Maciços rochosos em projetos hidrelétricos: proposta de classificação geomecânica

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Estabilizador de sistemas de potência digital aplicado a uma unidade geradora da UHE de Tucuruí

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e resultados de testes de campo de um estabilizador de sistemas de potência (ESP) digital, destinado ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas interligados. Os testes experimentais foram efetuados em uma das unidades hidrogeradoras, de 350 MVA, da UHE de Tucuruí. A lei de controle amortecedor do ESP digital foi embarcada em um sistema de hardware baseado em um controlador digital de sinais (DSPIC 30f5011). A estrutura da lei de controle é na forma canónica RST, de tempo discreto, sendo os parâmetros do controlador calculados através da técnica de deslocamento radial de pólos. Para fins de projeto, a dinâmica da planta, no ponto de operação considerado, foi representada por um modelo paramétrico, o qual foi estimado a partir de dados medidos em campo. Os resultados experimentais mostraram um excelente desempenho do ESP digital no amortecimento de um dos modos eletromecânicos observável na UHE de Tucuruí.

Modelagem de objetos tridimensionais para um ambiente interativo de instruções técnicas virtuais

Esta dissertação aborda metodologias de criação de objetos tridimensionais destinados a ambientes virtuais interativos, contextualizando as principais técnicas de implementação computacional envolvidas no processo. Foi utilizado como estudo de caso o Sistema de Instruções Técnicas Virtuais, desenvolvido pelo Laboratório de Realidade Virtual (LaRV) da Universidade Federal do Pará (UFPA) para as Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A (Eletronorte), como recurso de treinamento e simulação de procedimentos de manutenção e operação da Usina Hidrelétrica de Tucuruí.

Projeto e implementação de um sistema de autoria para animações, simulações e treinamentos em realidade virtual

Esta dissertação apresenta o projeto, desenvolvimento e implementação de um software para criação de animações, simulações e treinamentos de processos e instruções técnicas industriais, destacando também a arquitetura utilizada para sua implementação. O software apresentado permite a geração de animações, textos, sons e interações, fornecendo ferramentas de criação, visualização e supervisão da simulação com o uso de Realidade Virtual em três dimensões. A dissertação trata ainda do uso prático do software através de um estudo de caso com simulações 3D de processos industriais reais de uma usina de geração de energia elétrica. Este estudo também contribui para as áreas de treinamento em realidade virtual e sistemas de autoria 3D ao apresentar conceitos inovadores na área de supervisão automática, mostrando também uma possível estrutura de componentes de software para uso nas áreas citadas. Pode-se destacar ainda a revisão de tecnologias semelhantes à proposta neste trabalho, visando à identificação de influências, melhorias e inovações nas áreas de autoria 3D e treinamento.

Implementação e testes de campo de um ESP digital

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento e os resultados da implementação e testes em campo de um estabilizador de sistema de potência (ESP) projetado com técnica de controle digital para fins de amortecimento de modos de oscilação eletromecânica observáveis em sinais de potência elétrica medido em uma unidade hidro-geradora, de 350 MVA da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. É apresentada e aplicada a metodologia de identificação de modelos paramétricos lineares do tipo auto regressivo com entradas exógenas (ARX), para estimação de modelos com capacidade de capturar a informação relevante (amortecimento e freqüência natural) dos modos eletromecânicos dominantes do sistema. De posse do modelo paramétrico ARX, é efetuada então a síntese da lei de controle digital amortecedor para o ESP, através da técnica de deslocamento radial dos pólos da função de transferência de malha fechada. Para a síntese da lei de controle digital, utilizou-se uma estrutura canônica do tipo RST. Para os testes de campo, a lei de controle amortecedor do ESP digital foi codificada em linguagem C e embarcada em um protótipo cujo hardware é baseado em microcontrolador modelo DSPIC 30F3014, o qual incorpora um grande número de periféricos para aquisição e comunicação de dados. Para avaliar o desempenho do ESP digital desenvolvido, testes experimentais foram realizados em uma unidade geradora de 350 MVA da casa de força número 1, da UHE de Tucuruí. O estabilizador desenvolvido atua através da modulação da referência de tensão do regulador automático de tensão da respectiva unidade geradora, de acordo com as oscilações observadas através da medida de potência elétrica no estator do gerador. Os resultados de testes de campo mostraram um excelente desempenho do ESP digital no amortecimento de um modo eletromecânico, de freqüência natural de aproximadamente 1,7 Hz, observado nos teste de campo realizado.

