Esta dissertação discute o gerenciamento dos custos de construção de Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCHs, apresentando uma sistemática para custeio das atividades componentes destes empreendimentos, baseada em parâmetros técnicos e parâmetros probabilísticos. Estes parâmetros foram determinados a partir da função beta e da técnica PERT, em conjunto com a utilização de métodos aleatórios de sorteio.Para formulação desta sistemática, foi revisada a literatura sobre gestão de projetos, que é baseada na estrutura do PMBOK, além da literatura sobre o setor de geração de energia elétrica mundial e o brasileiro. Foi verificado que a geração de energia no brasil é dependente da hidreletricidade, e foi mostrado que há um crescimento nos investimentos em usinas de pequeno porte. A sistemática proposta é aplicada em um caso fictício de PCH com características técnicas reais, obtidas a partir de dados históricos de uma empresa de engenharia.

Esta dissertação discute o gerenciamento dos custos de construção de Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCHs, apresentando uma sistemática para custeio das atividades componentes destes empreendimentos, baseada em parâmetros técnicos e parâmetros probabilísticos. Estes parâmetros foram determinados a partir da função beta e da técnica PERT, em conjunto com a utilização de métodos aleatórios de sorteio.Para formulação desta sistemática, foi revisada a literatura sobre gestão de projetos, que é baseada na estrutura do PMBOK, além da literatura sobre o setor de geração de energia elétrica mundial e o brasileiro. Foi verificado que a geração de energia no brasil é dependente da hidreletricidade, e foi mostrado que há um crescimento nos investimentos em usinas de pequeno porte. A sistemática proposta é aplicada em um caso fictício de PCH com características técnicas reais, obtidas a partir de dados históricos de uma empresa de engenharia.

Esta dissertação discute o gerenciamento dos custos de construção de Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCHs, apresentando uma sistemática para custeio das atividades componentes destes empreendimentos, baseada em parâmetros técnicos e parâmetros probabilísticos. Estes parâmetros foram determinados a partir da função beta e da técnica PERT, em conjunto com a utilização de métodos aleatórios de sorteio.Para formulação desta sistemática, foi revisada a literatura sobre gestão de projetos, que é baseada na estrutura do PMBOK, além da literatura sobre o setor de geração de energia elétrica mundial e o brasileiro. Foi verificado que a geração de energia no brasil é dependente da hidreletricidade, e foi mostrado que há um crescimento nos investimentos em usinas de pequeno porte. A sistemática proposta é aplicada em um caso fictício de PCH com características técnicas reais, obtidas a partir de dados históricos de uma empresa de engenharia.

Devido a sua maturidade, a geração hidrelétrica em pequena escala é uma das principais fontes de energia a ser considerada para eletrificação de regiões distantes das redes nacionais. Uma vez identificado um local com potencial hidrelétrico, devem ser realizados estudos técnicos e econômicos para avaliar a viabilidade do mesmo. Muitas vezes, por causa das limitações econômicas das comunidades a serem atendidas, estes projetos resultam não atrativos desde a perspectiva econômica do empreendedor; porém, eles podem significar grandes impactos positivos na vida destas comunidades, com efeitos mínimos no meio ambiente, o qual bem justificaria a outorga de subsídios para sua construção. Este trabalho apresenta um método para otimizar a distribuição de recursos econômicos escassos entre várias opções disponíveis de empreendimentos hidrelétricos, utilizando para este fim, um conjunto de curvas de custo inicial em função da energia média produzida, um sistema de ponderação de benefícios avaliando diferentes critérios de hierarquização, e um modelo matemático para resolver o problema de otimização. O método é ilustrado utilizando dados referentes a 18 estudos de pré-viabilidade realizados em 2002, na região rural do Centro-Atlântico da Nicarágua. Mediante a variação de parâmetros importantes utilizados na avaliação econômica, foi realizada uma análise de sensibilidade incluindo 96 cenários diferentes, além disso, foi considerado um comportamento estocástico nos custos iniciais dos projetos. Os resultados obtidos evidenciam que o método proposto é adequado para realizar uma distribuição eficiente de recursos econômicos escassos para construção de pequenos aproveitamentos hidrelétricos, apresentando-se, portanto, como uma ferramenta útil para os tomadores de decisões. / Because of its maturity, small hydropower generation is one of the main energy sources to be considered for electrification of areas far from the national grid. Once a site with hydropower potential is identified, technical and economical studies to assess its feasibility shall be done. Very often, because of the economic limitations of the communities that can be supplied with electricity, these projects are not very attractive from the entrepreneur's point of view; however, they can have such a great positive impact on the life of these communities, with little