Ano 12 Revista nº 44
JAN/FEV/MAR - 2010
Publicação da Portaria 463 surpreende mercado de PCHs
Publication of Law 463 surprises SHP market
Setor Hidrelétrico brasileiro: desafios e metas - Entrevista com Nelson Hubner, Diretor da ANEEL
Brazilian Hydropower Sector: challenges and goals - In a interview, Mr. Nelson Hubner
Artigos Técnicos
Technical Articles
Agenda de Eventos
Events Schedule
Comitê Diretor do CERPCH
Director Committee
Geraldo Lúcio Tiago Filho
Secretário Executivo
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Gilberto Moura Valle Filho
CEMIG
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Patrícia Cristina P. Silva
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Célio Bermann
IEE/USP
[email protected]
Cláudio G. Branco da Motta
FURNAS
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José Carlos César Amorim
Editorial
Editorial
03
IME
[email protected]
Antonio Marcos Rennó Azevedo
Legislação
Eletrobrás
[email protected]
Jamil Abid
Legislation
04
ANEEL
[email protected]
Hamiltom Moss
MME
[email protected]
Publicação da Portaria 463 surpreende mercado de PCHs
Publication of Law 463 surprises SHP market
Comitê Editorial
Editorial Committee
Presidente - President
Geraldo Lúcio Tiago Filho - CERPCH UNIFEI
Editores Associados - Associated Publishers
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Alexander Gajic – University of Serbia
Alexandre Kepler Soares - UFMT
Ângelo Rezek - ISEE UNIFEI
Antônio Brasil Jr. - UNB
Artur de Souza Moret - UNIR
Augusto Nelson Carvalho Viana - IRN UNIFEI
Bernhard Pelikan - Bodenkultur Wien – Áustria
Carlos Barreira Martines - UFMG
Célio Bermann - IEE USP
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Fernando Monteiro Figueiredo - UNB
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Helder Queiroz Pinto Jr. - UFRJ
Jaime Espinoza - USM - Chile
José Carlos César Amorim - IME
Marcelo Marques - IPH UFRGS
Marcos Aurélio V. de Freitas - COPPE UFRJ
Maria Inês Nogueira Alvarenga - IRN UNIFEI
Orlando Aníbal Audisio - UNCOMA - Argentina
Osvaldo Livio Soliano Pereira - UNIFACS
Zulcy de Souza - LHPCH UNIFEI
Opinião
Opinion
10
As mudanças climáticas no contexto do planejamento de novas PCHs
Climatic changes within the scenario of new SHP planning
Artigos Técnicos
Technical Articles
Agenda
Schedule
13
45
Expediente
Editorial
Editor
Coord. Redação
Jornalista Resp.
Redação
Geraldo Lúcio Tiago Filho
Camila Rocha Galhardo
Adriana Barbosa MTb-MG 05984
Adriana Barbosa
Camila Rocha Galhardo
Fabiana Gama Viana
Projeto Gráfico
Diagramação e Arte
Net Design
Adriano Silva Bastos
Cidy Sampaio da Silva
Tradução
Adriana Candal
PCH Notícias & SHP News
é uma publicação trimestral do CERPCH
Legislação
Legislation
46
Setor Hidrelétrico brasileiro: desafios e metas
Brazilian Hydropower Sector: challenges and goals
Curtas
News
52
Brasil pretende construir Hidrelétrica no Haiti
The PCH Notícias & SHP News
is a three-month period publication made by CERPCH
Brazil intends to build Hydropower plant in Haiti
Tiragem/Edition: 5.800 exemplares/issues
contato comercial: [email protected]
Empreendedores de CGHs e PCHs no Sul de Minas lutam para obter o
licenciamento ambiental
Av. BPS, 1303 - Bairro Pinheirinho
Itajubá - MG - Brasil - cep: 37500-903
e-mail: [email protected]
[email protected]
Fax/Tel: (+55 35) 3629 1443
ISSN 1676-0220
00044
9 771 676 02 209 2
02
CGH and SHP entrepreneurs of the south of Minas Gerais struggle to attain
environmental license
EDITORIAL
Dando continuidade a pauta que abordamos da edição 43, onde mencio-
In order to continue to discuss the issues that were approached by the
namos em nosso editorial a portaria 463, nessa edição procuramos detalhar
last magazine, where we mentioned Law 463 in the editorial, this edition will
a portaria publicada pelo Ministério de Minas e Energia (MME).
detail the Law published by the Ministry of Mines and Energy (MME).
A Portaria 463 estabelece a metodologia para o cálculo dos montantes
Law 463 establishes the methodology for the calculation of the amount
de garantia física de energia de usinas hidrelétricas não despachadas centra-
of physical guarantee of energy of plants that are not centralized by the Na-
lizadamente pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) para fins de
tional System Operator (ONS) with the purpose of participating in the Energy
participação no Mecanismo de Realocação de Energia (MRE) e nos Leilões de
Reallocation Mechanism (MRE) and in the Purchase Auctions of Electric
Compra de Energia Elétrica.
Power.
Ouvimos a opinião de representantes de associações e empresas do se-
We heard the opinion of representatives of associations and companies
tor, entramos em contato com o MME, mas até o fechamento desta edição
of the sector and we tried to talk with the MME, but so far we have not re-
não obtivemos retorno.
ceived a reply.
Nesta edição trazemos, também, uma entrevista com o diretor geral da
This edition brings an interview with the general director of the National
Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), Nelson Hubner, que nos falou
Agency for electric Energy (Aneel), Mr. Nelson Hubner, who talked about the
sobre o papel das PCHs na matriz energética brasileira, e revisão tarifária.
role of the SHPs in the Brazilian energy matrix and the tariff review.
Hubner veio palestrar no curso de especialização sobre pequenas e médias
centrais hidrelétricas promovido pelo Centro Nacional de Referência em Pe-
We also talked about the government's intention to build a Hydropower
plant in Haiti in an interview with Mr. José Carlos Amorim.
quenas Centrais Hidrelétricas (CERPCH), juntamente com a Universidade Fe-
In the year we celebrate our 12th anniversary, we expect to provide
deral de Itajubá (Unifei) e com o apoio da Fundação de Pesquisa e Assesso-
more and more democratic space to our readers, where we can discuss reso-
ramento à Indústria (FUPAI).
lutions, bills, and other issues related to the sector.