O estudo da influência do ciclo de partidas e paradas no estator de geradores síncronos

Os geradores síncronos se submetem a diferentes situações de paradas para desligamento forçado, desligamento por condições externas, desligamento programado para manutenção corretiva e preventiva. As diferentes variações de temperatura em que se submete o gerador síncrono, precisamente, ao seu estator, afeta o seu isolamento, que não acompanha essas constantes variações, devido ter um coeficiente de dilatação diferente. No presente trabalho busca-se identificar uma tendência de progressão do envelhecimento do isolamento de seus enrolamentos estatóricos em máquinas que sofrem repetitivas partidas e paradas e que ficam com sua reserva de energia desligada por muitas horas. O estudo foi aplicado nos cinco geradores síncronos da usina hidrelétrica de Balbina, pertencente ao grupo Eletrobrás, que apresenta tal problema. Esse estudo vem comprovar os ensaios de análise de descargas parciais dos geradores síncronos realizados periodicamente para diagnosticar problemas nos seus enrolamentos estatóricos que apresentam diferentes magnitudes e confirmar a hipótese de que máquinas que apresentam maiores magnitudes de descargas parciais em seus estatores são as que se submetem maiores quantidades de partidas e paradas e horas com energia de reserva desligada.

Análise de um regulador de velocidade digital para a Usina Hidroelétrica de Curuá-Una

Analisa uma proposta de um controlador digital para o regulador de velocidade da Usina Hidroelétrica de Curuá-Una, utilizando duas estratégias de projeto, a estratégia indireta com o projeto do controlador sendo feito no plano contínuo e depois discretizado e a estratégia direta, em que o controlador é projetado inteiramente no plano discreto. O conhecimento gerado no simulador é de grande importância, pois é uma das grandes ferramentas para avaliar o comportamento dos controladores digitais propostos, em ambiente seguro. O estudo dos controladores também permite uma substituição de equipamentos antigos, com produção descontinuada, por equipamentos novos que permitem a confecção de controladores modernos, digitais e inteligentes, que proporcionam uma substituição de técnicas antigas de controle por estratégias avançadas de controle, maximizando o rendimento do sistema em condições adversas de operação. O trabalho levanta as diferenças, vantagens e desvantagens de cada controlador, com o objetivo de auxiliar na escolha do controlador mais adequado para projetos de controladores avançados: tipo um controle adaptativo, controle fuzzy ou controle neural. As dificuldades de projeto e os resultados das simulações foram os principais indicadores na avaliações dos dois RV digitais projetados. De uma forma geral o RV digital direto apresentou melhor desempenho, estabilidade e menor esforço computacional, entretanto, o RV digital indireto mostrou desempenho similar, menor degradação devido às não linearidades e ao menor esforço de projeto.

Efeito da fragmentação e o isolamento da paisagem na riqueza e composição de espécies de lagartos no Reservatório de Tucuruí, Pará