impact on the environment, that they may well justify subsidies for their construction. This work presents a method for optimizing the distribution of scarce economic resources between several options available of hydropower projects, using for this purpose, a set of initial cost curves as function of the energy production of the hydropower plant, a system to weigh the benefits evaluating different hierarchy criteria, and a mathematical model to solve the optimization problem. The method is illustrated using information related to 18 pre-feasibility studies made in 2002, at the Central-Atlantic rural region of Nicaragua. A sensitivity analysis was made including 96 different scenarios, by means of examining different values for important parameters used in the economic evaluation, besides that, it was considered a stochastic behavior in the initial cost of the projects. The results found evidence that the method shown is suitable to be used in the efficient distribution of economic monetary resources for construction of small hydropower projects, therefore, it can be used as a helpful tool in decision making process. / Debido a su madurez tecnológica, la hidroelectricidad en pequeña escala es una de las principales fuentes de energía a considerar para electrificar regiones distantes de las redes nacionales. Una vez identificado un lugar con potencial hidroeléctrico, deben ser realizados estudios técnicos y económicos para evaluar la viabilidad del mismo. Muchas veces, a raíz de las limitantes económicas de las comunidades a ser atendidas, estos proyectos no resultan atractivos desde la perspectiva económica del emprendedor; sin embargo, estas obras pueden causar grandes impactos positivos en la vida de estas comunidades, con efectos mínimos sobre el medio ambiente, lo que bien justificaría la otorga de subsidios para su construcción. Este trabajo presenta un método para optimizar la distribución de recursos monetarios escasos entre varias opciones disponibles de emprendimientos hidroeléctricos, utilizando para este fin, un conjunto de curvas de costo inicial en función de la energía promedio producida, un sistema de ponderación de beneficios evaluando diferentes criterios de jerarquización, y un modelo matemático para resolver o problema de optimización. El método es ilustrado utilizando datos referentes a 18 estudios de pre-factibilidad realizados en 2002, en la región rural del Centro-Atlántico de Nicaragua. Mediante la variación de parámetros importantes utilizados en evaluación económica, fue realizado un análisis de sensibilidad incluyendo 96 escenarios diferentes, además, fue considerado un comportamiento estocástico en el costos inicial de los proyectos. Los resultados obtenidos evidencian que el método propuesto es adecuado para realizar una distribución eficiente de recursos monetarios escasos para construcción de pequeños proyectos hidroeléctricos, presentándose, por lo tanto, como una herramienta útil en el proceso de toma de decisiones.

Devido a sua maturidade, a geração hidrelétrica em pequena escala é uma das principais fontes de energia a ser considerada para eletrificação de regiões distantes das redes nacionais. Uma vez identificado um local com potencial hidrelétrico, devem ser realizados estudos técnicos e econômicos para avaliar a viabilidade do mesmo. Muitas vezes, por causa das limitações econômicas das comunidades a serem atendidas, estes projetos resultam não atrativos desde a perspectiva econômica do empreendedor; porém, eles podem significar grandes impactos positivos na vida destas comunidades, com efeitos mínimos no meio ambiente, o qual bem justificaria a outorga de subsídios para sua construção. Este trabalho apresenta um método para otimizar a distribuição de recursos econômicos escassos entre várias opções disponíveis de empreendimentos hidrelétricos, utilizando para este fim, um conjunto de curvas de custo inicial em função da energia média produzida, um sistema de ponderação de benefícios avaliando diferentes critérios de hierarquização, e um modelo matemático para resolver o problema de otimização. O método é ilustrado utilizando dados referentes a 18 estudos de pré-viabilidade realizados em 2002, na região rural do Centro-Atlântico da Nicarágua. Mediante a variação de parâmetros importantes utilizados na avaliação econômica, foi realizada uma análise de sensibilidade incluindo 96 cenários diferentes, além disso, foi considerado um comportamento estocástico nos custos iniciais dos projetos. Os resultados obtidos evidenciam que o método proposto é adequado para realizar uma distribuição eficiente de recursos econômicos escassos para construção de pequenos aproveitamentos hidrelétricos, apresentando-se, portanto, como uma ferramenta útil para os tomadores de decisões. / Because of its maturity, small hydropower generation is one of the main energy sources to be considered for electrification of areas far from the national grid. Once a site with hydropower potential is identified, technical and economical studies to assess its feasibility shall be done. Very often, because of the economic limitations of the communities that can be supplied with electricity, these projects are not very attractive from the entrepreneur's