Orientador: Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:21:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LucianadosSantos_M.pdf: 12675920 bytes, checksum: 63532a17aa12aa538936a8b7e2f0b435 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A grande quantidade de incertezas presente na modelagem de reservatórios gera riscos na previsão de comportamento de um campo de petróleo. Assim, torna-se imprescindível o ajuste de histórico, que é a calibração do modelo de simulação do reservatório com os dados dinâmicos observados, aproximando o modelo da realidade e gerando previsões mais confiáveis. Diversas metodologias surgiram para integrar a análise de incertezas com o ajuste de histórico, mas devido à complexidade do processo, algumas delas só se aplicam a casos simples. A proposta deste trabalho é aplicar os métodos desenvolvidos por Moura Filho (2006), Becerra (2007) e Maschio et al. (2010) em um caso complexo sintético, similar a um modelo real de um reservatório de petróleo e avaliá-los para propor melhorias na metodologia. A técnica consiste em utilizar as diferenças entre os dados de produção observados e os simulados para reduzir as incertezas do reservatório, calculando as probabilidades dos níveis dos parâmetros incertos. Para isso, os atributos incertos são discretizados em três níveis e é feita uma análise de sensibilidade para escolher os atributos críticos, os quais são combinados através da árvore de derivação para gerar os diferentes modelos de simulação. Com os dados históricos (medidos) e simulados destes modelos, é feita a redistribuição das probabilidades dos níveis utilizando e comparando dois métodos: o de Moura Filho e Becerra (Método 1) e o de Maschio et al. (Método 2). Os resultados deles não mostraram boa eficiência na redução das incertezas para o caso estudado, pois as curvas continuaram muito espalhadas com relação ao histórico. Sendo assim, foram criados o Método 3, utilizando as melhores práticas da formulação dos dois estudados com o objetivo de tornar a metodologia mais robusta para uso em casos reais, e o Método 4, que é uma reaplicação do Método 3 após a redefinição dos valores dos níveis dos atributos. Uma comparação dos resultados dos quatro métodos mostra a evolução da redução das incertezas. Além disso, consegue-se diminuir a dispersão dos modelos representativos, centralizando-os com relação ao histórico de produção, o que permite uma melhor previsão de produção e maior confiabilidade na análise de risco de projetos futuros / Abstract: The large amount of uncertainties in reservoir modeling increases petroleum production forecast risks. Therefore, the history matching, which refines the simulation model to closely reproduce production data, is a vital procedure once it approximates numerical models to reality providing reliable predictions. Many methodologies were developed to integrate uncertainty analysis and history matching in order to mitigate the reservoir uncertainties by using the observed data, but due to the process complexity, some of them are applicable only in simple cases. In this context, the present work aims to evaluate the application of existing methods, developed by Moura Filho (2006), Becerra (2007) and Maschio et al. (2010), in a synthetic complex model (i.e. similar to a real field) and propose new methods with some improvements to be applied in real cases of the petroleum industry. The main characteristic of these methods is the use of differences between observed and simulated data to recalculate the probabilities distribution of uncertain parameters with the purpose of reducing reservoir uncertainties. To apply the methods, the uncertainty attributes are discretized in three levels and a sensibility analysis is done to select the critical attributes, which are combined by a derivative tree generating different simulation models. With history and simulated data of these models, the redistribution of occurrence probabilities is made with different formulas: Moura Filho e Becerra (Method 1) and Maschio et al. (Method 2). These two methods are compared and their results don't show good efficiency in uncertainty reduction of the studied case, because the final curves remain widely scattered around history data. Then, two methods are proposed, Method 3, which combines the best practices of the two reviewed ones, making it robust to be used in real cases with a great number of wells and production functions to be adjusted such as water production and pressure. The second proposed one, Method 4, is a reapplication of the third method with a redefinition of attribute values in order to refine the results. A comparison of the results of the four methods