Abordamos a intenção do Brasil em construir uma usina hidrelétrica no
We would like to receive suggestions, reviews and opinions from you. We
Haiti, por meio de uma entrevista com o Chefe da Subdivisão de Pesquisa e
rely on your participation. Please, contact us through our website
Extensão do Instituto Militar de Engenharia (IME), José Carlos Amorim.
www.cerpch.org.br, e-mail: [email protected], or Twitter:
No ano em que completamos 12 anos esperamos, cada vez mais, propi-
www.twitter.com/cerpch.
ciar aos nossos leitores um espaço democrático para discutirmos as resoluções, portarias e assuntos que estão ligados ao setor.
Geraldo Lúcio Tiago Filho.
Gostaríamos de ouvir sugestões, críticas e opiniões de nossos leitores,
contamos com sua participação. Entrem em contato conosco por meio do
nosso site www.cerpch.org.br, e-mail: [email protected], Twitter: www.twitter.com/cerpch.
Geraldo Lúcio Tiago Filho.
APOIO:
Ministério de
Minas e Energia
03
LEGISLAÇÃO
Publicação da Portaria 463 surpreende mercado de PCHs
A portaria estabelece a metodologia para o cálculo dos
montantes de garantia física de energia de PCHs
Por Fabiana Gama Viana
Colaboração: Adriana Barbosa
Os cenários previstos para o futuro do planeta não são os mais animadores. A intensificação dos fenômenos naturais – furacões, ondas
intensas de calor, aumento do nível do mar, alagamentos – fazem com que a sociedade e seus representantes repensem o modelo de desenvolvimento baseado em fontes não-renováveis de energia e no consumo desenfreado até então adotado e busquem medidas mitigadoras. O tema mudanças climáticas transcende o espaço acadêmico e passa a ser indispensável em rodas políticas, econômicas e no dia a
dia das pessoas.
Nesse aspecto, o Brasil sempre deu um bom exemplo. Com exceção do inexplicável desmatamento da Floresta Amazônica, o país é
destaque positivo por possuir uma matriz energética limpa e por buscar aproveitar o seu potencial para a geração de energia a partir de
fontes renováveis – solar, biomassa, eólica e pequenas centrais hidrelétricas (PCHs).
Contudo, o Ministério de Minas e Energia (MME) implantou o que pode ser prejudicial para a questão das fontes renováveis no Brasil,
em especial para as pequenas centrais hidrelétricas: a publicação da Portaria 463, de 03 de dezembro de 2009. “Enquanto transcorre a reunião em Copenhague, o Brasil atravessa o discurso e derruba uma das bases de sustentabilidade ambiental em geração de energia elétri-
Foto: Adriano Bastos
ca, que são as PCHs”, protesta Ricardo Pigatto, presidente da Associação de Pequenos e Médios Produtores de Energia (APMPE).
A Portaria
solução 169/2001, que estabeleceu critérios para a utilização do
A Portaria 463 estabelece a metodologia para o cálculo dos mon-
Mecanismo de Realocação de Energia (MRE) por centrais hidrelétri-
tantes de garantia física de energia de usinas hidrelétricas não des-
cas não despachadas centralizadamente pelo ONS.
pachadas centralizadamente pelo Operador Nacional do Sistema
Nessa ocasião, explica Ricardo Pigatto, houve a necessidade de
Elétrico (ONS) para fins de participação no Mecanismo de Realoca-
serem publicadas as energias asseguradas das pequenas centrais
ção de Energia (MRE) e nos Leilões de Compra de Energia Elétrica.
hidrelétricas, assim como das CGHs sob a égide de concessões de
Essa decisão foi tomada após um levantamento feito pela Agên-
serviço público em operação no Brasil, com o propósito de atender
cia Nacional de Energia Elétrica (Aneel) em 94 empreendimentos
a nova regra que estava por vir. Dessa forma, como anexo à Reso-
em operação há mais de 5 anos, sem contabilizar as atuais peque-
lução 169, foi publicada uma relação de PCHs (CGHs) e suas res-
nas centrais em operação. Tal estudo mostrou que a maioria tinha
pectivas potências e energias asseguradas. Contudo, o critério de
geração abaixo da garantia física. Dessa forma, a Aneel levou a dis-
determinação destas energias não foi aquele publicado na Resolu-
cussão ao MME, sugerindo a modificação da forma de contabilizar a
ção e sim baseado na energia média que cada usina estava produ-
garantia física.
zindo, a partir de informações dos titulares das usinas. “Muitas destas informações acabaram não se configurando como realidade,
Para entender o tema
acarretando distorções e uso indevido do MRE, levando ao relatório
A questão de como 'firmar' a energia das PCHs foi o grande gar-
da Aneel com as 94 PCHs, com geração média muito abaixo das
galo no sentido de viabilizá-las comercialmente. A venda da ener-
energias asseguradas publicadas anteriormente”, aponta o presi-
gia dos pequenos empreendimentos não poderia ser feita pelo mes-
dente da APMPE.
mo critério das grandes hidrelétricas, pois as PCHs não têm regula-
Antes da publicação da Portaria 463, o MRE para PCHs advinha
rização de seus reservatórios. Nesse sentido, após a realização de
do cálculo da energia média da usina, baseado na estatística dos úl-
uma série de reuniões entre agentes do setor, a Aneel publicou a re-
timos 30 anos de hidrologia, descontadas as paradas forçadas e
04
LEGISLATION
The Moment of Renewables
Special Committee of the Congress approves what may be the regulatory mark
of the renewables in Brazil
Translation Adriana Candal
The scenarios forecast for the future of the planet are not bright. The intensification of natural phenomena – hurricanes, heat waves,
rise in the sea level, floods – make the society and its representatives rethink the model of development based on non-renewable sources
of energy and in extreme consumption adopted so far, and start to look for mitigating measures. The issue 'climatic changes' goes beyond
the academic sphere and becomes indispensible in political, economic and people's daily conversations.
In this aspect, Brazil has always set a good example. Except from the inexplicable deforestation of the Amazon forest, the country has
an outstanding position because it has a clean energy matrix and because it continually looks for using its potential to generate energy out
of renewable sources – solar, biomass, wind and Small Hydropower Plants (SHPs).
Against the world's common sense, the Ministry of Mines and Energy (MME) implemented what might represent a shot in the foot in relation to the renewables in Brazil, especially regarding SHPs: the publication of Law 463, December 3rd, 2009. “While the meeting in Copenhagen takes place, Brazil goes against the flow and pulls down one of the bases of environmental sustainability for electric energy generation, which are the SHPs”, protests Ricardo Pigatto, president of the Association of Small and Medium Energy Producers (APMPE).