point of view; however, they can have such a great positive impact on the life of these communities, with little impact on the environment, that they may well justify subsidies for their construction. This work presents a method for optimizing the distribution of scarce economic resources between several options available of hydropower projects, using for this purpose, a set of initial cost curves as function of the energy production of the hydropower plant, a system to weigh the benefits evaluating different hierarchy criteria, and a mathematical model to solve the optimization problem. The method is illustrated using information related to 18 pre-feasibility studies made in 2002, at the Central-Atlantic rural region of Nicaragua. A sensitivity analysis was made including 96 different scenarios, by means of examining different values for important parameters used in the economic evaluation, besides that, it was considered a stochastic behavior in the initial cost of the projects. The results found evidence that the method shown is suitable to be used in the efficient distribution of economic monetary resources for construction of small hydropower projects, therefore, it can be used as a helpful tool in decision making process. / Debido a su madurez tecnológica, la hidroelectricidad en pequeña escala es una de las principales fuentes de energía a considerar para electrificar regiones distantes de las redes nacionales. Una vez identificado un lugar con potencial hidroeléctrico, deben ser realizados estudios técnicos y económicos para evaluar la viabilidad del mismo. Muchas veces, a raíz de las limitantes económicas de las comunidades a ser atendidas, estos proyectos no resultan atractivos desde la perspectiva económica del emprendedor; sin embargo, estas obras pueden causar grandes impactos positivos en la vida de estas comunidades, con efectos mínimos sobre el medio ambiente, lo que bien justificaría la otorga de subsidios para su construcción. Este trabajo presenta un método para optimizar la distribución de recursos monetarios escasos entre varias opciones disponibles de emprendimientos hidroeléctricos, utilizando para este fin, un conjunto de curvas de costo inicial en función de la energía promedio producida, un sistema de ponderación de beneficios evaluando diferentes criterios de jerarquización, y un modelo matemático para resolver o problema de optimización. El método es ilustrado utilizando datos referentes a 18 estudios de pre-factibilidad realizados en 2002, en la región rural del Centro-Atlántico de Nicaragua. Mediante la variación de parámetros importantes utilizados en evaluación económica, fue realizado un análisis de sensibilidad incluyendo 96 escenarios diferentes, además, fue considerado un comportamiento estocástico en el costos inicial de los proyectos. Los resultados obtenidos evidencian que el método propuesto es adecuado para realizar una distribución eficiente de recursos monetarios escasos para construcción de pequeños proyectos hidroeléctricos, presentándose, por lo tanto, como una herramienta útil en el proceso de toma de decisiones.

Devido a sua maturidade, a geração hidrelétrica em pequena escala é uma das principais fontes de energia a ser considerada para eletrificação de regiões distantes das redes nacionais. Uma vez identificado um local com potencial hidrelétrico, devem ser realizados estudos técnicos e econômicos para avaliar a viabilidade do mesmo. Muitas vezes, por causa das limitações econômicas das comunidades a serem atendidas, estes projetos resultam não atrativos desde a perspectiva econômica do empreendedor; porém, eles podem significar grandes impactos positivos na vida destas comunidades, com efeitos mínimos no meio ambiente, o qual bem justificaria a outorga de subsídios para sua construção. Este trabalho apresenta um método para otimizar a distribuição de recursos econômicos escassos entre várias opções disponíveis de empreendimentos hidrelétricos, utilizando para este fim, um conjunto de curvas de custo inicial em função da energia média produzida, um sistema de ponderação de benefícios avaliando diferentes critérios de hierarquização, e um modelo matemático para resolver o problema de otimização. O método é ilustrado utilizando dados referentes a 18 estudos de pré-viabilidade realizados em 2002, na região rural do Centro-Atlântico da Nicarágua. Mediante a variação de parâmetros importantes utilizados na avaliação econômica, foi realizada uma análise de sensibilidade incluindo 96 cenários diferentes, além disso, foi considerado um comportamento estocástico nos custos iniciais dos projetos. Os resultados obtidos evidenciam que o método proposto é adequado para realizar uma distribuição eficiente de recursos econômicos escassos para construção de pequenos aproveitamentos hidrelétricos, apresentando-se, portanto, como uma ferramenta útil para os tomadores de decisões. / Because of its maturity, small hydropower generation is one of the main energy sources to be considered for electrification of areas far from the national grid. Once a site with hydropower potential is identified, technical and economical studies to assess its feasibility shall be done. Very often, because of the economic limitations of the communities