Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2019-01-09T15:12:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Avaliacaopotencialhidrocinetico.pdf: 8351249 bytes, checksum: 542dae2d7946a6040cc94eb50f120133 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2019-01-09T15:15:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Avaliacaopotencialhidrocinetico.pdf: 8351249 bytes, checksum: 542dae2d7946a6040cc94eb50f120133 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-01-09T15:15:17Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Avaliacaopotencialhidrocinetico.pdf: 8351249 bytes, checksum: 542dae2d7946a6040cc94eb50f120133 (MD5) Previous issue date: 2017-12 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / É possível maximizar o rendimento de empreendimentos hidrelétricos, aproveitando a energia remanescente a jusante de barragens a partir da instalação de turbinas hidrocinéticas. Nesse contexto, são apresentados dois estudos de casos de usinas hidrelétricas, um de grande porte Tucuruí, construída no rio Tocantins, na Amazônia, e outro de médio porte Bariri no rio Tietê, no Sudeste do Brasil. Nos projetos de centrais hidrocinéticas, é fundamental o dimensionamento do diâmetro do rotor e da velocidade da água, os quais dependem, respectivamente, das profundidades e velocidades dos rios. Assim, o modelo de Saint-Venant foi aplicado as regiões de estudos. A calibração do modelo foi realizada através de uma regressão linear entre as vazões medidas e simuladas para ambos, resultando em uma correlação de 0,99. A validação foi realizada para um ponto do rio Tocantins com velocidades medidas via ADCP. As velocidades medidas são comparáveis às velocidades simuladas pelo modelo. Assim, foi gerada uma curva de potência entre as vazões medidas e as velocidades simuladas para o ponto que teve suas velocidades validadas, obtendo-se uma correlação de 0,96. Essa mesma curva foi utilizada para estimativas de velocidade, calculando-se a densidade energética e definindo-se a velocidade de projeto para UHEs Tucuruí igual a 2,35 m/s e Bariri 2,25 m/s. Com a velocidade de projeto definida, foram selecionados 10 pontos UHE Tucuruí 1 ponto UHE Bariri para a implantação das turbinas hidrocinéticas. As velocidades desses pontos foram determinadas com o mesmo método usado para a validação das velocidades. Os pontos foram selecionados com base no canal do reservatório de jusante Tucuruí e no final da bacia de dissipação Bariri , o qual possui as maiores profundidades e velocidades sendo convenientes para uma maior geração de energia. Considerando a profundidade do rios e a tecnologia disponível para a sua fabricação, definiu-se para o estudo de grande porte o diâmetro do rotor em 10 m e para o de médio porte 2,1 m. Com a velocidade de projeto definida, o projeto do rotor foi realizado pela metodologia BEM (Blade Element Momentum), permitindo a definição de uma curva de potência instalada da turbina em função da velocidade do rio. Em termos de energia gerada as 10 turbinas podem gerar 2,04 GWh/ano. Esses números demonstram o real potencial do aproveitamento da energia remanescente de usinas hidrelétricas. / The maximization of the performance of hydropower projects by taking advantage of the remaining energy downstream of dams via the installation of hydrokinetic turbines is feasible. In this context, two case studies of the hydroelectric power plants are presented, one of large Tucuruí in the Tocatins river, Amazonia, and another of medium size Bariri in the Tietê river, in the Southeast of Brazil.In central hydrokinetic projects, the design of the rotor diameter and velocity of the water are fundamental and depend on the depth and velocity of the river, respectively. Thus, the Saint-Venant model has been applied to these areas of studies. The calibration of the model was performed by linear regression of the measured and simulated flow rates for both, resulting in a correlation of 0.99. Validation was performed for a point on the Tocantins river using velocities measured with an acoustic Doppler current profiler (ADCP). The measured velocities are comparable to the velocities simulated by the model. Thus, a power curve was generated for the measured flow rates and the simulated velocities for the point at which the velocities were validated, thus obtaining a correlation of 0.96. This same curve was used for estimates of velocity, calculation of the energy density, and defining a design velocity for Tucuruí HPP equal to 2.35 m/s and Bariri 2.25 m/s. After the design was velocity defined, 10 points were selected Tucuruí and 1 point Bariri for the location of hydrokinetic turbines. The velocities of these points were determined with the same method used for the validation of the velocities. The points were selected based on the channel downstream of the reservoir and at the end of the Bariri dissipation basin, with the largest depth and velocity, which are characteristics favorable for greater power generation. Considering the rivers depth and available manufacturing technology, the rotor diameter was defined for the large study in 10 m and for the medium 2.1 m. After the design velocity was defined, the rotor design was implemented using the blade element method (BEM Blade Element Momentum), allowing for the definition of an installed power curve of the turbine as a function of the river velocity. In terms of generated energy, the 10 turbines can generate 2.04 GWh/year. These numbers demonstrate the potential for utilizing the remaining energy of hydroelectric plants.

