[pt] O Sistema elétrico brasileiro é baseado quase que integralmente em energia produzida por Usinas Hidroelétricas. Estas Máquinas Hidroelétricas possuem um comportamento diferenciado das máquinas turbo geradoras, cujo comportamento já foi identificado e classificado em pesquisas anteriores. Este trabalho investiga o uso de um Sistema baseado em Conhecimento para o diagnóstico precoce de falhas em Máquinas Hidrogeradoras, visando redução de custos advindos principalmente de paradas operacionais não necessárias na máquina para manutenção. O sistema foi criado com informação obtida a partir dos seguintes meios: sistemática de manutenção executada nas Usinas Hidroelétricas, através de entrevistas à equipe responsável pela manutenção da usina de Furnas (MG); da identificação do comportamento eletromecânico da máquina; e do estudo de casos. O Sistema é capaz de identificar, a partir dos sensores localizados nas máquinas, eventuais falhas, permitindo executar paradas programadas de maneira otimizada. Foi criado um protótipo de um sistema computacional baseado em Conhecimento implementando tal modelo de forma bem flexível. A modelagem criada, a implementação do protótipo computacional e, principalmente, a explicação do raciocínio empregado, agregado com a possibilidade da modificação do conhecimento através da aquisição automática, são contribuições inovadoras deste trabalho. É descrito o Domínio do Problema de diagnosticar falhas em Máquinas Hidrogeradoras, identificado durante análise das informações coletadas da equipe de manutenção na usina de Furnas e de especialistas no comportamento eletromecânico das máquinas. É descrito também o modelo simbólico criado, representativo do domínio, utilizando interface projetada, visando a implementação prática nas usinas. É apresentado uma solução de desacoplamento das informações advindas dos sensores eletromecânicos da máquina e o sistema, através de módulo baseado em Lógica Nebulosa (Fuzzy Logic) que converte as informações numéricas em informações simbólicas compreendidas pelo sistema de diagnóstico, permitindo o uso do sistema, sem alteração em máquinas que possuam características diversas. Finalmente, é apresentada a metodologia de testes adotada para validação do modelo implementado através da simulação de dados de vibração e oscilação, cujo relacionamento com eventuais falhas é parcialmente conhecido, assim como uma conclusão sobre a viabilidade e praticidade de um modelo simbólico na solução do diagnóstico das máquinas hidrogeradoras. Durante o desenvolvimento da tese verificou-se que o conhecimento sobre falhas em Máquinas Hidrogeradoras ainda não está consolidado e que então, um Sistema baseado em Conhecimento com aquisição de conhecimento automático mostra-se uma excelente ferramenta de modelagem para os especialistas. / [en] The Brazilian Electrical Energy supply is almost entirely based on the energy produced by the Hydroeletric Power Station Machines. These Hydroeletric Machines own particular behavior in comparison to the turbogenerator behavior. This work investigates the use of Knowledge based system Hydroeletric Machines fault diagnosis. The system was modeled using information obtained by: the maintenance s systematic executed Hydroeletric Power Stations, though Furnas (Minas Gerais) maintenance team interviews; the Machine electromechanical behavior; and a Case Based study. The system is able to identify, from machine located sensors data analysis, eventual faults, allowing the execution of programmed operational interrupts in the machine in a optimized manner. A computational prototype and, mainly, the interface explain engine in addition to the knowledge modification through acquisition, are the innovative contributions of this work. The machine fault diagnosis problem domain is described, identified in the information, collected from the maintenance team and the electromechanical behavior experts, analysis. It is also described the projected symbolic model, the domain representation, using graphical and friendly interface, aiming its practical implementation in real Power Stations. It is shown a sensor information detach solution, through a Fuzzy Logic based module which converts the numerical data in a symbolic one, known by the diagnosis system, allowing its use, without any modification, in a sort of different machines. Finally, it is shown the test methodology adopted for the prototype validation through oscillation data simulation, which relationship with machine faults is partially known, and the symbolic model praticality and feasibility in the Hidrogenerator Diagnosis solution. Through the thesis development, it was verified that the Hydrogenerator fault knowledge wasn t still consolidated. So, the Knowledge Based system with knowledge acquisition became an excelent modeling tool for the domain experts.