that can be supplied with electricity, these projects are not very attractive from the entrepreneur's point of view; however, they can have such a great positive impact on the life of these communities, with little impact on the environment, that they may well justify subsidies for their construction. This work presents a method for optimizing the distribution of scarce economic resources between several options available of hydropower projects, using for this purpose, a set of initial cost curves as function of the energy production of the hydropower plant, a system to weigh the benefits evaluating different hierarchy criteria, and a mathematical model to solve the optimization problem. The method is illustrated using information related to 18 pre-feasibility studies made in 2002, at the Central-Atlantic rural region of Nicaragua. A sensitivity analysis was made including 96 different scenarios, by means of examining different values for important parameters used in the economic evaluation, besides that, it was considered a stochastic behavior in the initial cost of the projects. The results found evidence that the method shown is suitable to be used in the efficient distribution of economic monetary resources for construction of small hydropower projects, therefore, it can be used as a helpful tool in decision making process. / Debido a su madurez tecnológica, la hidroelectricidad en pequeña escala es una de las principales fuentes de energía a considerar para electrificar regiones distantes de las redes nacionales. Una vez identificado un lugar con potencial hidroeléctrico, deben ser realizados estudios técnicos y económicos para evaluar la viabilidad del mismo. Muchas veces, a raíz de las limitantes económicas de las comunidades a ser atendidas, estos proyectos no resultan atractivos desde la perspectiva económica del emprendedor; sin embargo, estas obras pueden causar grandes impactos positivos en la vida de estas comunidades, con efectos mínimos sobre el medio ambiente, lo que bien justificaría la otorga de subsidios para su construcción. Este trabajo presenta un método para optimizar la distribución de recursos monetarios escasos entre varias opciones disponibles de emprendimientos hidroeléctricos, utilizando para este fin, un conjunto de curvas de costo inicial en función de la energía promedio producida, un sistema de ponderación de beneficios evaluando diferentes criterios de jerarquización, y un modelo matemático para resolver o problema de optimización. El método es ilustrado utilizando datos referentes a 18 estudios de pre-factibilidad realizados en 2002, en la región rural del Centro-Atlántico de Nicaragua. Mediante la variación de parámetros importantes utilizados en evaluación económica, fue realizado un análisis de sensibilidad incluyendo 96 escenarios diferentes, además, fue considerado un comportamiento estocástico en el costos inicial de los proyectos. Los resultados obtenidos evidencian que el método propuesto es adecuado para realizar una distribución eficiente de recursos monetarios escasos para construcción de pequeños proyectos hidroeléctricos, presentándose, por lo tanto, como una herramienta útil en el proceso de toma de decisiones.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-08-16T16:20:37Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1299970 bytes, checksum: b68d1ec1b5ed7c9f54caea64302a14ae (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-16T16:20:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1299970 bytes, checksum: b68d1ec1b5ed7c9f54caea64302a14ae (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / As perdas de água em reservatórios hidrelétricos por evaporação tem grande influência no volume disponível para os múltiplos usos e na garantia de atendimento das demandas de água. Nesse contexto, a pegada hídrica de hidrelétricas, um indicador calculado pela relação entre o consumo de água de usinas hidrelétricas e a energia produzida, fornece uma base para a discussão sobre a alocação da água e as questões relacionadas ao seu uso sustentável, equitativo e eficiente. Estimativas atualizadas e precisas da evaporação em reservatórios hidrelétricos brasileiros são, portanto, fundamentais para o melhor gerenciamento dos recursos hídricos. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi estimar a evaporação, a partir da aplicação dos métodos de Penman (1948), Linacre (1993), Kohler et al. (1955), Morton (1983a) e deBruin & Keijman (1979), nos reservatórios de Tucuruí- PA e de Lajeado-TO; e caracterizar a pegada hídrica das Usinas Hidrelétricas de Tucuruí e Lajeado com base na sua produção de energia elétrica e taxas de evaporação mensais e anuais. Foram utilizados dados climatológicos mensais, obtidos das estações meteorológicas de Tucuruí (OMM: 82361) e de Palmas (OMM: 83033), fornecidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) e dados de geração mensal de energia elétrica, fornecidos pelas empresas Eletronorte e Investco. A comparação entre os diferentes métodos foi realizada utilizando-se como padrão o método de Penman, sendo analisada a variância e os testes de Dunnett e Tukey. A partir dos valores estimados de taxa de evaporação nos reservatórios foi possível obter a vazão