Apesar de vários trabalhos publicados para a região tropical demonstrando o efeito da fragmentação florestal e o isolamento da paisagem na comunidade biótica, a maioria destes, foi realizada em regiões continentais. Os impactos da fragmentação e o isolamento da paisagem resultante da criação de reservatórios artificiais de usinas hidrelétricas ainda são pouco estudados na Amazônia. Este estudo foi realizado em fragmentos ('ilhas") remanescentes de floresta ombrófila, formadas pela construção da Hidrelétrica de Tucuruí, no estado do Pará com o objetivo de comparar as ilhas nas duas margens do reservatório em relação ao tamanho total, tamanho da área nuclear (core area) , forma geométrica (total de borda balanceado pela área da ilha) e grau de isolamento a fim demonstrar o papel das mesmas para a conservação da biota local e em escala local avaliar a riqueza, abundância e composição de espécies da comunidade de lagartos em 12 "ilhas" do reservatório em relação ao tamanho, grau de isolamento e posição das ilhas no reservatório. Para o estudo em escala da paisagem foram escolhidas 199 ilhas nas duas margens no limite da Área de Proteção Ambiental de Tucuruí usando imagem de satélite de 2005. O tamanho das ilhas analisadas varia de 3 a 1768 hectares , sendo que 40% delas com menos 10 hectares . As ilhas têm uma perda significativa, variando de 22% a 100%, de área total, em função do efeito de borda. Não houve diferença significativa no tamanho total, tamanho da área nuclear e total da borda I')as ilhas em relação á margem do reservatório. Contudo, as ilhas da margem esquerda têm maior grau de isolamento em relação das ilhas da margem direita. A maioria das ilhas analisadas no reservatório de Tucuruí tem tamanhos pequenos, alta perda de área total em função do efeito de borda, formato irregular o que aumenta o potencial do efeito de borda e alto grau de isolamento. Em escala local a comunidade de lagartos foi amostrada em cinco campanhas de campo realizadas entre janeiro e julho de 2005, através de transectos e armadilhas de queda. As áreas inventariadas foram selecionadas com base no tamanho, grau de isolamento e posição na margem do reservatório. Foram registrados 837 indivíduos de lagartos, distribuídos em 16 espécies. As espécies mais abundantes foram Gonatodes humeralis e Coleodactylus amazonicus (Gekkonidae). A amostragem realizada nas cinco campanhas foi suficiente para determinar a riqueza total das ilhas amostradas, correspondendo a 84% do número de espécies de acordo com o estimador Jacknife 1. Houve diferença significativa na riqueza de espécies de lagartos entre as campanhas realizada sendo a riqueza maior obtida a partir da 38 campanha de campo, em abril-maio de 2005. Não houve diferença significativa na riqueza de espécies e no número de indivíduos de lagartos em relação à margem do reservatório. Houve diferença significativa e positiva da riqueza de espécies de lagartos em relação ao tamanho da ilha. Não houve diferença significativa na abundância de lagartos em relação ao tamanho das ilhas. Houve diferença significativa entre a riqueza de lagartos em relação ao isolamento da ilha, sendo esta menor nas ilhas mais isoladas. Não houve diferença significativa entre a abundância de lagartos em relação ao isolamento da ilha. Não houve diferença significativa da riqueza de espécies em relação à abertura do dossel e ao volume de serrapilheira. Houve diferença significativa e positiva entre a riqueza de espécies em relação à densidade de troncos caídos e de árvores vivas. Não houve diferença significativa da abundância de indivíduos em relação aos parâmetros de estrutura da vegetação analisados neste estudo. Não houve diferença na composição de espécies da comunidade de lagartos nas ilhas em relação às margens do reservatório, indicando que o rio Tocantins não é uma barreira geográfica para a distribuição deste grupo.

Saúde e projetos de desenvolvimento na Amazônia: o caso das hidrelétricas

O objetivo do presente trabalho é analisar alguns determinantes dos problemas de saúde decorrentes da implantação de hidrelétricas na Amazônia, tendo como referência a Hidrelétrica de Tucuruí, localizada no estado do Pará, Brasil. O presente artigo apresenta diferentes concepções sobre o processo saúde-doença; além de analisar as etapas de implantação de projetos hidrelétricos ressaltando alguns riscos para a saúde da população. A autora conclui o trabalho ressaltando que o setor elétrico não deve deteriorar o quadro sanitário e que sejam feitos investimentos em saúde em todas as etapas desses projetos para minimizar os efeitos deletérios sobre a saúde da população.

Redes de distribuição de energia e desenvolvimento regional na Amazônia Oriental

Há no senso comum a visão que disponibilidade de energia está associada à crescimento econômico, ou mesmo, com desenvolvimento local/regional. A questão a ser abordada neste artigo é a relação entre a expansão das redes de distribuição de energia elétrica e das demais redes logísticas com o desenvolvimento regional. Particularmente, relacionamos mudanças no tamanho das cidades e a evolução da estrutura de consumo de energia, tomadas como os principais indicadores dessa relação, de modo a entrever algumas tendências de reestruturação sócio-espacial no Sudeste do Pará. O resultado, porém, foi que, não obstante a expansão da rede de distribuição de energia elétrica, o problema da desigualdade permanece. Concluímos ainda que o desenvolvimento regional depende do grau de cobertura do território pelas redes logísticas, sem garantia, contudo, de que a emergência destas redes sejam acompanhadas por efeitos de descentralização e (re)estruturação das atividades econômica no Sudeste do Pará, em específico, e na Amazônia oriental, em geral.