shows an evolution in the uncertainty reduction. Besides that, there is a decrease in the dispersion of the representative curves, which are centralized around the history data, providing a better production forecast and greater reliability in risk analysis of future projects / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: José Ricardo Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T13:48:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_BrunoGimenez_M.pdf: 2463368 bytes, checksum: 7a65b802c5c28920eb9aaf7dd78e4ec9 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O objetivo do presente trabalho está na otimização econômica de um sistema com bomba de calor utilizado no aquecimento de água para banho em um edifício com reservatório térmico, para armazenamento de água quente. A otimização da bomba de calor envolve relações termodinâmicas, econômicas, de transferência de calor e mecânica dos fluidos, com o objetivo de obter o menor custo de aquecimento equivalente (CEA) da bomba de calor e do sistema. Dando continuidade a outros trabalhos já realizados na Unicamp, destacam-se neste trabalho a inclusão de perdas de carga na bomba de calor, maiores limites das variáveis não lineares a serem otimizadas, relações de transferência de calor mais realistas e a simulação do reservatório térmico de água, obtendo um volume compatível com a demanda do edifício e a eficiência da bomba de calor, durante sua utilização. No projeto preliminar, é utilizado o método de Substituição - Newton Raphson, obtendo as áreas iniciais de transferência de calor dos trocadores de calor (evaporador e condensador), o coeficiente de desempenho (COP), vazão do fluido refrigerante R- 134a (utilizado na bomba de calor), a potência do compressor, entre outros. No projeto otimizado, os valores obtidos na simulação anterior são considerados como estimativas iniciais no processo de otimização. Nesse processo o algoritmo de otimização escolhido é a Programação Quadrática Sequencial (SQP), disponível na função fmincon do MatLab'MARCA REGISTRADA'. Nas simulações do reservatório térmico, a estimativa de volume foi de 3 a 30 m3, obtendo a variação da temperatura para cada um dos volumes, é avaliado o menor trabalho médio do compressor da bomba de calor, com a variação de cada temperatura do reservatório, para que possa ser escolhido um volume adequado. Na finalização do projeto, são obtidos os melhores valores das áreas de troca de calor do evaporador e condensador, valor mínimo do CEA (função objetivo em questão) e volume do reservatório térmico, conforme condições de perdas de calor do sistema (reservatório e tubulação) e trabalhos de entrada, necessários em seu funcionamento / Abstract: The purpose of this work is the economic optimization of a system with heat pump used to heat water for bathing in a building with a thermal reservoir for hot water storage. Optimization of heat pump involves thermodynamic relations, economics, heat transfer and fluid mechanics, in order to obtain the lowest cost of heating equivalent (CEA) and heat pump system. Continuing to other work already done at Unicamp, stands out in this work to include pressure losses in the heat pump, higher limits of non-linear variables to be optimized, relations of heat transfer and more realistic simulation of the thermal reservoir water obtaining a volume compatible with the demand of the building and the efficiency of the heat pump during its use. In the preliminary design, the method is used Substiution - Newton Raphson, getting the initial areas of heat transfer of heat exchangers (evaporator and condenser), the coefficient of performance (COP), flow of refrigerant R-134a (used in Heat pump), the compressor power, among others. In the optimized design, the values obtained in previous simulation as initial estimates are considered in the optimization process. In this case the optimization algorithm chosen is the Sequential Quadratic Programming (SQP), available in the MatLab'TRADE MARK' function fmincon. In simulations of the thermal reservoir, the estimated volume was 3 to 30 m3, resulting temperature variation for each of the volumes is the lowest rated working medium of the heat pump compressor, with the temperature variation in each reservoir, can be chosen so that a suitable volume. At project completion, the best values are obtained from the areas of heat transfer from the evaporator and condenser, the minimum value of CEA (objective function in question) and the thermal reservoir volume, as conditions of heat losses from the system (tank and piping) and work input required for its operation / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Denis