[pt] O mercúrio na Amazônia brasileira tem sido estudado devido à ocorrência de garimpo de ouro, que é uma atividade que aumenta a carga do mercúrio neste ecossistema. A forma mais tóxica deste elemento é o metil mercúrio, que é um potente neurotóxico com propriedade de atravessar a barreira placentária e afetar o desenvolvimento do feto com consequências irreversíveis para o recém-nascido. As populações ribeirinhas da Região Amazônica têm como principal fonte de proteína a ingestão de peixe, que dependendo do seu nível trófico podem constituir uma importante fonte de metil-mercúrio para estas populações. Embora atividades como o garimpo tenham diminuído nos últimos anos, os projetos de desenvolvimento, na região Amazônica, podem aumentar os níveis de Hg incorporados na cadeia trófica em forma de metil mercúrio. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a exposição de Hg (matriz sangue e cabelo), na etapa de pré-enchimento do reservatório de uma hidrelétrica no rio Madeira, com foco principal na saúde infantil, em duas comunidades ribeirinhas, localizadas nas áreas de influência direta e indireta da usina hidrelétrica. A avalição da exposição ao mercúrio foi analisada junto a outras variáveis importantes, como as concentrações de Se no sangue, dieta, parâmetros bioquímicos, antropométricos e pressão arterial, com o intuito de gerar uma informação baseline para comparações futuras dos padrões de exposição após do estabelecimento da usina. Os resultados apontaram que não existe uma diferença significativa entres as condições de saúde gerais entre ambas as comunidades estudadas, que os parâmetros avaliados (PA, IMC, hemograma geral, etc) estão dentro dos valores normais para crianças saudáveis. Porém, na exposição ao Hg e Se, os resultados apresentaram diferenças significativas observando exposição mais alta de ambos os elementos na RESEX Cuniã em comparação com Belmonte e, evidenciou-se também, um padrão sazonal na exposição a estes elementos, sendo as concentrações do Hg mais altas na seca ao contrário do observado no Se cuja maior exposição se observou na época de cheia. Observaram-se indícios que a ingestão do Se poderia representar um fator de proteção na exposição ao Hg. Este estudo gerou informações para os programas de vigilância em saúde infantil do Ministério da Saúde, para a avaliação do impacto na saúde em áreas de projetos hidrelétricas. / [en] In the Brazilian Amazon, mercury has being studied due to Artisanal small scale gold mining (ASGM) activities in this area, which increases mercury inputs in this ecosystem. The most toxic form of this element is methyl mercury, which is a potent neurotoxic capable of going through the placental barrier, therefore affecting the fetus development causing irreversible damage in the new born. Riparian populations have a fish-based diet, and depending on the fish trophic levels ingested, this could represent a significant source of methylmercury for these populations. Even though ASGM has been reduced in the last few years, the new projects for economic development could increase the incorporation of Hg-levels into trophic chain as methylmercury. This study assess mercury exposure (blood and hair), during the flooding stage of the hydroelectric power plant at the Madeira river, with focus in children s health of two riparian communities located downstream of the reservoir in areas influenced by the hydroelectric plant in both a direct and an indirect way. In the Hg exposure assessment are included other important factors such as blood Se-levels, diet, hemogram, blood pressure and anthropometric measures. In order to create a baseline information for future monitoring and exposure patterns surveillance plan, to assess health impact in the riparian communities located in this area, after commissioning of the hydroelectric power plant. The results point out, that the values of the health parameters (blood pressure, BMI, hemogram) assessed, were within the normal values for healthy children, and there wasn t significance difference between the communities in the general health conditions. However, about Hg and Se exposure, both elements levels showed significant difference between the two communities. Hg and Se concentrations were higher at RESEX Cuniã.. It was also observed a seasonal pattern in the exposure of these elements. Hg levels were higher during dry season, different from Se levels, that were higher during the wet seasons. It was also observed possible evidence that intake of Se could represent a protector factor on Hg exposure. The information reported in this study, will contribute to the children’s health surveillance programs of the Ministry of Health, for assessment on health impact, in areas where hydroelectric power plant are established.