The Law
garding their reservoirs. Thus, after carrying out several meetings
Law 463 establishes the methodology for the calculation of the
with agents of the sector, Aneel published Resolution 169/2001,
amounts of physical guarantee of energy of hydropower plants that
which established the criteria for the utilization of the Energy Real-
are not send by the National System Operator (ONS) in a central-
location Mechanism (MRE) by hydropower plants whose energy is
ized way with the purpose of participating in the Energy Realloca-
not sent through the ONS in a centralized way.
tion Mechanism (MRE) and in the Electric Energy Purchase Auctions.
At that time, explains Mr. Ricardo Pigatto, it was necessary to
publish the assured energy of the SHPs, as well as the hydropower
This decision was made after research carried out by the Na-
generating units (CGHs) under the protection of concession of pub-
tional Agency for Electric Energy (Aneel) in 94 enterprises operat-
lic services in operation in Brazil, aiming at attending the new rule
ing over 5 years, without taking the power plants that are currently
that was about to come. This way, an attachment to Resolution 169
operating into account. Such study showed that the generation of
was published, containing a list of the SHPs (CGHs) and their power
most of the plants was below the physical guarantee. This way,
and assured energy. However, the criterion used to determined
Aneel took the problem to the MME, suggesting a change in the way
these energies was not the one published in the Resolution, but one
the physical guarantee was counted.
based on the medium energy that each plant was producing, collected from information given by the owners of the plants.“A lot of
Understanding the issue
this information ended up not matching the reality, causing distor-
The issue regarding how to 'firmar' the energy from the SHPs
tions and wrongful use of the MRE, making Aneel's report with the
was the great stranglehold towards making this energy commer-
94 SHPs show an average generation far below the assured energy
cially feasible. The sale of the energy of the small enterprises could
previously published”, points out APMPE´s president.
not be carried out using the same criteria as the ones used for large
Before the publication of Law 463, the MRE for the SHPs came
hydropower plants, given that the SHPs do not have a regulation re-
from the calculation of the medium energy of the plant based on
05
LEGISLAÇÃO
obrigatórias (manutenção periódica) e as perdas de rendimento do
cepcionais, como interrupção da produção por causa intempestiva.
conjunto motriz. Nesse caso, a energia assegurada (Ea) era com-
Agora todas as PCHs terão que passar por essa revisão. “O MME
pensada para mais e para menos por meio da tarifa de compensa-
age certo quando procura coibir práticas desonestas e é justo ao im-
ção entre as usinas hidrelétricas que compõem o MRE.
plantar políticas saneadoras ao mercado; porém, neste caso, o que
Assim, as PCHs possuíam esse mecanismo de proteção para
se questiona é colocar todos os produtores independentes de ener-
venda de sua energia assegurada, com critério de revisão baseado
gia sob suspeição de más práticas empresariais”, atesta o profes-
no Mecanismo de Redução de Energia Assegurada (MRA), o qual, a
sor Geraldo Lúcio Tiago Filho, secretário-executivo do Centro Naci-
cada 5 anos, revisaria a Ea das pequenas centrais hidrelétricas; en-
onal de Referência em PCHs (CERPCH).
tretanto, mantendo a base de cálculo na hidrologia de no mínimo
30 anos, revisando as paradas forçadas e obrigatórias.
Nesse sentido, Ricardo Pigatto, presidente da APMPE, explica
que a Portaria acaba com a financiabilidade das usinas e traz inse-
Com a Portaria, essa metodologia mudou, e as PCHs passam a
gurança institucional ao setor, uma vez que altera, de forma brusca
ter sua energia revisada após 48 meses e não mais pela hidrologia
e radical, regras existentes há muito tempo e que foram capazes de
e deixam de compartilhar seus riscos hidrológicos com as demais
implantar mais de 2.500 MW em menos de 6 anos, com investi-
usinas hidrelétricas do sistema interligado. “Este é um contra-
mentos de cerca de R$15 bilhões. “Ela gera desorganização nos cri-
senso, pois o compartilhamento do risco hidrológico é a principal
térios de financiabilidade, provocando incertezas e, por decorrên-
justificativa para participação no MRE de usinas não despachadas
cia, recusa em aceitar financiar a construção de PCHs, basicamen-
centralizadamente”, explica o engenheiro Márcio Severi, da em-
te pela impossibilidade de prever um fluxo de caixa estável para pa-
presa ERSA – Energias Renováveis.
gamento de amortização e juros, assim como operação e manutenção dos empreendimentos”, lamenta.
Prejuízos ao setor
Quando se trata da venda de energia, no mercado livre ou no re-
A publicação da Portaria no final do ano passado pegou o mer-
gulado, é fundamental que se tenha uma energia assegurada está-
cado de surpresa e pode ter comprometido um dos setores mais tra-
vel e duradoura para a segurança dos consumidores. E essa Porta-
dicionais e auto-sustentáveis no cenário energético brasileiro.
ria retira exatamente esta estabilidade. “Como o empreendedor po-
Além de ir de encontro às atuais preocupações ambientais, a Porta-
derá dar garantias aos empréstimos se não há como se manter a
ria pode prejudicar a quem investe em pequenas centrais hidrelé-
energia assegurada por todo o período da autorização da central?”,
tricas. Segundo Márcio Severi, da empresa ERSA – Energias Reno-
indaga Tiago.
váveis, a Portaria surpreendeu negativamente o setor, pois além
de ter imputado ao agente gerador o risco hidrológico, esperava-se
Estudo
que o tema fosse tratado de forma mais transparente. “Esse tema
Desde a publicação da Portaria, a Associação de Pequenos e Mé-
estava sendo discutido no âmbito da Audiência Pública nº
dios Produtores de Energia (APMPE) e a Associação Brasileira dos
049/ANEEL (exclusão de usinas do MRE) e, portanto, seria de se es-
Produtores Independentes de Energia Elétrica (Apine), entidades
perar que uma nova regulamentação com tamanha importância
representativas do setor, estão realizando um estudo com o objeti-
(revisão da energia assegurada) também fosse submetida à Au-
vo de mostrar os impactos das novas regras advindas da Portaria
diência Pública, garantindo a transparência típica com que é con-
no mercado de PCHs. Tal estudo será concluído na segunda quinze-
duzida a regulação do setor elétrico pela Aneel”, afirma Severi.
na de março deste ano e deverá ser apresentado ao MME e à Aneel.