Jose Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T08:59:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_JoseAugustoMartinsdos_M.pdf: 1000620 bytes, checksum: e7414ef45a888ba660233f4bfc4e9686 (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:05:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5628_1.pdf: 8401604 bytes, checksum: 7c715798ff8a6bc5984d2225ed803778 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Esta dissertação objetivou estudar a estratigrafia física dos depósitos carbonáticos aflorantes na Bacia do Araripe, para auxiliar na predição da qualidade de reservatórios análogos em subsuperfície. Os seguintes métodos foram aplicados: trabalhos de campo na área para seleção dos afloramentos, e consecutivas descrições estratigráficas e sedimentológicas, obtenção de fotografias, coleta de amostras, identificação e medição de estruturas deformacionais (falhas e fraturas), aquisição de dados de GPR. Trabalhos de laboratório para correlação estratigráfica, petrografia e processamento das informações. A Formação Crato apresenta fácies típicas de lagos com margens do tipo rampa de baixa energia, depositadas num trato de sistema lacustre transgressivo. As unidades carbonáticas representam ciclos de ordem de tempo menor. Três eventos deformacionais a afetaram. O primeiro (D1) de caráter distensivo gerou microfalhas normais (ENE e NW), loop beddings e slumps, resultantes de pequenos pulsos sísmicos. Estas microestruturas são observadas em alguns níveis pouco espessos dentro das unidades carbonáticas. O segundo evento (D2) de caráter compressivo gerou falhas reversas, mergulhando para SW e NE, que cortam toda a unidade carbonática C6, e representa uma inversão tectônica na bacia, que resultou num forte rebaixamento do nível do lago e provavelmente na deposição dos evaporitos da Formação Ipubi. O último evento (D3) é de caráter distensivo e reativou as falhas geradas em D2 como falhas normais. Ocorrem também fraturas, fechadas ou abertas, algumas delas preenchidas por calcita. Os dados de GPR obtiveram uma qualidade muito boa. A ausência de estruturas rúpteis não permitiu seu reconhecimento na linha adquirida. Acredita-se que estas poderão ser reconhecidas com facilidade em afloramentos onde sejam reconhecidas com mais frequência.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:40Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6911_1.pdf: 8401604 bytes, checksum: 7c715798ff8a6bc5984d2225ed803778 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2003 / Esta dissertação objetivou estudar a estratigrafia física dos depósitos carbonáticos aflorantes na Bacia do Araripe, para auxiliar na predição da qualidade de reservatórios análogos em subsuperfície. Os seguintes métodos foram aplicados: trabalhos de campo na área para seleção dos afloramentos, e consecutivas descrições estratigráficas e sedimentológicas, obtenção de fotografias, coleta de amostras, identificação e medição de estruturas deformacionais (falhas e fraturas), aquisição de dados de GPR. Trabalhos de laboratório para correlação estratigráfica, petrografia e processamento das informações. A Formação Crato apresenta fácies típicas de lagos com margens do tipo rampa de baixa energia, depositadas num trato de sistema lacustre transgressivo. As unidades carbonáticas representam ciclos de ordem de tempo menor. Três eventos deformacionais a afetaram. O primeiro (D1) de caráter distensivo gerou microfalhas normais (ENE e NW), loop beddings e slumps, resultantes de pequenos pulsos sísmicos. Estas microestruturas são observadas em alguns níveis pouco espessos dentro das unidades carbonáticas. O segundo evento (D2) de caráter compressivo gerou falhas reversas, mergulhando para SW e NE, que cortam toda a unidade carbonática C6, e representa uma inversão tectônica na bacia, que resultou num forte rebaixamento do nível do lago e provavelmente na deposição dos evaporitos da Formação Ipubi. O último evento (D3) é de caráter distensivo e reativou as falhas geradas em D2 como falhas normais. Ocorrem também fraturas, fechadas ou abertas, algumas delas preenchidas por calcita. Os dados de GPR obtiveram uma qualidade muito boa. A ausência de estruturas rúpteis não permitiu seu reconhecimento na linha adquirida. Acredita-se que estas poderão ser reconhecidas com facilidade em afloramentos onde sejam reconhecidas com mais frequência

Orientador: Denis Jose Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T22:19:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PedrosoJunior_Carlos_M.pdf: 3812702 bytes, checksum: e659e4fb4be798c69cdb344283f4606a (MD5) Previous issue date: 1999 / Mestrado