equivalente à lâmina evaporada e a vazão evaporada líquida nas bases anual e mensal. A pegada hídrica das hidroelétricas foi avaliada por três métodos. O primeiro método (PH-1) considera somente o consumo bruto de água pelo sistema de geração de energia hidrelétrica, enquanto o segundo método (PH-2) considera o consumo líquido de água, e o terceiro método (PH-3) contabiliza o balanço líquido de água. Os resultados permitiram constatar que as evaporações médias anuais nos reservatórios de Tucuruí e Lajeado, estimadas pelo método de Penman, foram similares, com valores de 1.784 mm e 1.882 mm, respectivamente. Os métodos de Linacre; Kohler et al.; Morton e deBruin & Keijman não podem ser utilizados para a estimativa da evaporação média anual nos reservatórios de Tucuruí e Lajeado em substituição ao método de Penman. Os métodos de Linacre e deBruin & Keijman apresentaram comportamento similar ao de Penman para o período mais seco do ano em Tucuruí, podendo ser utilizados para a estimativa da evaporação mensal do reservatório neste período. As vazões médias anuais evaporadas nos reservatórios de Tucuruí e Lajeado, estimadas pelo método de Penman, foram de 163 m 3 /s e 38 m 3 /s, o que corresponde a 1,5% e 1,6% da vazão natural média do rio Tocantins nas respectivas localidades. Já as vazões líquidas médias anuais evaporadas nos reservatórios de Tucuruí e Lajeado foram de 69 m 3 /s e 16 m 3 /s, o que corresponde a 0,6% e 0,7% da vazão natural média do rio Tocantins nas respectivas localidades. As estimativas da pegada hídrica média anual para o reservatório de Tucuruí, pelos métodos PH-1, PH–2 e PH–3 foram de, respectivamente, 49 m 3 /GJ, 26 m 3 /GJ e -21 m 3 /GJ, enquanto para Lajeado as estimativas foram de 95 m 3 /GJ, 48 m 3 /GJ e 21 m 3 /GJ. A média da área do reservatório por unidade de capacidade instalada da hidrelétrica de Tucuruí foi de 34 ha/MW, enquanto para Lajeado o valor foi de 70 ha/MW. Considerando as estimativas de pegada hídrica, Tucuruí apresentou maior eficiência hídrica em relação à Lajeado devido à menor razão entre a superfície do seu reservatório e a sua capacidade hidroelétrica instalada. / Knowledge of the evaporative losses in hydroelectric reservoirs has great influence in determining the volume of water available for multiple uses and ensuring compliance with the demands of water. In this context, the water footprint of hydropower, an indicator calculated by the ratio of water consumption of hydropower plants and the energy produced, provides a basis for discussion on the allocation of water and issues related to sustainable, fair and efficient use. More updated and accurate estimates of evaporation in Brazilian hydroelectric reservoirs are therefore extremely important to a better management of water resources. Thus, the aim of this study was to estimate evaporation based on the application of mathematical methods proposed by Penman (1948), Linacre (1993), Kohler et al. (1955), Morton (1983a) and deBruin & Keijman (1979), in the reservoirs of Tucuruí-PA and Lajeado-TO; and characterize the water footprint of hydropower plants of Tucuruí and Lajeado based on their production of electricity and monthly and annual evaporation rates. Climatological data were obtained from the meteorological stations of Tucuruí (OMM: 82,361) and Palmas (WMO: 83033), provided by the Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), and monthly power generation data were provided by Eletronorte and Investco companies. The comparison between the different methods was performed by using Penman as the standard method, and analyzing the variance and Dunnett and Tukey tests. From the estimated values of evaporation rate in the reservoirs, it was possible to obtain the evaporated discharge and the net evaporated discharge the annual and monthly basis. The water footprints of the hydroelectric power plants were evaluated by three different methods. The first method (PH-1) considered only the gross consumption of water by the hydroelectric power generation system, the second method (PH-2) considers the net water consumption, while the third method (PH-3) accounts the net water balance. The results demonstrated that the average annual evaporation in Tucuruí and Lajeado reservoirs, estimated by the standard method, were similar, and correspond, respectively, to 1.784 mm and 1.882 mm, respectively. Linacre; Kohler et al.; Morton and Bruin & Keijman methods cannot be used to estimate the average annual evaporation in Tucuruí and Lajeado reservoirs in substitution of the Penman method. Linacre and deBruin & Keijman methods exhibit similar behavior to Penman in the driest period of the year for Tucuruí and can be used for the estimation of monthly evaporation from the reservoir in this period. The average annual evaporated discharges in Tucuruí and Lajeado reservoirs, estimated by Penman method, were 163 m 3 /s and 38 m 3 /s, respectively, which corresponds to 1,5% and 1,6% of the average natural discharge of the Tocantins river in the respective localities. However, the average annual net evaporated discharges in Tucuruí and Lajeado reservoirs were 69 m 3 /s and 16 m 3 /s, which corresponds to 0,6% and 0,7% of the average natural flow of the river Tocantins in the respective localities. Estimates of the average annual water footprint for Tucuruí reservoir, by PH-1, PH-2 and PH-3 methods were, respectively, 49 m 3 /GJ, 26 m 3 /GJ and -21 m 3 /GJ, while for Lajeado these estimates were 95 m 3 /GJ, 48 m 3 /GJ and 21 m 3 /GJ. The average reservoir area per unit of installed capacity for Tucuruí dam was 34 ha/MW, while for Lajeado this value was 70 ha/MW. Considering the water footprint estimates, Tucuruí has showed greater water efficiency in relation to Lajeado due to the lower ratio between the surface of its reservoir and its installed hydroelectric capacity.