O temor dos investidores é perder a estabilidade de conhecer a
“O que esperamos é justamente dar elementos de convicção ao
garantia física dos empreendimentos. “Qualquer mudança de re-
MME para a revogação da Portaria e a publicação de nova regra,
gra no meio do jogo é indesejável”, lamenta Cristiano Abijaode
que seja justa, tanto no sentido da punição aos incorretos, quanto
Amaral, vice-presidente da Associação Brasileira dos Investidores
no benefício aos corretos”, conclui Ricardo Pigatto, presidente da
em Autoprodução de Energia (Abiape). “Alterar a forma de cálculo
APMPE.
da garantia física das PCHs pode prejudicar projetos já implanta-
A PCH & Notícias & SHP News entrou em contato com o Ministé-
dos e não parece justa ao aplicar uma regra geral. Se existe proble-
rio de Minas e Energia (MME), mas até o fechamento desta edição
ma com algumas PCHs, deve-se analisar caso a caso”, completa.
não obteve retorno.
Antes da Portaria, essa garantia só era revista em situações ex-
“Teríamos muito a colaborar no estudo”
Entrevista Ricardo Pigatto, presidente da APMPE
Desde a publicação da Portaria 463 no final do ano passado, a Associação de Pequenos e Médios Produtores de Energia (APMPE) tem sido bastante atuante no sentido de tentar reverter as novas regras e minimizar os impactos negativos ao setor de pequenas centrais hidrelétricas. Nesse sentido, a APMPE, em conjunto com a Associação Brasileira dos Produtores Independentes de Energia Elétrica (Apine), encomendou
um estudo com o objetivo de mostrar os prejuízos da Portaria ao setor e os mecanismos de manter o MRE
para PCHs no critério justo da hidrologia. Em entrevista à PCH Notícias & SHP News, o presidente da
APMPE, Ricardo Pigatto, analisa a Portaria 463 e mostra o quão impactante ela é para as PCHs.
06
LEGISLATION
the statistics of the past 30 years of hydrology, not taking the
eral rule. If there is a problem with some SHPs, each case must be
forced and mandatory shutdowns (periodic maintenance) and the
analyzed”, he says.
efficiency losses of the driving equipment into account. In this
Before this Law, this guarantee was only reviewed in special oc-
case, the assured energy (Ea) was compensated for more or for
casions such as the interruption of production due to adverse
less through the compensation tariff among the hydropower plants
causes. Now, all of the SHPs will have to go through this review.
that form the MRE.
“The MME acts correctly when it tries to stop dishonest practices
This way, the SHPs had this protection mechanism to sell their
and it is fair when it implements measures to organize the market;
assured energy, with a review criterion based on the Assured En-
but in this case, what is questioned is put all of the independent pro-
ergy Reduction Mechanism (MRA), which, every five years, would
ducers of energy under the suspicion of bad entrepreneurial prac-
review the Ea of the Small Hydropower Plants, but keeping the cal-
tices”, says professor Geraldo Lúcio Tiago Filho, executive secre-
culation base on the hydrology of at least 30 years, reviewing the
tary of CERPCH (National Center of Reference for Small
forced and mandatory shutdowns.
Hydropower Plants).
With the law, this methodology changed and the SHPs start to
In this sense, Mr. Ricardo Pigatto, president of APMPE, explains
have their energy reviewed after 48 months and no longer through
that the Law puts an end to the funding of the plants and brings in-
the hydrology and stop sharing their hydrological risk with the
stitutional insecurity to the sector, given that it radically changes
other plants of the interconnected system. “This is non-sense,
laws that have existed for a long time and that have been able to im-
given that the sharing of the hydrological risk is the main justifica-
plement more than 2,500 MW in less than 6 years with investments
tion for the participation of the MRE of the plants that are not sent
of about R$15 billion. “The law generates disorganization in the
in a centralized way”, explains engineer Márcio Severi from the com-
funding criteria, causing uncertainties and, consequently, the re-
pany ERSA – Energias Renováveis.
fusal to fund the construction of SHPs, basically because of the impossibility of forecasting a stable cash flow for the payment of the
Sector losses
amortization and the interests, as well as the operation and main-
The publication of the Law last December caught the market by
tenance of the enterprises”, he says.
surprise and may have undermined one of the most traditional and
When the issue is the energy sale in the free or regulated mar-
self-sustainable sectors of the Brazilian energy scenario. Besides
ket, it is important to have a stable and lasting assured energy for
going against today´s environmental concerns, the Law repre-
the security of the consumers. And this law removes exactly this
sents a threat to those who invest in SHPs. According to Mr. Márcio
stability. “How can the entrepreneur give guarantees to the loans if
Severi the Law caused a negative surprise within the sector, for be-
there is no way to maintain the assured energy all along the autho-
sides having forced the hydrological risk to the generating agent, it
rization period of the plant?” asks Mr. Tiago.
was expected that the issue was treated in a more transparent way.
“this issue was being discussed in the sphere of Public Hearing
Study
049/ANEEL (exclusion from the MRE) and, therefore, it would be ex-
Since the Law was published, the Association of Small and Me-
pected that a new regulation with such importance (review of the
dium Energy Producers (APMPE) and the Brazilian Association of
assured energy) would also be submitted to a Public Hearing, as-
Electric Energy Independent Producers (Apine), entities that are
suring the typical transparence used by Aneel to conduct the regu-
representative of the sector, have been carrying out a study aiming
lations of the electric sector”, says Mr. Severi.
at showing the impacts of the new rules on the SHP market. Such
The investors are afraid to lose the stability of knowing the phys-
study will be concluded in late March and must be presented to the
ical guarantee of the enterprises. “Any changes in the rules during
MME and Aneel. “What we expect is give conviction elements to the
the game is undesirable”, says Mr. Cristiano Abijaode Amaral, vice-
MME to revoke this law and to publish a new rule that is fair, punish-
president of the Brazilian Association of Investors in Self-
ing the wrong doers and benefiting the ones that do things right”,
production of Energy (Abiape). “Changing the way to calculate the
concludes Mr. Pigatto.
physical guarantee of the SHPs may harm projects that are already
implemented and it does not sound fair when it is applied as a gen-
A PCH & Notícias & SHP News contacted the Ministry of Mines
and Energy (MME) But there have been no reply so far.
“We would have a lot to contribute towards the study”
Interview with Mr. Ricardo Pigatto, president of APMPE
Since Law 463 was published in December 2009, the Association of Small and Medium Energy Producers (APMPE) have been very active towards trying to reverse the new rules and mitigate the negative impacts on the sector of Small Hydropower Plants (SHPs). This way,
the APMPE, together with the Brazilian Association of Electric Energy Independent Producers (Apine), ordered a study aiming at showing
the all the harm the Law has brought upon the sector and the mechanisms to maintain the MRE to SHPs using the fair criterion of hydrology. In an interview to the PCH Notícias & SHP News, the president of APMPE, Mr. Ricardo Pigatto, analyzes Law 463 and shows the impacts on the SHPs.