A usina hidrelétrica Luis Eduardo Magalhães situada no Estado do Tocantins entre os municípios de Miracema do Tocantis e Lajeado é uma das maiores obras civis no país construída com recursos da iniciativa privada. A barragem apresenta 2.100 m de comprimento e vertedouros com 14 vãos e capacidade para escoar 49.870 m3/s de água. O reservatório encontra-se em área de cerrado com pouca fitomassa, baixo tempo de retenção (24 dias) e morfometria pouco complexa. A usina apresenta um circuito de geração com cinco casas de força e capacidade para abrigar cinco turbinas tipo Kaplan, com potência nominal de 170 MW e cinco grupos geradores de 190 MVA. Os estudos foram desenvolvidos no médio rio Tocantins na área de influência da UHE Lajeado (rio Tocantins e seus principais tributários) no período de fevereiro/99 a agosto/2001 e durante a fase de enchimento do reservatório, de setembro/01 a fevereiro de 2002, a partir da análise de 33 variáveis (temperatura do ar e da água; OD; transparência; turbidez; profundidade; cor; pH; condutividade; oxigênio consumido; DBO; cálcio, magnésio, sódio, potássio, cloreto, ferro total, dureza total, nitrato, nitrito, amônia, fosfato solúvel reativo, sílica reativa; alcalinidade total, sólidos em suspensão (totais, orgânicos e inorgânicos); fósforo total, nitrogênio total, coliformes totais, coliformes fecais, clorofila-a total, fitoplâncton e zooplâncton), além de perfis verticais na fase de enchimento, com o objetivo de caracterizar ecológica e limnologicamente o rio, bem como estudar as respostas das principais variáveis físicas, químicas e biológicas nos mecanismos básicos de funcionamento dos sistemas aquáticos da área, durante a construção da barragem e enchimento do reservatório, subsidiar os sistemas de suporte à decisão gerencial ligados à operação da usina, bem como o processo de educação e capacitação de recursos humanos. A estimativa da carga ) externa afluente ao reservatório baseou-se no modelo de Jorgensen & Vollenweider (1988), a partir das contribuições de nitrogênio e fósforo, com base nos dados de geologia e uso do solo da bacia, precipitação, efluentes domésticos e tributários. A carga interna foi obtida a partir das concentrações totais dos referidos nutrientes em função do volume do reservatório e a carga efluente foi obtida através das concentrações de jusante da barragem em função da vazão defluente. Os modelos adimensionais para as condições do reservatório na fase de enchimento foram calculados segundo; Imberger & Petterson, 1990; Leman et al, 1995 e Salençon & Thébaut, 1997. As análises indicaram diferenças na qualidade da água do rio Tocantins em relação aos seus tributários, tais como no pH, na alcalinidade total, na dureza total, na condutividade e na temperatura. O rio Tocantins apresentou-se como um rio de águas alcalinas, de elevada condutividade, com altos teores de cálcio e magnésio e grande diversidade planctônica, enquanto os tributários apresentaram-se mais ácidos, com baixa condutividade, elevadas concentrações de sódio, potássio e cloreto e temperatura mais baixa de suas águas, provavelmente devido a maior proteção ciliar. Na fase de enchimento os estudos demonstraram a formação de três compartimentos no reservatório, sendo dois deles C1 (Lajeado) e C2 (Palmas-Porto) estratificados termicamente e quimicamente, com formação de termoclimas resultantes do aquecimento térmico diurno. O terceiro compartimento - C3 a partir da região de montante da Ilha do Cachimbo, nas proximidades do ribeirão Conceição (Porto Nacional/Brejinho de Nazaré) é mais sujeito à ação do vento e comporta-se ainda como ambiente lótico. Durante esta fase a relação N:P apresentou variações acentuadas. O aumento de Ptotal é devido à decomposição da matéria orgânica afogada, da contribuição de fontes pontuais e não pontuais de resíduos domésticos e de outras origens, tais como abatedouros, criação de animais e diversas outras fontes. Como conseqüência do aumento do fósforo no reservatório, iniciou-se um processo de eutrofização, promovido também pela anoxia no fundo e pela redissolução do fósforo a partir da camada anóxica. Esse processo de eutrofização produziu florescimentos de Microcystis aeroginosa e Cylindrospermopsis raciborski. A aplicação dos números adimensionais na fase de enchimento mostrou que no reservatório da usina hidrelétrica do Lajeado, a ação do vento e o aquecimento térmico de superfície (radiação solar) são funções de força importantes na determinação dos mecanismos de funcionamento deste sistema determinando períodos de estabilidade e mistura que precisam ser monitorados. Os resultados sinalizam a necessidade de um gerenciamento integrado e preditivo como suporte às decisões técnico-administrativas. Do ponto de vista administrativo-gerencial