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-09-24T14:29:40Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gabriel de Avila Batista - 2018.pdf: 2567575 bytes, checksum: 6cfc976ffbec0e51a1f601f6d594c3c0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-09-24T15:19:02Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gabriel de Avila Batista - 2018.pdf: 2567575 bytes, checksum: 6cfc976ffbec0e51a1f601f6d594c3c0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-24T15:19:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Gabriel de Avila Batista - 2018.pdf: 2567575 bytes, checksum: 6cfc976ffbec0e51a1f601f6d594c3c0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-07-09 / The Brazilian federal government assumes the imminence of an energy crisis. Thus, hydroelectric projects appear as a preventive response to the reduction of energy resources and to eventual socioeconomic instability arising from this problem. Therefore, it becomes pertinent to several sectors the discussion about the socioeconomic, physical and biotic aspects that are affected by the implantation of hydroelectric dams. Despite the legal, technical and scientific aspects of the brazilian Environmental Licensing (EL) process, it is part of an administrative process, and comply with protocols defined in Reference Terms (RT). Thereby their stages, including the Environmental Impact Assessment (EIA), must conform to the proposal of these documents to enable the flow of the EL process. The literature indicates shortcomings in environmental licensing processes related to EIAs, with the nature of these gaps varying from administrative, legal, technical, and scientific methods. Still in this plea, the literature also points out problems regarding the biotic aspects of environmental impact assessment. These errors lead to environmental impacts that are difficult to mitigate, since they were not predicted or evaluated during the studies. Observing these premises and considering the RT as the base of the methods used in these studies, it is possible to suppose that this document is one of the problems origins observed in the subsequent phases. Are the guidelines for the biotic environment in RTs in line with what is proposed by science? The analyzes in this study demonstrate that the scientific quality of the biotic environment protocols is low. It is known why sample – as this question answers a legal requirement too –, but it is not known the best sample targets neither the adequate way to sample, which may lead to irreversible impacts. The prognosis is disappointing, with an increase of 0.53% in quality per year, considering 1988 as the starting year, it will still take 158 years to reach the ideal. / O governo federal brasileiro assume a iminência de uma crise de energia. Assim, os projetos hidrelétricos aparecem como uma resposta preventiva à redução de recursos energéticos e à eventual instabilidade socioeconômica decorrente desse problema. Portanto, torna-se pertinente em vários setores a discussão sobre os aspectos socioeconômicos, físicos e bióticos que são afetados pela implantação de hidrelétricas. Apesar dos aspectos legais, técnicos e científicos do processo de Licenciamento Ambiental (LA) brasileiro, faz parte de um processo administrativo e cumpre os protocolos definidos nos Termos de Referência (TR). Assim, suas etapas, incluindo a Avaliação de Impacto Ambiental (AIA), devem estar em conformidade com a proposta desses documentos para permitir o fluxo do processo de LA. A literatura indica deficiências nos processos de licenciamento ambiental relacionados a AIA, com a natureza dessas lacunas variando de métodos administrativos, legais, técnicos e científicos. Nessa razão, a literatura também aponta problemas relacionados aos aspectos bióticos da avaliação de impacto ambiental. Esses problemas levam a impactos ambientais que são difíceis de mitigar, já que não foram previstos ou avaliados durante os estudos. Observando essas premissas e considerando o TR como a base dos métodos utilizados nesses estudos, é possível supor que este documento é uma das origens dos problemas observados nas fases subsequentes. As diretrizes para o ambiente biótico em TRs estão de acordo com o que é proposto pela ciência? As análises nesse estudo demonstram que a qualidade científica dos protocolos para o meio biótico nesses documentos é baixa. Sabe-se porque amostrar – já que essa pergunta responde também a um requisito legal –, mas não são conhecidos os alvos ideais de amostragem nem a forma mais adequada de amostrar, o que possibilita impactos ambientais irreversíveis. O prognóstico é desanimador, com um incremento de 0,53% de qualidade ao ano, considerando 1988 como ano de partida, ainda levaremos 158 anos para atingir o ideal.