07
LEGISLAÇÃO
teragir com o MME na busca de consensar tal critério. A linha geral
- Por que a Portaria 463 é tão prejudicial ao setor de
PCHs?
do que estava por vir já tinha sido definida no estudo da Aneel e
também sabíamos que estávamos protegidos pelo Decreto na ques-
Esta Portaria retira, após 48 meses de geração comercial, a ba-
tão dos 10% de limite máximo para redução. No dia 02 de dezem-
se de cálculo hidrológico das PCHs e transforma a Ea [energia asse-
bro de 2009, tivemos uma reunião no MME e obtivemos a informa-
gurada] em um número mutável ano a ano, baseado na energia mé-
ção que a modificação do critério ainda demoraria e que passaria
dia efetivamente gerada. O malefício só não é maior porque o De-
por audiência pública. Para nossa surpresa, a Portaria 463/2009 foi
creto 2.655/2004 protege as PCHs dizendo que a Ea não pode vari-
publicada 2 dias depois. O mercado reagiu com muita força na pro-
ar mais de 5% na primeira revisão e mais do que 10% no total. Mas
teção contra os efeitos desta Portaria,
cabe lembrar que este Decreto não foi fei-
principalmente no que diz respeito à fi-
to para proteger as PCHs, mas sim as
UHEs. As PCHs pegaram uma “carona”
nesta proteção, senão as Ea poderiam
sim baixar até o limite das médias efetivamente geradas.
“Só ficamos sabendo quando a Aneel já
havia concluído o estudo que envolvia
94 PCHs (CGHs) e havia encaminhado ao
MME, causando um grande desconforto
e mal estar ao setor.”
nanciabilidade das usinas, haja vista que
coloca sobre os empreendimentos a espada da incerteza do fluxo-de-caixa, e, por
consequência, a redução da capacidade
de pagamento dos financiamentos, eliminando a possibilidade de financiar PCHs
- O setor de PCHs, em especial a APMPE, tinha conheci-
por project finance, permitindo financiamento apenas com garan-
mento das discussões que estavam ocorrendo entre Aneel e
tias reais e corporativas, o que retira os pequenos e médios (mas
MME em relação à metodologia para o cálculo de garantia fí-
não menos sérios) empreendedores do mercado.
sica de energia de usinas hidrelétricas?
Infelizmente não. Só ficamos sabendo quando a Aneel já havia
concluído o estudo que envolvia 94 PCHs (CGHs) e havia encami-
- Como está o andamento do estudo, desenvolvido pela
APMPE, sobre os impactos desta Portaria ao setor?
nhado ao MME, causando um grande desconforto e mal estar ao se-
A APMPE e APINE contrataram a empresa de consultoria PSR,
tor. Com certeza, se tivéssemos sido chamados a colaborar no estu-
renomada e qualificada para fazer o estudo em questão, que de-
do, teríamos buscado os mecanismos necessários para penalizar
monstrará os malefícios da Portaria, assim como mecanismos de
os maus empreendedores que estavam (e estão) se beneficiando
manter o MRE para PCHs no critério justo da hidrologia, sem prote-
do MRE e protegido os bons empreendedores, que operam suas usi-
ger indevidamente aqueles que operam deficientemente suas usi-
nas dentro das regras previstas pelo MRE [Mecanismo de Realoca-
nas. Este estudo deverá estar concluído na segunda quinzena de
ção de Energia] e MRA [Mecanismo de Redução de Energia Assegu-
março/2010 e será apresentado ao MME e à Aneel, inclusive no âm-
rada].
bito da Audiência Pública 049/2009, que tem como objeto a exclusão de PCHs do MRE.
- Vocês tinham conhecimento do levantamento feito pela Aneel nas 94 PCHs em operação há mais de 5 anos?
Não. Teríamos muito a colaborar no estudo. Lembremo-nos que as PCHs que
operam há mais de 5 anos são aquelas,
em sua maioria, que estavam na lista anexa à Resolução 169/2001, as quais tive-
- Há a possibilidade de alterar es-
“O que não pode permanecer é a adoção
deste “remédio” que, ministrado na
dose errada na busca de punir os maus,
está matando a todos.”
ram suas Ea baseadas nas informações
sa Portaria?
Sim, sem dúvidas. O que esperamos
com este estudo é justamente dar elementos de convicção ao MME para a revogação da Portaria e a publicação de nova
regra, que seja justa tanto no sentido da
dos próprios operadores e não com base em não menos que 30
punição aos incorretos quanto no benefício aos corretos. O que não
anos de hidrologia.
pode permanecer é a adoção deste “remédio” que, ministrado na
dose errada na busca de punir os maus, está matando a todos.
- A APMPE participou dessas discussões?
Com bom senso e interagindo de forma amistosa como está acon-
Infelizmente não.
tecendo, juntos – Aneel, MME e agentes do setor - buscaremos a
melhor solução, sem comprometer o futuro desta forma de gera-
- Como o mercado viu a publicação dessa Portaria?
ção de energia elétrica tão necessária ao desenvolvimento do Bra-
Sabíamos que estava em gestação no MME uma Portaria Minis-
sil.
Foto: Mateus Ricardo
terial que alteraria os critérios de MRE para PCHs e buscávamos in-
08
LEGISLATION
PCH Notícias & SHP News: Why is Law 463 so harmful to
PCH Notícias & SHP News: How did the market see the publication of this Law?
the SHP sector?
After 48 months of commercial generation, this law removes
We knew that the MME was conceiving a Ministerial Law that
the base of hydrological calculation of the SHPs and transforms the
would change the MRE criteria for SHPs and we tried to interact
Ea (assured energy) into a changeable number year by year, based
with the MME for the search of of a consensual criterion. The gene-
on the medium energy that was effectively generated. The harm is
ral line of what was about to come had already been defined by Ane-
not bigger because Decree 2655/2004 protects the SHPs saying
el's study and we also knew that we were protected by the Decree
that the Ea cannot change more than 5% in the first review and mo-
regarding the issue of the maximum limit of 10% reduction. On De-
re than 10% altogether. It is important to
remember that this Decree was not written to protect the SHPs, but the large
hydropower plants (UHEs). The SHPs got
a “ride” in this protection. Otherwise the
Ea could go as low as the medium energy
“We only knew about this when Aneel
had already finished the study that
involved the 94 SHPs (CGHs) and sent it
to the MME, causing significant
discomfort within the sector.”