o município de Palmas deverá trabalhar em parceria com os municípios de Lajeado e Porto Nacional e este último por sua vez, como o município de Brejinho de Nazaré, a partir dos Comitês Integrados de Bacia. Do ponto de vista ambiental, atenção especial deverá ser dada ao monitoramento de eutrofização e dos processos de estratificação em instalação nos compartimentos C1 e C2. / The Luis Eduardo Magalhães Hydroelectric Dam, located in Tocantins State between the municipalities of Miracema do Tocantins and Lajeado, is one of the largest constructions made with private funding in Brazil. The dam is 2,100 meters long with 14 spillways that have a discharge capacity of 49,870 m3/sec. The reservoir has a residence time of 24 days, a maximum depth of 35 m, and an average depth of 3 m. Five generating units with Kaplan turbines of nominal power of 170 MW and generators of 190 MVA compose the power station. This study was developed on the middle Tocantins River in the area of influence of the Lajeado UHE (Tocantins River and its tributaries) during the period ofFebruary 1999 to August 2001 and during the filling ofthe reservoir from September 2001 to February 2002. Thirty-three variables were measured: air and water temperatures, dissolved oxygen, transparency, turbidity, depth, color, pH, conductivity, oxygen deficit, biochemical oxygen demand, calcium, magnesium, sodium, potassium, chloride, total iron, total hardness, nitrate, nitrite, ammonia, reactive soluble phosphate, reactive silica, total alkalinity, suspended solids (total, organic and inorganic), total phosphorus, total nitrogen, total colliforms, fecal colliforms, phytoplankton, and zooplankton in vertical profiles. The objectives of this study were to characterize the ecology and limnology of the river/reservoir system and to study the physical, chemical, and biological responses of this system during the construction of the dam and the filling of the reservoir in order to provide information for decision-making linked to the operation of the hydroelectric project. Estimates of extemalloading of the reservoir were based on the model of Jorgensen and Vollenweider (1988) using nitrogen and phosphorus fluxes and data of geology, land use, rainfall, domestic effluents, and tributaries. The intemal loading was obtained from total concentrations of the above nutrients in function of the reservoir volume, and the outflow was determined by concentrations and discharge just downstream of the damo Non- dimensional models for the filling phase of the reservoir were calculated according to Imberger and Petterson (1990), Lerman et al., 1995, and Salençon and Thébault (1997). Water quality differed between the Tocantins River and its local tributaries. The Tocantins River has alkaline waters with high conductivity, high calcium and magnesium concentrations, high planktonic diversity, while its local tributaries are more acid with low conductivity and higher concentrations of sodium, potassium, and chloride. The temperatures of the tributaries are lower than that of the Tocantins River, probably due to proportionally greater forest cover along their margins. The filling of the reservoir produced three distinct limnological regions. Two of them, C 1 and C2, exhibit thermal and chemical stratification with the formation of diurnal thermoclines. The third region, C3, is located upstream of Cachimbo Island near Porto Nacional/Brejinho de Nazaré and is affected by wind action so that it still responds as a lotic environment. During the filling phase the N:P relationship varied greatly. Total P increased due to decomposition of submerged organic matter, point and non-point sources of domestic residues, such as sewage, slaughterhouses, animal raising. As a consequence of the P increase in the reservoir, eutrophication began, accelerated by anoxic bottom conditions, which promoted liberation of P from submerged soils. This eutrophication process produced blooms of Microcystis aeroginosa and Cylindrospermopsis raciborski. Non-dimensional analysis of the filling phase showed that wind and solar heading of surface waters are important forcing functions that control stratification and mixing regimes in the Reservoir. These results illustrate the necessity of integrated and predictive management of the reservoir. From an administrative perspective, the Municipality of Palmas should work with the Municipalities of Lajeado and Porto Nacional, and the latter with the Municipality of Brejinho de Nazaré via integrated basin committees. From an environrnental perspective, special attention should be given to monitoring eutrophication and stratification in sections C1 and C2 of the reservoir.