Ciência, cientistas e democracia desfigurada: o caso Belo Monte

A fronteira hidrelétrica avança sobre a Amazônia com grandes obras como Santo Antonio e Jirau no rio Madeira e de maneira decisiva através dos projetos de Belo Monte proposto na Volta Grande do Xingu, licenciado em fevereiro de 2010, e de aproveitamentos no rio Tapajós. Contudo, os grandes projetos de infra-estrutura de geração de energia nesta região revelam confl itos, disputas políticas e econômicas que evidenciam risco aos processos de licenciamento ambiental, no processo de discussão de obras que envolvem bilhões de reais e consequências ambientais e sociais de grande envergadura. Alerta-se neste artigo à deslegitimação do discurso de grupos sociais que se opõem às políticas oficiais de desenvolvimento materializadas na duvidosa e polêmica usina de Belo Monte-PA, baseado na experiência da rede Painel de Especialistas constituído para análise crítica dos Estudos de Impacto Ambiental de Belo Monte e diversos segmentos da sociedade.

Investigação experimental de estratégias de identificação e controle LPV aplicadas ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência

Nesta tese e realizada a investigação experimental de uma estratégia de controle LPV (do inglês, linear parameter varying) aplicada ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potencia. O estudo foi realizado em um modelo de sistema de potencia em escala reduzida de 10kVA, cuja configuração e do tipo maquina interligada a uma barra infinita, alem de testes em campo em uma unidade geradora de 350 MVA da Usina Hidrelétrica de Tucuruvi. Primeiramente, foi desenvolvido e testado computacionalmente um conjunto de rotinas para analise e síntese de controlador amortecedor do tipo LPV, bem como para identificação de modelos LPV da planta. Os coeficientes do controlador amortecedor LPV, no caso um Estabilizador de Sistemas de Potencia (ESP), dependem do valor de uma variável de operação selecionada que, neste estudo, foram as potencias ativa (P) e reativa (Q) nos terminais da unidade geradora. Para fins de projeto, a dinâmica da planta foi representada através de um modelo ARX LPV, o qual foi estimado a partir de dados coletados experimentalmente na planta, para uma ampla faixa de condições operacionais. A partir do modelo LPV da planta, os valores dos parâmetros do ESP LPV foram determinados via um problema de otimização convexa, na forma de uma LMI parametrizada (PLMI). A solução da PLMI e obtida a partir de uma relaxação via decomposição em soma de quadrados. O ESP LPV foi projetado de modo a garantir a estabilidade e o desempenho do sistema para uma ampla faixa de condições operacionais da planta, o que geralmente não e possível de obter com controladores convencionais a parâmetros fixos. A lei de controle amortecedor do ESP LPV foi implementada em um sistema embarcado baseado em um controlador digital de sinais. Os resultados experimentais mostraram um excelente desempenho do ESP LPV no amortecimento de oscilações eletromecânicas, tanto no sistema de potencia em escala reduzida, quanto em uma unidade geradora da UHE de Tucurui.

Biologia reprodutiva e dinâmica populacional de Hypancistrus zebra Isbrücker & Nijssen, 1991 (Siluriformes, Loricariidae), no rio Xingu, Amazônia brasileira

Hypancistrus zebra é uma espécie ornamental, endêmica e rara da região do Médio – Baixo Rio Xingu, a qual apresenta forte demanda do mercado de peixes ornamentais internacional, que criou uma forte pressão de exploração associada a esta espécie. Atualmente, H.zebra encontra-se na lista brasileira de fauna ameaçada de extinção e sua captura está proibida. Sabe-se que mesmo proibida, a mesma continua sendo capturada e exportada ilegalmente, aliada a isso a construção da Hidrelétrica de Belo Monte em seu trecho de distribuição, que ameaça a sua área de distribuição geográfica e a falta de informações sobre sua biologia e ecologia dificultam ações de ordenamento para esta espécie. De modo que, se objetivou neste trabalho estudar aspectos da biologia reprodutiva e dinâmica populacional para contribuir com medidas de conservação para esta espécie. Exemplares de H. zebra foram capturados mensalmente de março de 2009 a fevereiro de 2010, através de mergulho com compressor, no Rio Xingu, entre a localidade de Gorgulho da Rita e a Vila de Belo Monte. Os indivíduos capturados foram pesados e medidos (peso e comprimento total). As gônadas foram retiradas e imediatamente fixadas em Solução Bouin. Seguiram-se as técnicas histológicas de rotina. Os estágios de maturação gonadal foram descritos com base na presença de células germinativas em diferentes estádios de desenvolvimento. Através dos dados de freqüência dos comprimentos foram feitas estimativas dos parâmetros populacionais tais como: modelos de crescimento, recrutamento, mortalidade, rendimento por recruta e tamanho de primeira maturidade gonadal. A espécie apresentou uma desova sazonal com dois picos entre as estações de transição entre seca e cheia (e vice-versa) do rio, e dois períodos de recrutamento, com taxas de crescimento diferenciadas. Estimou-se que a espécie possui uma longevidade de cinco anos, e que está no limite do rendimento máximo sustentável, o que se caracteriza como uma situação perigosa para a espécie, pois qualquer aumento do esforço irá comprometer o estoque e ainda não se sabe que impactos ocorrerão em decorrência das modificações provocadas em seu habitat pela construção da hidrelétrica.