cember 2nd, 2009, we had a meeting at
the MME and we received the information
that the change in the criterion would still
take some time and would be submitted
to a public hearing. For our surprise, Law
463/2009 was published 2 days afterwards. The market reacted powerfully in
effectively generated.
relation to the protection against the effects of this Law, mainly rePCH Notícias & SHP News: Did the SHP sector, especially
garding the funding of the plants, given that the Law creates uncer-
the APMPE, know about the discussions that were happe-
tainties in relation to the cash flow and, consequently, the reducti-
ning between Aneel and the MME in relation to the metho-
on in the capacity to pay the loans, eliminating the possibility of fun-
dology for the calculation of the physical energy of the
ding SHPs through project finance, allowing funding only with real
hydropower plants?
and corporative guarantees, which removes small and medium
Unfortunately, we did not. We only knew about this when Aneel
(but not less serious) entrepreneurs from the market.
had already finished the study that involved the 94 SHPs (CGHs)
and sent it to the MME, causing significant discomfort within the
sector. Certainly, if we had been invited to collaborate with the
PCH Notícias & SHP News: How is the study, developed
by APMPE, on the impacts of this Law on the sector?
study, we would have looked for the necessary mechanism to pena-
The APMPE and APINE hired the consultancy company PSR,
lize the bad entrepreneurs that were (and still are) benefiting from
well-known and qualified to do the study that will show the negati-
the MRE and protect the good ones, who operate their plants under
ve points of the Law, as well as mechanisms to keep the MRE for
the rules forecast by the MRE (Energy Reallocation Mechanism)
SHPs within the fair criterion of the hydrology without protecting
and MRA (Assured Energy Reduction Mechanism).
those that do not operate their place correctly. This study might be
concluded by the end of March/2010 and will be presented to the
PCH Notícias & SHP News: Did you know about Aneel's
study on 94 SHPs operating over five years?
MME and Aneel, including the scope of the public hearing
049/2009, whose objective is the exclusion of SHPs from the MRE.
No. We could have collaborated a lot. It is important to remember that most of the SHPs that have been operating over five years
are those that were in the list attached to Resolution 169/2001; the
ones whose Ea were based on the information of the operators
themselves, not based on the 30-year hydrology.
PCH Notícias & SHP News: Is there a possibility of changing this Law?
Absolutely. The expectation we have with this study is to give
conviction elements to the MME to revoke this law and to publish a
new rule that is fair, punishing the wrong doers and benefiting the
PCH Notícias & SHP News: Did
the APMPE participate in those discussions?
Unfortunaly not.
“What cannot remain is the adoption of
this “remedy” that if the wrong dose is
given to punish the bad, it will kill us all.”
ones that do things right. What cannot remain is the adoption of this “remedy”
that if the wrong dose is given to punish
the bad, it will kill us all. With common
sense and interacting in an amicable
way, as it is going on, together – Aneel, MME and agents of the sector – we will find the best solution without compromising the future
of this sort of electric energy generation, which is so important for
the development of the country.
09
OPINIÃO
As mudanças climáticas no contexto do planejamento de novas PCHs
Os investidores deverão considerar as oportunidades e riscos associados à regulamentação da Política
Nacional de Mudança do Clima e das Políticas Estaduais de Mudanças Climáticas.
Por Decio Michellis Jr.
Clima e das Políticas Estaduais de MudanA cúpula de Copenhague (COP-15) desmoronou sem conseguir
um tratado justo, ambicioso e legalmente vinculante, dando lugar
ao Acordo de Copenhague, um acordo político, ao invés de um tratado sujeito a assinatura - mandatório virou apenas declaratório.
A COP-16, em Cancún no México promete ser ainda mais frustrante, sem chances de um acordo multilateral, onde devem prevalecer os interesses econômicos nacionais dos 192 países, resultantes da combinação entre segurança energética e novos negócios
baseados em soluções de baixo carbono.
A Política Nacional de Mudança do Clima (Lei Nº. 12.187/09)
perdeu a chance de incentivar as PCHs, em razão do veto presidencial ao Art. 10º, alegando que as diretrizes do dispositivo desconsideram a possibilidade de utilização de energia produzida a partir de
centrais hidrelétricas que poderia fragilizar a confiabilidade e a segurança do sistema energético nacional.
Ainda assim, as iniciativas relativas a reduções de emissões em
soluções de baixo carbono continuam sendo uma prioridade de investimentos no Brasil e no mundo, incluindo as PCHs.
O que tudo isso significa para os empreendedores?
i.
Os investidores deverão considerar a ponderação sistê-
mica de riscos (revisão das políticas energética e fiscal, majoração
dos custos dos empreendimentos; aumento da carga tributária pela criação de ecotaxas, etc.) e oportunidades (incentivos fiscais/desoneração tributária; priorização e menores taxas de juros
em financiamentos públicos; ampliação do prazo de renovação de
ças Climáticas.
ii.
Que devem analisar com cuida-
do novos investimentos em projetos de
MDL – Mecanismo de Desenvolvimento
Limpo, para a geração de créditos por Reduções Certificadas de Emissões – RCEs,
uma oportunidade de geração de receita
não operacional na operação de PCHs,
frente ao fim do protocolo de Quioto em
2012 e incertezas do mercado de carbono;
iii.
Necessidade de maior capacitação para lidar com ques-
tões complexas quanto à regulação global sobre mudanças climáticas, mecanismos jurídicos para a proteção da saúde humana e ambiental, de defesa do consumidor e de demais interesses difusos,
maior controle social nos processos de licenciamento ambiental,
metas de eficiência e desempenho ambiental.
A (pre)ocupação é estar a frente em estratégias e cuidados no
planejamento de novas PCHs no contexto das mudanças climáticas. Por mais vantagens comparativas que as PCHs apresentem
em relação às outras fontes de energia elétrica, não estão imunes
aos conhecidos problemas que envolvem a geração de energia elétrica, incluindo a frustração de receitas pela potencial redução na
produção de energia por aumento do intemperismo climático. A solução reside num conjunto integrado de iniciativas, gestões, legislação, visão solidária e conhecimento técnico.
licenças ambientais; criação de um Mercado de Permissões, etc.)
associados à regulamentação da Política Nacional de Mudança do
Foto: Arquivo CERPCH
Secretário executivo do Comitê de Meio Ambiente da Associa-
10
ção Brasileira de Concessionárias de Energia Elétrica (ABCE) e diretor de energia do Departamento de Infraestrutura da FIESP - Federação das Indústrias do Estado de São Paulo.