O objetivo principal desta pesquisa foi estudar a produção primária na Represa de Bariri, que é a segunda do sistema do Médio Tietê. Para atingirmos o objetivo proposto, as coletas foram realizadas em duas estações de amostragem M1, na zona limnética, e M2, na zona litorânea, nos meses de fevereiro, abril, julho e setembro de 1998. A produtividade primária da comunidade fitoplanctônica foi determinada através do método do oxigênio dissolvido. Os valores da produtividade primária líquida da comunidade fitoplanctônica na zona limnética variaram de 122 mgO2.m-2.h-1 (abril) a 2093 mgO2.m-2.h-1 (julho), enquanto que na zona litorânea, variaram entre 157 mgO2.m-2.h-1 (abril) a 861 mgO2.m-2.h-1 (fevereiro). A respiração na comunidade na zona limnética variou entre 18 a 376 mgO2.m-2.h-1 (fevereiro) e na zona litorânea, variou de 0 (abril) a 211 mgO2.m-2.h-1 (fevereiro). A menor produtividade primária, observada em abril, coincidiu com uma menor biomassa. Provavelmente, o fósforo foi o principal fator limitante da produtividade primária nos outros meses de estudos. A proliferação da S estrategista Microcystis spp em fevereiro, nas zonas limnética e litorânea e julho na zona limnética, foi associada à maior estabilidade da coluna d\'água desses períodos. Nas coletas de julho nas zonas litorâneas, abril e setembro, nas zonas limnética e litorânea, houve maior participação de espécies R e C estrategistas, como Rhodomonas lacustris, Auacoseira granulatagranulata, Chlamydomonas spp, Cryptomonas brasiliensis, Cryptomonas tetrapyrenoidosa, Anabaena spiroides e Anabaena circinalis. / Temporal and spacial variations of phytoplankton primary production in Bariri Reservoir (22º06\'S and 48º45\'W, São Paulo State, Brazil) were evaluated by in situ observations in two different areas: one in the limnetic zone (M1) and other in the littoral zone (M2) in February, April, July and September 1998. The phytoplankton primary productivity was determined by the dissolved oxigen method. The values of net primary productivity of the phytoplankton community in M1 varied from 122 mgO2.m-2.h-1 (April) to 2093 mgO2.m-2.h-1 (July), and M2, varied from 157 (April) to 861 mgO2.m-2.h-1 (February). The community respiration M1, varied from 18 (April) to 376 mgO2.m-2.h-1 (February) and M2, varied from zero (April) to 211 mgO2.m-2.h-1 (February).The lowest primary productivity, obtained in April, coincided with the lowest biomass. Probably, phosphorus was the main limitation of the primary productivity on the others study months. The bloom of Microcystis spp (S strategist) in February M1 and M2 and July M1 was related to water column more stable in these periods. In July M1, April M1 and M2 and September M1 and M2, the R and C strategists predominated, such as Rhodomonas lacustri, Aulacoseira granulata granulata, Chlamydomonas spp, Cryptomonas brasiliensis, Cryptomonas tetrapyrenoidosa, Anabaena spiroides and Anabaena circinalis.

