com inúmeros exemplos retirados de projetos de hidrelétricas brasileiras. Há também um capítulo sobre os principais acidentes com barragens no Brasil e no mundo, que discute os riscos, as formas de prevenção e a gestão do patrimônio.
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O engenheiro Geraldo Magela Pereira teve a competência e o mérito de reunir essas informações num único livro, Projeto de Usinas Hidrelétricas, que trata de todos os aspectos do projeto de uma usina hidrelétrica, bem como do reservatório, da subestação de manobra e da linha de transmissão associada. Estão incluídas na obra as diretrizes para as fases de inventário, os estudos hidrológicos e energéticos, geológicos e geotécnicos, e também para a resolução de demandas legislativas e burocráticas.

Elaborada como um manual passo a passo, a obra conta com inúmeros exemplos retirados de projetos de hidrelétricas brasileiras. Há também um capítulo sobre os principais acidentes com barragens no Brasil e no mundo, que discute os riscos, as formas de prevenção e a gestão do patrimônio.

Esta obra de fôlego é indicada para jovens profissionais das diversas áreas da engenharia – civil, mecânica, elétrica, ambiental – e da geologia interessados na construção e manutenção de usinas hidrelétricas.

Especificação

AutorGeraldo Magela Pereira
SumárioSumário
DegustaçãoDegustação
Páginas520
Sub-Títulopasso a passo
ISBN978-85-7975-162-2
eISBN978-85-7975-173-8
Publicação2015
Formato17 x 25 cm
EncadernaçãoCapa dura
Edição1