OPINION
Climatic changes within the scenario of new SHP planning
Investors must consider the opportunities and risks associated with the regulation of the National Policy for
Climatic Change and the State Policies for Climatic Changes.
Translation Adriana Candal
The United Nations Climate Change Conference, held in Copen-
of a Permission Market, etc..) associated with the regulation of the
hagen (COP-15) fell apart without a fair, ambitious and legally bind-
National Policy for Climatic Changes and the State Policies for Cli-
ing agreement. Instead it gave place to the Copenhagen Accord, a
matic Changes.
political agreement instead of an agreement submitted to signatures – from mandatory it became declaratory.
ii.
They must carefully analyze the new investments in CDM
– Clean Development Mechanism for the generation of credits due
COP-16, in Cancun, Mexico, promises to be even more frustrat-
to Certified Emission Reductions – CERs, an opportunity to gener-
ing without the chance of a multilateral agreement, where the na-
ate non-operational revenue in the operation of SHPs, facing the
tional economic interests of the 192 countries must prevail, result-
end of the Kioto's Protocol in 2012 and the carbon market uncer-
ing from the combination between energy security and new trades
tainties;
based on low carbon solutions.
iii.
The need of better qualification to deal with complex is-
The National Policy for Climatic Change (Law 12187/09) lost its
sues regarding the world's regulation on climatic changes, legal
chance of encouraging SHPs due to the presidential veto to Article
mechanisms for the protection of human and environmental
10, saying that the guidelines do not consider the possibility of us-
health, for the defense of the consumers and other interests, a
ing energy produced out of hydropower plants that could weaken
better social control in the environmental licensing processes, envi-
the reliability and the security of the national energy system.
ronmental performance and efficiency goals.
Still, the initiatives regarding the reductions in the emissions in
The concern is to be ahead in terms of strategies and the careful
low carbon solutions continue to be the priority of the investments
planning of new SHPs in the scenario of climatic changes. It does
in Brazil and in the world, including SHPs.
not matter the comparative advantages SHPs have against other
What do these all mean to the entrepreneurs?
sources of electric energy, they are not immune against the well-
i.
The investors must consider the systemic reckoning of
known problems that involve electric energy generation, including
risks (review of the energy and fiscal policies, rise in the costs of
the frustration of revenues because of the potential reduction in en-
the enterprises, rise in the tributary charges due to the creation of
ergy production caused by climatic adversities. The solution lies in
“ecotaxes”, etc.) and opportunities (fiscal incentives/tributary re-
a set of interconnected initiatives, managements, legislation, sym-
duction, prioritizing and lower interest rates in public funding, in-
pathetic view and technical knowledge.
crease in the deadlines to renew environmental licenses, creation
Executive secretary of the Environmental Committee of the Brazilian Association of Electric Energy Concessionaires (ABCE) and
Energy director of the Department of Infra-structure of – Association of Industries of the state of São Paulo.
11
COMPUTATION OF VELOCITIES AND PRESSURES ON BLADE OF PUMP-TURBINE RUNNER
14
Lecturer Dr. Eng. ANTON IOSIF, Prof. Dr. Eng. IOAN SARBU
FRICTIONAL FLOW IN A PELTON TURBINE AND THE METHOD OF FLOW CALCULATIONS
18
Dr. Ing. Zh. Zhang
MEASUREMENT OF PERIODIC FLOW FIELD IN A RADIAL DIFFUSER PUMP BY PIV AND LDV METHODS
26
TECHNICAL ARTICLES
Technical Articles Seccion
Jianjun FENG, F. -K. BENRA, H. J. DOHMEN
OS INDICADORES DE QUALIDADE AMBIENTAL NO ÓRGÃO ESTADUAL DE CONTROLE AMBIENTAL DO ESTADO DE
31
SÃO PAULO
Luiz Carlos Corrêa, Caroline Alves Galharte, Maribel Santos Roque de Oliveira
UMA ANÁLISE DO CENÁRIO POLÍTICO E REGULATÓRIO BRASILEIRO DAS PCHS NO BIÊNIO
37
Classificação Qualis/Capes
ENGENHARIAS III
INTERDISCIPLINAR
ENGENHARIAS I
B5
ARTIGOS TÉCNICOS
Prof. Dr. Geraldo Lúcio Tiago Filho, MSc. Camila Rocha Galhardo, Adriana de Cássia Barbosa
Áreas de: Recursos Hídricos
Meio Ambiente
Energias Renováveis e não Renováveis
13
ARTIGOS TÉCNICOS
COMPUTATION OF VELOCITIES AND PRESSURES ON BLADE
OF PUMP-TURBINE RUNNER
1
Lecturer dr. eng. ANTON IOSIF
2
Prof. dr. eng. IOAN SARBU
ABSTRACT
It is well known, that the fluid motion in reversible hydraulic machinery elements is a complex three-dimensional problem. In this paper it is developed an explicit two-dimensional finite element model for the simulation of the flow velocity and pressure distributions on blade of the Francis type reversible radial-axial hydraulic machine’s runner, in the hypothesis of ideal incompressible fluid and the relative rotational motion. The proposed numerical model was applied for a reversible radial-axial hydraulic machinery functioning as a pump. Also,
the blade’s design is obtained in the perpendicular plane on the axis of the model runner. The blade has the basic profile NP205. This profile
has a quadratic equation which defines its skeleton and its thickness function is that of a NACA profile with a maximum relative thickness
of five percent.
KEY WORDS: reversible hydraulic machines, radial-axial profile cascades, finite element method, velocity and pressure distributions,
two-dimensional numerical model, computer program.
1 INTRODUCTION
cade presented in (Iosif 1998). The NP205 profile which is part of
At it is well known, when fluid motion in the reversible hydraulic
the bladeD’s structure has a skeleton made of quadratic polynom
machinery elements is a complex three-dimensional problem
and a four digit NACA profile thicknes functions.
(Anton 1979, Dring et al. 1982, Kolšek et al. 2006, Naidu 1990,
Novac and Hearsey 1977).
2 NUMERICAL MODEL
Calculations of three-dimensional flow in rotating and statio-
Equation for relative rotational motion on the stream surface.
nary blade passages of turbomachinery are approximated by assu-
The fluid flow in a Francis type runner is considered nonviscous and
ming that the three-dimensional flows can be represented by sepa-
incompressible. The crossing of the stream surface with the runner
rate, nearly orthogonal, two-dimensional flows (Abdallah and
blades in functioning as a pump will determine a radial-axial casca-
Henderson 1987).
de with profiles represented in Fig. 1.