A água doce é um recurso mineral finito e essencial para sustentar a vida na terra. Para um bom gerenciamento dos recursos hídricos em uma bacia hidrográfica é importante que se conheça a curva Cota-Área-Volume (CAV) dos reservatórios. Concessionárias de energia e empresas públicas se pautam nesta relação em suas tomadas de decisões considerando os usos múltiplos que os reservatórios apresentam atualmente. Devido ao processo de assoreamento que o reservatório apresenta, é necessário que esta relação seja atualizada com certa frequência, tendo como base os levantamentos batimétricos atualizados. Entretanto, quanto maior o espaçamento entre as seções batimétricas maiores são as falhas que a modelagem do terreno apresenta e maiores os erros que as curvas CAV apresentam. Este estudo visa aprimorar os procedimentos realizados para modelagem de dados batimétricos em reservatórios, apresentando o método denominado Inserção de Malha de Pontos (IMP), que gera uma malha de pontos entre as seções levantadas corrigindo os efeitos de borda gerados pelo interpolador TIN. Com o intuito de otimizar e reduzir o tempo de obtenção dos resultados também é apresentada a ferramenta computacional CAV-NH, desenvolvida em linguagem Python, que utiliza a biblioteca do Arcgis 9.3 para realizar a modelagem do terreno e calcular a curva CAV como resultado final. Para a avaliação e validação do método foi realizada uma batimetria detalhada do reservatório do Lobo-SP, com intervalos entre as seções batimétricas de 10 metros, a qual foi comparada com diferentes espaçamentos até o intervalo de 600 metros. O método também foi aplicado aos reservatórios de Bariri e Ibitinga para a verificação de sua eficácia. Para todos os 1830 casos analisados houve uma melhora significativa na precisão, tendo uma redução no erro do volume calculado maior que 50% para o caso do distanciamento de 200 metros entre as seções, para a cota 703 metros. As análises indicam que o método IMP provê uma modelagem mais condizente com o relevo do terreno de fundo, obtendo-se uma maior acurácia e possibilitando a diminuição do trabalho de coleta de dados em campo sem prejudicar o cálculo do volume do reservatório. O CAV-NH foi utilizado em todas as simulações e se mostrou uma ferramenta de fácil utilização, proporcionando uma maior agilidade em todo processo. Conclui-se que o método IMP juntamente com a ferramenta computacional CAV-NH são importantes contribuições para a definição de uma curva Cota-Área-Volume de qualidade, sendo esta de grande importância para sistemas de suporte à decisão e para um bom gerenciamento dos recursos hídricos. / Freshwater is a finite mineral resource and essential for sustaining life on earth. For proper water resource management in the watershed, it is important to know the reservoirs Elevation-Area-Volume (EAV) curve. Energy companies and government agencies use this curve for their decision-making, considering the multiple uses of the reservoirs. Due to the reservoir sedimentation process, it is necessary to update this curve frequently, based on the bathymetric surveys. However, a greater space between transects causes failures in the terrain model and also in the EAV curve. This study aims to improve the procedures used for modeling reservoir survey data, introducing the method called Insertion of Mesh Points (IMP), that generates a mesh of points between transects correcting the edge effects caused by TIN interpolation. In order to optimize and reduce work time for obtaining the results, a computational tool CAV-NH, which was developed in Python language, is also presented. It employs the Arcgis 9.3 library to generate the terrain model and obtain the EAV table. For the evaluation and validation of the method, a detailed bathymetry of the Lobo reservoir was carried out, with 10 meter intervals of survey lines, which was compared with different survey lines spacing up to 600 meters. To verify its effectiveness the method was also applied to Bariri and Ibitinga reservoirs. For all 1830 cases analyzed there was a significant accuracy improvement. For the case of 200 meter line spacing and 703 meters elevation, the error of volume obtained was reduced by more than 50%. The analysis showed that the IMP method provides a terrain model more suited, resulting in greater accuracy and allowing the work reduction of reservoir survey without affecting the volume calculation. The CAV-NH was used in all simulations and proved an easy tool to use, providing greater agility in the whole process. It is concluded that the IMP method and the computational tool CAV-NH are important contributions to achieve a quality relationship of elevation-area-volume.