Conflitos por múltiplos usos da água no reservatório da UHE de Tucuruí

Os conflitos por múltiplos usos da água, no reservatório da UHE Tucuruí, surgem com o anúncio da construção da mega hidrelétrica na região, e os conflitos socioambientais subseqüentes. Aliada a elevação do nível de percepção social em relação aos problemas ambientais cresce também a busca por eficientes processos de gestão e gerenciamento de recursos hídricos. Este estudo objetiva analisar e tipificar os conflitos por múltiplos usos da água no reservatório da UHE Tucuruí, utilizando-se como ferramenta de apoio à decisão o software de modelagem qualitativa NVivo 8, e dessa forma verificar as melhores alternativas a serem adotadas para a conciliação dos usos múltiplos no reservatório. As tipificações realizadas basearam-se na análise dos conflitos, seus componentes, elementos e aspectos, tipo, natureza e origem. Sendo assim, identificaram-se três principais tipos de conflitos no reservatório da UHE Tucuruí: conflitos entre distintos grupos de usuários da água, conflitos por obras hidráulicas e conflitos decorrentes de poluição ambiental. Para este estudo adotou - se uma abordagem qualitativa, através do método de mapeamento cognitivo. Este tipo de mapeamento possibilitou a construção de um modelo cognitivo para a gestão dos conflitos no reservatório de Tucuruí. Sendo assim, o software NVivo 8 possibilitou, além da análise dos dados obtidos nas entrevistas e no levantamento bibliográfico, a construção do modelo gráfico de apoio à gestão de conflitos por múltiplos usos da água. Verificou-se que uma das formas de solução dos conflitos é através da análise destes, em vistas de se investigar os mecanismos adequados para sua resolução, e posterior proposição de medidas estruturais e/ou nãoestruturais para a gestão de recursos hídricos. As principais ações para a solução dos conflitos estão enquadradas nos métodos de resolução institucional de longo prazo. O modelo pode funcionar como suporte ao planejamento e tomada de decisão, tendo em vista os problemas ambientais, a participação dos usuários da água no sistema hídrico, as políticas públicas, e também a gestão integrada dos recursos hídricos. Concluiu- se, então, que a exploração dos recursos hídricos deve proporcionar os múltiplos usos da água em atendimento aos princípios da sustentabilidade ambiental, inseridos num processo de gestão dos conflitos por múltiplos usos da água e gerenciamento integrado dos recursos hídricos.

Desenvolvimento de framework para análise e simulação dinâmica de sistemas elétricos de potência

Esta tese apresenta uma metodologia flexível orientada a objetos (OO) para a aplicação no projeto e implementação de sistemas de software utilizados na realização de estudos dinâmicos de sistemas elétricos de grande porte. A metodologia OO proposta objetiva tornar mais simples o desenvolvimento, a atualização e a manutenção de complexos sistemas de software para estudos de transitórios eletromecânicos em sistemas elétricos de potência. Os requisitos de usuário são mapeados para um conjunto de classes básicas, as quais são usadas para efetuar a modelagem de dispositivos dinâmicos tais como geradores elétricos. Para avaliação da metodologia foram realizados dois estudos de casos. No primeiro estudo caso o Framework foi aplicado na simulação das unidades geradoras da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. Os resultados da simulação foram comparados com medições obtidos em ensaios no campo e mostrou a boa performance do Framework na reprodução dos fenômenos eletromecânicos desta usina de grande porte. No segundo estudo de caso, por outro lado, o Framework foi aplicado na modelagem de um sistema de geração fotovoltaico (PV) com seu sistema de Rastreamento da Potência Máxima (MPPT). O controle MPPT foi implementado usando técnicas digitais. Os resultados das simulações demonstram a performance do Framework na modelagem do sistema de controle de corrente, assim como no controle MPPT, dos sistemas de geração PV.