[pt] A recente expansão das fontes renováveis para geração de energia elétrica decorre do encarecimento dos combustíveis fósseis e da preocupação com impactos ambientais e mudanças climáticas, assim como de avanços tecnológicos e da queda de seus custos de implantação. Entretanto, a natureza intermitente e sazonal dos recursos naturais, como vento e irradiação solar, pode afetar a operação do sistema elétrico. Uma alternativa para dar equilíbrio à carga do sistema, proporcionando ainda outros benefícios, é o armazenamento de energia. Uma tecnologia de larga escala para armazenamento é a de bombeamento hidráulico por meio de usinas hidrelétricas reversíveis (UHR), que oferecem mais eficiência, tempo de resposta mais rápido e vida útil mais longa que outras alternativas. Tendo em vista as lacunas teóricas no campo acadêmico, a dissertação propõe um modelo para identificação de locais potenciais para implantação dessas usinas, com o auxílio de ferramentas de sistema de informação geográfica e de formulações matemáticas que consideram critérios fisiográficos, energéticos, econômicos e socioambientais. Partindo de uma abordagem baseada no conceito de geomorphons combinada com soluções de um problema de otimização, o modelo proposto tem por objetivo definir uma formulação que busque minimizar os custos de construção de uma UHR. A demonstração da aplicabilidade do modelo é feita em torno do reservatório da UHE Sobradinho, e os resultados são discutidos a partir da comparação dos locais selecionados e dos custos obtidos. Pode-se concluir que é possível identificar potenciais locais para implantação de UHR a partir desse modelo, o que pode beneficiar agentes de planejamento do setor elétrico, bem como empresas que estejam interessadas em investir nesta tecnologia. / [en] The expansion of the use of renewable sources for electricity generation in recent years is a result of the increase of fossil fuels costs and the growing concern with climate change and the impacts on the environment, as well as technological advances and the reduction in their implementation costs. However, the availability of some natural resources for renewable energy matrices, such as wind and solar irradiation, has an intermittent and seasonal nature, which may affect the electrical system operation (CANALES et al., 2015; KELMAN & HARRISON, 2019). One of the alternatives to balance the system load is energy storage, which offers benefits to the electricity provision (ancillary services, for example) and regulates the frequency in times of high demand with low energy supply from renewables, contributing with the necessary inertia so that demand does not change instantly (BARBOUR et al., 2016). The most widely large-scale technology used for storage in the world is hydraulic pumping through pumped storage hydropower – PSH (GUITTET et al., 2016; IHA, 2018). Compared to other technologies, it provides a solution with high efficiency, faster response time and longer useful life (REHMAN et al., 2015). The operation of the plants is characterized by the pumping of water from a lower reservoir for its accumulation in an upper reservoir for energy generation in periods of high demand (BARBOUR et al., 2016). Energy storage alternatives are already on the agenda in the Brazilian energy sector as an option to ensure the system development in an economic and sustainable manner. In the 2030 Ten-Year Energy Expansion Plan (EPE, 2021b), PSH is highlighted as one of the resources to expand the offer for rush hour demand response. EPE understands that preliminary studies are an important step to support the sector s planning and guide the definition of regulatory aspects, which do not yet exist, related to the systemic benefits of this type of solution.

[pt] A inserção de sistemas de armazenamento de energia é uma tendência global observada no cenário de diversificação energética de vários países no mundo. Considerando a predominância da geração hídrica centralizada na matriz elétrica brasileira, as Usinas Hidrelétricas Reversíveis possuem uma tendência à utilização dentro do Sistema Interligado Nacional (SIN). Entretanto, tal processo de inserção deve considerar as possíveis alterações no marco regulatório advindas de novas políticas regulatórias para o setor elétrico brasileiro. A seleção destas políticas deve considerar diversos critérios e várias dimensões. Além disso, a política escolhida deve considerar uma Análise de Impacto Regulatório para sua efetividade. O objetivo principal desta dissertação é propor um modelo de seleção e avaliação dessas políticas, utilizando um processo de análise de impacto regulatório (AIR), com o auxílio de métodos multicritério de apoio à decisão (MCDM). O modelo definido foi proposto em seis etapas: definição do problema regulatório; determinação do framework regulatório; mapeamento das alternativas de ação; análise benefício-custo conduzida com o método AHP; seleção da política preferida com o método fuzzy-TOPSIS e monitoramento e avaliação desta política. A modelagem foi aplicada para as seguintes cinco políticas definidas: criação de um mercado de capacidade; criação de um mercado de flexibilidade; implementação