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-19T21:07:53Z No. of bitstreams: 1 2018_MatheusTabataSantos.pdf: 11241187 bytes, checksum: fbfeeba73f780241d74262ecca2afb5b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-07-20T19:43:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_MatheusTabataSantos.pdf: 11241187 bytes, checksum: fbfeeba73f780241d74262ecca2afb5b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-20T19:43:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_MatheusTabataSantos.pdf: 11241187 bytes, checksum: fbfeeba73f780241d74262ecca2afb5b (MD5) Previous issue date: 2018-07-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / O aço inoxidável martensítico ASTM A743 CA6NM é tipicamente utilizado na produção de turbinas hidroelétricas, devido a sua elevada resistência à cavitação. Essas turbinas são fabricadas em processos separados de fundição seguido de um tratamento térmico e de acabamento superficial com subsequente acoplamento por meio de um processo de soldagem, em que um material semelhante é utilizado, normalmente, o AWS 5.22 EC410NiMo. Uma vez que eles têm grandes espessuras, normalmente, a soldagem de reparo ocorre em vários passos, a fim de preencher a cavidade danificada. Após o processo de soldagem, normalmente em toda a turbina é feito um tratamento térmico final, que é realizado em grandes fornos para que seja possível atingir uma temperatura uniforme em toda as partes. Portanto, existem fortes fatores técnicos e econômicos que motivam o desenvolvimento de procedimentos de reparo sem tratamento térmico posterior à soldagem (TTPS), que garantam propriedades mecânicas aceitáveis e boa performance estrutural. O objetivo principal desse trabalho é analisar as propriedades térmicas, mecânicas e microestruturais desses materiais soldados pelo processo GMAW em múltiplos passos com controle das temperaturas de pré-aquecimento (TPA) e interpasse (TI), estabelecendo procedimentos de otimização no processo de reparo das pás das turbinas hidráulicas, evitando o TTPS. Para tal, por meio de dados obtidos de estudos prévios das temperaturas de transformação martensítica (Ms e Mf), foram definidos 5 conjuntos de temperaturas para análise: Amostra 1: TPA: 100ºC e TI: 150ºC; Amostra 2: TPA: 150ºC e TI: 150ºC; Amostra 3: TPA: 200ºC e TI: 150ºC; Amostra 4: TPA: 180ºC e TI: 180ºC; e Amostra 5: TPA: 200ºC e TI: 200ºC. Após a soldagem com esses parâmetros, foram realizadas investigações microestruturais (laser confocal e eletrônica de varredura), levantamento de composição química dos metais (espectrometria de fluorescência de raios-X), difratometria de raios-X (DRX) para análise das fases constituintes de várias regiões, calorimetria diferencial de varredura (DSC) para conhecimento dos dados da transformação martensítica em atmosfera inerte, avaliação da energia envolvida na soldagem (aporte térmico) e acompanhamento dos sucessivos ciclos térmicos envolvidos na soldagem, atuantes em cada passe de solda. A microestrutura predominante em grande parte das regiões analisadas é martensítica com morfologia em ripas, típicas em aços inox com baixo teor de carbono. Ferrita ẟ e austenita retida foram evidenciadas em determinadas regiões. Outras fases em menor proporção apareceram. Os valores de Ms e Mf foram coerentes com a literatura e justificaram os valores escolhidos para TPA e TI. Os valores de dureza e microdureza para determinadas regiões foram interessantes, ficando abaixo do estipulado pela norma. O aporte térmico calculado resultou em valores baixos comparados a outras pesquisas, reduzindo o custo de reparo e não influenciando na redução da tenacidade do material. A amostra 2, de TPA e TI igual a 150ºC proporcionaram os melhores resultados, possibilitando a execução do reparo de pás de turbina sem TTPS. / The martensitic stainless steel ASTM A743 CA6NM is typically used in the production of hydroelectric turbines, due to their high resistance to cavitation. These turbines are manufactured in separate processes of casting followed by a heat treatment and surface finish with subsequent engagement by means of a welding process, in which a similar material is usually used, the AWS 5.22 EC410NiMo. Since they have large thicknesses, typically the repair welding is carried out in several layers in order to fill the damaged cavity. After the welding process, usually the whole turbine runner is subjected to a final heat treatment, which is carried out in large furnaces thus providing a means of achieving a uniform temperature in all parts. Therefore, there are strong technical and economic factors that motivated the development of repair procedures