Especificação de Capítulos

Capítulo 01a “História das Usinas Hidrelétricas”, aborda as obras hidráulicas antigas (ancient works) e os princípios fundamentais da transformação da energia potencial da água em energia elétrica. Trata do desenvolvimento das usinas, listando eventos que marcaram a evolução e o progresso da geração da energia hidrelétrica, faz um resumo daquelas implantadas no Brasil, descreve os componentes de uma planta de geração, bem como apresenta tabelas com algumas das grandes centrais de geração do mundo, ranqueadas por potência, pela queda bruta e pela altura da barragem.
Capítulo 02“O Planejamento da Geração de Energia Hidrelétrica e as Fases de Estudos”, trata das bacias hidrográficas e dos usos múltiplos da água, desde a fase dos Estudos de Inventário Hidrelétrico, primeiros estudos que, considerando a topografia e as condições geomorfológicas da bacia, definem os locais, a quantidade e tipos de usinas a serem implantadas para o aproveitamento ótimo do potencial do curso d´água. Esses estudos são à base do planejamento da expansão da geração de energia elétrica para atender ao crescimento da demanda. Aborda as demais fases de estudos, Estudos de Viabilidade, Projetos Básicos e os Projetos Executivos, incluindo a metodologia para estimativa de custos dos aproveitamentos, bem como a Avaliação Ambiental Integrada da bacia (AAI), considerando a metodologia aplicada atualmente para essas análises, que são contratadas pela EPE – Empresa de Pesquisa Energética vinculada ao MME.
Capítulo 03“Tipos de Usinas e Tipos de Arranjos”, trata basicamente dos tipos de usinas em função do tipo de operação, sem e com reservatório de regularização, da classificação de utilização, de base ou de ponta, e do tipo em função da queda aproveitada, se baixa, média ou alta. Além disso, trata dos tipos de arranjos gerais das obras civis desses aproveitamentos hidrelétricos, função das características topográficas e geomorfológicas da seção do vale onde serão implantadas quais sejam: arranjos de obras compactos, com todas as estruturas posicionadas em um mesmo eixo, e arranjos de obras de derivação, nos locais com queda natural acentuada, nos quais a casa de força é posicionada a jusante do barramento. Apresenta um anexo com uma série de exemplos de arranjos de obras de usinas hidrelétricas diversas, brasileiras e estrangeiras.
Capítulo 04apresenta os “Estudos Hidrológicos”, de fundamental importância para o projeto de uma usina hidrelétrica. Esses estudos definem a disponibilidade de água na seção do curso d’água escolhida para sua implantação. Esses estudos são apresentados na forma tradicional de um projeto básico de uma Pequena Central Hidrelétrica, contendo: a caracterização fisiográfica da bacia; a climatologia; as medições fluviométricas e a curva-chave do canal de fuga; a série de vazões médias mensais; as vazões extremas; as vazões mínimas; a regularização de descargas; a vazão sanitária; as curvas cota x área x volume do reservatório; o amortecimento de cheias; os estudos de remanso; os estudos de borda livre; os estudos de enchimento do reservatório; os estudos sedimentológicos e de vida útil do reservatório. Inclui também os “Estudos Energéticos”, para dimensionamento da potência a ser instalada no empreendimento, e a determinação da garantia física da usina para efeito de participação do MRE – Mecanismo de Realocação de Energia, com benefícios de compartilhamento do risco hidrológico.
Capítulo 05apresenta os “Estudos Geológicos e Geotécnicos” de capital importância para o projeto. Uma vez que a barragem retém água, o subsolo deve ser exaustivamente investigado e muito bem caracterizado. Esse capítulo é apresentado de forma clássica contendo os seguintes itens: sondagens, ensaios, classificações e modelos geológicos, para caracterizar a capacidade de suporte, a permeabilidade e a deformabilidade da fundação; parâmetros característicos dos materiais: solos e rochas; sistemas típicos de tratamento das fundações; sistemas de drenagem; instrumentação das fundações; materiais naturais de construção.
Capítulo 06apresenta os pontos principais dos projetos das “Barragens” utilizadas nas usinas hidrelétricas: barragem de terra com seção homogênea; barragem de enrocamento com núcleo impermeável; barragem de enrocamento com face de concreto; barragem de enrocamento com face de concreto asfáltico; barragem de enrocamento com núcleo asfáltico; barragem de concreto tipo gravidade (concreto convencional de concreto compactado a rolo); e barragem de concreto em arco. São apresentados os critérios de projeto utilizados, preconizados pela Eletrobrás e pelo Comitê Brasileiro de Barragens (CBDB), que incluem as análises de percolação, sistemas de drenagem interna, impermeabilização das fundações e proteções de talude, no caso das estruturas de terra / enrocamento, bem como as análises de estabilidade de todas as barragens para as condições de carregamento normalmente consideradas em projetos dessa natureza.
Capítulo 07apresenta os pontos principais dos projetos dos “Vertedouros”, que são as estruturas utilizadas para extravasar o volume das cheias que possam exceder a capacidade de armazenamento do reservatório, com o objetivo de proteger a barragem contra galgamento, tendo em vista os critérios de projeto preconizados pela Eletrobrás e pelo Comitê Brasileiro de Barragens (CBDB). Abrange a definição dos tipos de vertedouros; os critérios de escolha de cada tipo; o dimensionamento hidráulico da estrutura e da estrutura terminal para dissipação de energia vertente. Abrange também os temas relativos à erosão a jusante da estrutura, incluindo o dimensionamento das fossas de erosão; à cavitação na calha da estrutura e as medidas de proteção, bem como os aspectos relacionados à aeração. Além disso, aborda os aspectos referentes ao plano de operação das comportas. Ao longo do texto são apresentados diversos casos e exemplos de projetos extraídos da bibliografia onde foram registrados problemas.
Capítulo 08apresenta os pontos principais do projeto e do dimensionamento das estruturas do “Circuito Hidráulico de Adução e Geração”, tendo em vista os critérios de projeto preconizados pela Eletrobrás e pelo Comitê Brasileiro de Barragens (CBDB), incluindo: Canal de Adução, Tomada de Água, Conduto(s) Forçado(s), ou Túnel de Adução, Chaminé de Equilíbrio, Casa de Força e Canal de Fuga. São considerados: a geometria das estruturas; as velocidades e as inclinações admissíveis; os diâmetros econômicos; para todas elas as perdas de carga; os transientes hidráulicos nos condutos (golpe de aríete); a necessidade e o dimensionamento de chaminé de equilíbrio; o túnel de adução – perfil, critério de cobertura, dimensionamento hidráulico.
Capítulo 09são apresentados os pontos dos projetos dos “Equipamentos Mecânicos Principais” da usina: Comportas/Válvulas e Turbinas (ABNT, 1987). No caso das comportas e válvulas são apresentados os tipos usados rotineiramente, os critérios de seleção, os limites de utilização e os coeficientes de descarga. No caso das turbinas são apresentadas as condições e dados de projeto para seleção dos tipos, função da queda e da vazão: bulbo, Kaplan, Francis, Pelton. Além dessas, apresenta-se também as turbinas tubular, straflo a turbina em canal aberto. Abordam-se, ao final, os aspectos dos testes de desempenho e controle da turbina.
Capítulo 10são apresentados os pontos principais dos projetos dos “Equipamentos e Sistemas Elétricos, Operação da Usina”, incluindo os Geradores, o Arranjo Geral da Unidade, os Transformadores, os Sistemas Auxiliares Elétricos, os Sistemas de Proteção, a Subestação da Usina e a Interligação ao Sistema de Transmissão, bem como um resumo dos aspectos relacionados com a Operação e Manutenção da Usina.
Capítulo 11trata do “Planejamento da Construção” da usina, abordando as Etapas de Construção e o Projeto de Desvio do rio, bem como o Cronograma das Obras e às Modalidades de Contratação atualmente praticadas no país: Turn-key, no qual o proprietário do empreendimento contrata um EPC (Engenharia, Projeto e Construção); Aliança (Alliance); Preço Máximo Garantido (Guaranteed Maximum Price).
Capítulo 12apresenta um resumo sobre os Riscos associados aos aproveitamentos hidrelétricos, a saber: riscos hidrológicos relacionados às cheias, riscos geológicos e geotécnicos, riscos relacionados aos aspectos construtivos, riscos relacionados aos condutos forçados, riscos relacionados com a colocação em operação das turbinas e os riscos durante a operação e manutenção. Apresenta um resumo do tema Gestão do Patrimônio de Instalações Hidrelétricas. Finalizando, inclui um resumo dos principais acidentes ocorridos com barragens pelo mundo e suas causas.

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