de um leilão multiatributos; implementação de um leilão de capacidade; e adoção de uma política de incentivos. Os resultados foram comparados com algumas referências, confirmando a aplicabilidade da metodologia e indicando que o desenvolvimento do modelo proposto preencheu lacunas na literatura referente às aplicações de abordagem multicritério para políticas energéticas. / [en] The insertion of the energy storage systems is a global trend observed in the energy diversification scenario of several countries in the world. Considering the predominance of centralized hydroelectric generation in the brazilian electric matrix, Pumped Storage Hydroelectric Plans tend to be used within the National Interconnected System (SIN). However, such insertion process must consider the new changes in the regulatory framework arising from Brazilian regulatory policies for the sector. The selection of these policies must consider several and several dimensions. In addition, the chosen policy must consider a Regulatory Impact Analysis for its own. The main objective of this dissertation is to propose a model for the selection and evaluation of these policies, using a Regulatory Impact Analysis (RIA) process, with the aid of multicriteria decision making methods (MCDM). The defined model was proposed in six stages: definition of the regulatory problem; determination of the regulatory framework; mapping of action alternatives; benefit-cost analysis with the AHP method; selection of preferred policy with the fuzzyTOPSIS method and monitoring and evaluation of this policy. The modeling was applied to the following five policies: creating a capacity market; creation of a flexibility market; implementation of a multi-attribute auction; implementation of a capacity auction; and adoption of an incentive policy. The policies were compared with some references, confirming the applicability of the methodology and indicating the development of the proposed model, gaps in the literature regarding the applications of multicriteria for energy.

[pt] Considerando a importância estratégica dos sistemas de geração de energia hidrelétrica na matriz energética do Brasil, o objetivo desta dissertação é propor e aplicar um modelo de avaliação do ciclo de vida (ACV) espaço-temporal desses sistemas. A metodologia compreende: (i) pesquisa bibliográfica e documental sobre os temas centrais da pesquisa; (ii) desenvolvimento do modelo conceitual de avaliação do ciclo de vida espaço-temporal de sistemas hidrelétricos de geração de energia; (iii) estudo empírico referente à aplicação do modelo proposto na Usina Hidrelétrica Sinop, localizada no estado do Mato Grosso, Brasil. O principal resultado é um modelo de ACV espaço-temporal, validado empiricamente por sua aplicação na referida usina hidrelétrica. Ao integrar parâmetros temporais e espaciais em um novo framework de ACV para sistemas de geração de energia hidrelétrica no Brasil, a aplicação do modelo proposto fornece uma avaliação mais completa e precisa dos impactos ambientais desses sistemas, contribuindo assim para o desenvolvimento de políticas e estratégias mais sustentáveis no setor energético brasileiro. Poderá auxiliar nos processos de tomada de decisão relacionados a novos empreendimentos de geração de energia hidrelétrica, incluindo a definição de metas para minimizar danos ambientais e à saúde humana durante a implantação e operação desses empreendimentos. Ao fornecer novas informações de inventário do ciclo de vida de sistemas de energia hidrelétrica, esta dissertação também contribuirá para o Banco Nacional de Inventários do Ciclo de Vida (SICV Brasil). / [en] Considering the strategic importance of hydroelectric power generation systems in Brazil s energy matrix, the objective of this dissertation is to propose and apply a space-time life cycle assessment (LCA) model for these systems. The methodology comprises (i) bibliographic and documentary research on the central themes of the research, (ii) development of a conceptual model for the spatiotemporal LCA of hydroelectric power generation systems, and (iii) an empirical study focusing on the application of the proposed model in the Sinop Hydroelectric Power Plant, located in the state of Mato Grosso, Brazil. The main result is a spatial-temporal LCA model that was empirically validated by its application in the referred hydroelectric power plant. By integrating temporal and spatial parameters into a new LCA framework for hydroelectric power generation systems in Brazil, the proposed model provides a more comprehensive and accurate assessment of the environmental impacts of these systems, thus contributing to the development of more sustainable policies and strategies in the Brazilian energy sector. This may assist in decision-making processes related to new hydroelectric power generation projects, including the definition of goals to minimize environmental and human health damage during the implementation and operation of these projects. By providing new life cycle inventory information for hydroelectric power systems, this dissertation will also contribute to the National Life Cycle Inventory Database (SICV Brazil).