without post welding heat treatment (PWHT), to ensure acceptable mechanical properties and good structural performance. The main objective of this study is to analyze the thermal, mechanical and microstructural properties of these materials welded by the GMAW process in multiple steps with control of the preheating temperature (PHT) and interpass temperature (IT), establishing optimization procedures in the repair process of hydraulic turbine blades, avoiding TTPS. For this, through data obtained from previous studies of the martensitic transformation temperatures (Ms and Mf), 5 sets of temperatures were defined for analysis: Sample 1: PHT: 100°C and IT: 150°C; Sample 2: PHT: 150°C and IT: 150°C; Sample 3: PHT: 200°C and IT: 150°C; Sample 4: PHT: 180°C and IT: 180°C; and Sample 5: PHT: 200°C and IT: 200°C. After welding with these parameters, microstructural investigations (confocal laser and scanning electron), chemical composition of the metals (X-ray fluorescence spectrometry), X-ray diffractometry (XRD) to analyze the constituent phases of several regions, differential scanning calorimetry (DSC) to know the data of the martensitic transformation in inert atmosphere, evaluation of the energy involved in the welding (thermal input) and monitoring the successive thermal cycles involved in the welding, acting on each welding pass. The predominant microstructure in most of the analyzed regions is martensitic with lath morphology, typical in stainless steels with low carbon content. ẟ Ferrite and retained austenite were observed in certain regions. Other phases in lower proportions appeared. The values of Ms and Mf were consistent with the literature and justified the values chosen for PHT and IT. The hardness and microhardness values for certain regions were interesting, being below the standard stipulated value. The calculated thermal input resulted in low values compared to other researches, reducing the cost of repair and not influencing in the reduction of the tenacity of the material. Sample 2, of PHT and IT equal to 150ºC provided the best results, allowing the execution of the repair of turbine blades without TTPS.

No sistema hidrotérmico de potência brasileiro predomina a utilização de fontes hidráulicas que correspondem à cerca de 92% da geração de energia. Assim, os reservatórios das usinas hidroelétricas assumem o importante papel de reguladores das vazões de muitos rios. O objetivo do controle de cheias é regular estas vazões evitando danos à própria usina, às regiões a jusante e às cidades ribeirinhas. As técnicas de controle de cheias em usinas hidroelétricas baseiam-se em alocação de volumes vazios nos reservatórios, os chamados volumes de espera, a fim de amortecer futuras cheias. Porém estas técnicas necessitam de profundos estudos e análises, pois a permanência destes volumes vazios prejudica a geração de energia. Neste trabalho faz-se o estudo de quatro metodologias para a alocação do volume de espera, algumas entre as mais utilizadas e outras inovadoras, as quais são: (i) Método da Curva Volume X Duração, o primeiro método aplicado no setor elétrico brasileiro; (ii) Método da Curva Volume X Duração por Janelas, que introduz o conceito de janelas aplicados ao método anterior; (iii) Método das Trajetórias Críticas, atualmente muito aplicado no setor elétrico brasileiro e que se baseia em um algoritmo recursivo; (iv) Método das Equações Diferencias Estocásticas, que modela a onda de cheia como um modelo de difusão de Markov. As metodologias são aplicadas a usinas hidroelétricas do Sistema Hidroelétrico Brasileiro e os resultados são comparados, considerando o impacto causado pela alocação dos volumes de espera à geração de energia. / In the Brazilian hydrothermal power system the use of hydropower corresponds to about 92% of the total energy generation. Hence the reservoirs of the hydroelectric power plants assume the important role of regulating the water flow of many rivers. The objective of flood control is to regulate the power plants releases preventing damages to the plants themselves, to downstream regions and to marginal cities. The food control techniques in hydroelectric power plants are based on the allocation of empty volumes in the reservoirs, in order to accommodate future water inflow peaks. As the maintenance of these empty volumes harms the energy generation, the techniques applied to their determination need careful studies and analyses. In this work four methodologies to specify the needed empty volumes are investigated: (i) Method of Curve Volume X Duration, the first method applied in the Brazilian Power System; (ii) Method of Curve Volume X Duration by Windows which applies the concept of time windows to the method (i); (iii) Method of the Critical Trajectories, currently very applied in the Brazilian Power System, which is based on a recursive algorithm; (iv) Method of the Stochastic Differentiate Equations which shapes the water inflows peaks as a Markov Diffusion Model. The methodologies are applied to hydroelectric plants of the Brazilian Hydroelectric System, determining different empty volumes. The impacts of these different empty volumes on the energy generation are evaluated throughout simulation studies.