Neste trabalho foi realizada a coleta de imagens de um trecho da área seca da UHE Álvaro de Souza Lima (Bariri – SP) e do lago da UNISINOS (São Leopoldo – RS), com câmeras e sensores, embarcados em RPAS (sistemas aéreos remotamente pilotados). As imagens resultantes foram processadas através da técnica estrutura do movimento (SfM), gerando ortomosaicos e modelos digitais de terrenos (MDTs). Pontos de checagem observados nestas imagens foram comparados com seus homólogos, obtidos por meio de posicionamento global diferencial no modo RTK. Testes estatísticos para verificação de hipóteses prévias de independência, aleatoriedade e normalidade, bem como, cálculos estatísticos e testes de inferência estatística foram realizados nas discrepâncias horizontais e verticais de ambos os produtos cartográficos. A verificação da exatidão vertical foi realizada somente nos produtos MDTs, a partir de feições de controle. O objetivo principal foi avaliar produtos cartográficos digitais gerados a partir de imagens coletadas por RPAS, quanto aos requisitos mínimos de exatidão geométrica para atendimento às leis estabelecidas pelos órgãos reguladores de energia elétrica. As discrepâncias horizontais observadas no ortomosaico da Unidade Hidroelétrica de Bariri apresentaram independência, não aleatoriedade e distribuição normal. Já para as discrepâncias verticais, foram independentes, aleatórias e normais. O teste t Student revelou tendência na posição horizontal e não tendência na vertical. O desvio padrão e o RMSE horizontais foram confrontados com o Padrão de Exatidão Cartográfica brasileiro através do teste Qui quadrado, indicando que os produtos têm precisão horizontal na escala 1:2000 (classe C) e, o MDT, na escala 1:10.000 (classe C), ambos com 95% de confiança e 22 e 19 graus de liberdade, respectivamente. A comparação entre MDTs conduziu a resultados semelhantes, porém demostrou que maiores discrepâncias ocorreram devido a fraca sobreposição de imagens. Para os produtos do lago UNISINOS, as discrepâncias cumpriram as hipóteses de independência e aleatoriedade. Porém, a normalidade não foi constatada pelo teste de Shapiro-Wilk. No entanto, através do teste U de Mann-Whitney, os produtos obtidos via sensor apresentaram semelhanças entre os pontos amostrados e seus homólogos. Através do teste direcional, os ângulos de direção foram medidos e caracterizaram a tendência horizontal para os ortomosaicos da UHE e do lago UNISINOS. Os resultados demonstraram que o mapeamento através de imagens via sensores embarcados em RPAS e processadas por SfM apresentaram exatidão posicional para integração com cartas de outras fontes, nas mesmas escalas. Portanto, estes produtos possibilitam a atualização de dados cartográficos para atender as demandas legais imputadas aos operadores de reservatórios. / In this work, the image collection was carried out on a stretch of dry area of the Alvaro de Souza Lima UHE (Bariri - SP) and of the UNISINOS lake (São Leopoldo) by cameras and sensors embedded in RPAS (Remotely Piloted Aerial System). The resulting images were processed using the Struture from Motion (SfM) technique in order to generate ortomosaicos and Digital Terrain Models (MDTs). Checkpoints observed in these images were compared with their counterparts obtained through differential global positioning in the RTK mode. Statistical tests for checking previous hypotheses of independence, randomness and normality, as well as statistical calculations and inference tests were conducted in the EN and h discrepancies of both cartographic products. The vertical accuracy verification was performed only in the MDTs products, from control features. The main objective of this work was to evaluate of digital cartographic products generated from photogrammetry collected by RPAS, with regard to the minimum requirements of geometric accuracy for fulfillment of the laws established by electric power regulatory agencies. The discrepancies observed in the orthomosaic of the Bariri Hydropower Plant exhibited independence, non randomness and normal distribution. However, for the MDT, these were independent, random, and normal. Students t-test showed a trend in the horizontal position and a non-trend in the vertical position. The horizontal standard deviation and RMSE (root mean square error) were analyzed according to the PEC-PCD Standard by the Chi-squared test, indicating that the orthomosaic fits at the 1:2,000 scale (class C), and the MDT, fits at the 1:10,000 scale (class C), both with a 95% confidence level and with degrees of freedom of 22 and 19, respectively. The comparison between MDTs leads to similar results, but showed that the largest discrepancies occur due to the weak overlap of the images. For the UNISINOS lake products, the discrepancies fulfilled the previous hypotheses of independence and randomness. But, the normality was not verified by the Shapiro-Wilk test. However, using the Mann-Whitney U test, the cartographic products obtained from a sensor showed similarities between the sampling points and their counterparts. By the directional test, it was measured the azimuth angles which characterizes the horizontal trend for the UHE and UNISINOS lake orthomosaics. The results demonstrated that the mapping by using images collected from sensors embedded in RPAS and processed through SfM presents positional accuracy for integration with maps from other sources, on the same scales. And therefore allows the updating of cartographic data map to meet the legal demands attributed to the reservoir operators.