Este estudo intitulado “Estudo do Potencial Hidrenergético do Rio Toropi” desenvolvido no Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica (PROMEC) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) na área de Energia em parceria com a Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) pelo curso de Engenharia Mecânica, teve como objetivo desenvolver o estudo hidrenergético do rio Toropi no trecho compreendido entre a Latitude Sul 29,333º e Longitude Oeste 54,003º e a Latitude Sul 29,479º e Longitude Oeste 54,167º. Buscando alcançar este objetivo esta pesquisa estrutura-se em três momentos: a) Levantamento dos possíveis locais com potencial para geração de energia. b) Escolha do ponto que apresentar as melhores características. c) Realização dos cálculos e desenhos preliminares para a implantação de uma Pequena Central Hidrelétrica. Assim sendo, a primeira parte desta pesquisa se constitui respaldada no estudo das cartas topográficas do Rio. Estas direcionaram a escolha dos pontos para análise, compreendidos no trecho que esta pesquisa elegeu para investigar. De posse das cartas, das fotos aéreas dos pontos selecionados do Rio e das imagens de satélite, optou-se pelo ponto de Latitude Sul 29º 22’ 54” e Longitude Oeste 54º 00’ 48”. Este foi eleito após a análise dos demais pontos selecionados embasada nos parâmetros que a Eletrobrás coloca como fatores a serem considerados fundamentais para a implantação de uma PCH, dentre os quais está o desnível do trecho. Após a conclusão desta etapa, este estudo direciona-se aos cálculos que visam dimensionar as características dos elementos que deverão constituir a PCH para este ponto deste Rio, os quais forneceram que neste ponto pode ser gerado 4MW de potência. São os dados fornecidos pelos cálculos que possibilitaram dar forma aos desenhos preliminares da PCH que poderá ser implantada no Rio Toropi. Dessa forma, além deste estudo ofertar uma planta preliminar de uma PCH para o Rio Toropi, ela ressalta que o modelo de casa de máquina aqui apresentado poderá ser utilizado em outros empreendimentos do mesmo porte. / This work, called “Hydro Energy Potential of Rio Toropi Study”, developed in Postgraduation in Mechanical Engineering Program of Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS) at energy area, in association with Federal University of Santa Maria (UFSM), by Mechanical Engineering course, has had as its objective to develop hydro energy study of Rio Toropi, between South Latitude 29,333º and West Longitude 54,003º and between South Latitude 29,479° and West Longitude 54,167º. Searching to reach this goal, this research has been structured around three moments: a) Taking stock possible sites which have potential to energy generation. b) Choosing the point which has the best feature. c) Making calculation and drawings preliminaries to accomplish a Small Central Hydroelectric Power Station. Thus, first part of this research constitutes itself, based on study of Rio Toropi topographic charts. Those have driven to choose points to be analyzed, covered by this study which elected them to be investigated. Having charts, aerial photographs of the selected points of Rio Toropi and satellite images, opts for South Latitude 29º 22’ 54” and West Longitude 54º 00’ 48” point. This point has been elected after analyzing all of the others points selected, based on parameters that Eletrobrás establishes as factors which must be considered as fundamental to accomplish a SCHPS, as no level points of the river. After the conclusion of this step, this study leads to calculations that aim to get dimension the characteristics of the elements which must constitute a SCHPS for the point in the river, which will provide the 4 MW power that can be generated by this point. The data provided by calculation will get possible to shape preliminary drawings of SCHPS that should be accomplished in Rio Toropi. Thus, this study provides a preliminary plant of SCHPS to Rio Toropi, in addiction it highlights the model of power plant here brought in, which could be utilized in another same size enterprising.