According to the authors, the Finit Element Method (FEM) allows the transformation of the three-dimensional problem of fluid
motion in the reversible hydraulic machines (pump-turbines) runner in to a simpler two-dimensional problem, in the hypothesis of
ideal incompressible fluid. For this purpose the following stages are
recommended:
a) The axisymmetric potential motion is solved for a given domain that permites the determination of the hydrodinamic field and
also the velocity and pressure distributions along the streamlines.
b) It is studied the fluid motion around radial-axial profile cas-
FIGURE 1 – Radial-axial cascade on the stream surface
cades disposed on the stream surfaces.
The relative fluid motion around radial-axial profile cascades is
v , the
w and u which represents the peripheral velocity ,
If we consider the relation between the absolute velocity
rotational. In order to determine this motion, the conformal map-
relative velocity
ping of the domain on the stream surface in an associated plane
the absolute motion of the ideal fluid being considered potential as
was used as well shown by Carte (1987) and Abdallah and
well as introducing the Oq q q orthogonal curvelinear coordonate
Henderson (1987).
system will lead to the obtaining of the stream surface motion equa-
The crossing of the stream surface with the runner blades gene-
1
¶ w(1 ) -1
¶
R R 0-1 w(2 ) + R0 R f P = 0
2
1
¶q
¶q
[
is deployble into a plane surface it is conformally mapped into an associated plane (Prasil) and the radial-axial cascade in a linear on.
2
dR é æ dR ö ù
f P = 2w P
ê1 + ç
÷ ú
dz ëê è dz ø ûú
y ,* obtaining the velocity and pressure field in the
associated plane. Next, the results were transposed to the stream
surface.
The numerical model was applied to the pump radial-axial cas1
14
-
1
2
(1)
(2)
in which: w(1), w(2) are the relative flow velocity components of the
motion on the stream surface, w P the angular velocity, R0 the radi-
“Politehnica”University of Timişoara, Department of Building Equipments
“Politehnica”University of Timişoara, Department of Building Equipments, [email protected]
2
]
Where:
a boundary – value problem for the differential equation for the
stream function
3
tion (Carte 1987, Iosif 1998):
rates a radial-axial cascade of profiles. Because the stream surface
The determination of the motion in this plane was made by solving
2
ARTIGOS TÉCNICOS
us coresponding to the origin of curvelinear coordinates system,
acount the analysis domain shown in Fig. 2 and the following boun-
and z, R the axial cordinates and radius, variables in the case of the
dary conditions:
axisymmetric motion.
y* =0
Conformal mapping of the radial-axial cascade. Because equa-
y * = t 0*
tion (1) is not useful for the numerical calculation, there is a need
for the following change of variables (x; y):
q1
x = R0 R-1 dq1 ; y
ò
=q2
(3)
stream surface in the associated plane and of the radial-axial cascade into a linear one. In numerical computation accomplished in
;
*
x
x = *
L
*
on AB
¶y *
= - ctg b AV = ctg b AV
c
*
¶n
on HG
æ¶y *
¶y *
çç
=
*
¶ n*
è ¶n
Fig. 2 are used the following dimensionless variables:
y
y = *
L
= -ctg b AM
c
AM
y * = y * AJ ,IH + t 0*
associated plane where the linear cascade is found, as shown in
*
on O¢K
¶y *
= ctgb
¶ n*
0
Equations (3) carrie out the geometric transformation of the
*
on JI
(4)
(9)
on BO¢, KG
ö
÷÷
ø AJ , I H
on BO¢, KG
t 0* is the cascade step from associated plane, n * the external normal to boundary, and b the angle between relative and pewhere
ripheral velocity.
The function
y *can be globally appoximated on Ω * by:
y * = aa* y a*
(10)
If the Galerkin method is applied to equation (7), which is integrated by parts and (10) is kept in mind we arrive to the global
system:
where
s
*
-1
x * = ò r0* r * ds *
*
s0
r0* =
in, and
;
y * = r0*q
(5)
(13)
r* =
R
Lax
(6)
Lax the dimensional axial extension of the analysis doma-
*
L
G is the number of global nodes, and the cofficients Dab and
Fa are expressed by:
*
æ ¶ a * ¶ ag* ¶ aa* ¶ a *g ö *
1 dh(x * )¶ ag *
÷dΩ +
Da g = ò çç a*
+
a dΩ * (12)
ò
*
* a
*
*
* ÷
*
* ¶ x
¶x
¶y ¶y ø
* h(
x ) dx ¶ x
Wè
W
s *0 is the dimensionless arc coresponding to the origin O
in which:
(Fig. 1),
R0
Lax
;
(11)
free terms
FIGURE 2 - Analysis domain from the associated plane
where:
Da g y g* = Fa ; a , g = 1, G
the length of cascade chord in the associated plane obta-
For the finite element Ω
*e
a local linear system can be analogi-
cally written and is crossing from the local system to the global one
is achieved with Booleane matrix (Chung 1978). The results from
the plane are transposed on the stream surface using the relations
below:
w( ) = R0 R -1 w *
ined through the dimensionlles way of deeling with problem in the
*
stream function y solved of the axisymmetric motion.
(14)
(15)
Solving the dimensionless differential equation for stream function in associated plane. In the associated plane, taking into account equation (1) it has been deduced the following differential di*
mensionless equation for the y stream function in this plane:
obtaining the velocity and pressure distributions (
the profile from the radial-axial cascade, namely on the reversible
runner blades. The dimensionless velocity
(7)
Where:
2
dr é æ dr * ö ù
*
*
f P = 2w P * ê1 + ç * ÷ ú
dz ê è dz ø ú
ë
û
*
and h
-
1
2
(x ) is thickness function of the variable fluid layer.
w( ) , p ( ) ) on
w* =
*
w * has the expresion:
w
w * AM
(16)
*
where w is the dimensionless velocity computed in the associated
(8)
*
Differential equation (7) is solved with the FEM, if we take into
plane, w
* AM
the dimensionless velocity upward the linear cascade,
and vm 0 the dimensional meridional velocity corresponding to the
“O“ origin of the curvelinear coordinate system.
A computer program has been elaborated on the basis of the numerical model developed. It was realized in the FORTRAN
15
ARTIGOS TÉCNICOS
programming language, for IBM-PC compatible microsystems.
2.3
RESULTS
OF
COMPUTATIONAL
MODEL
APPLICATION TO A PUMP-TURBINE
Numerical simulation of flow velocity and pressure distributions. The proposed computational model was applied for a reversible radial-axial hydraulic machinery functioning as a pump which
following fundamental characteristics:
The number of runner blades is
FIGURE 5 - Pressure distribution on the runner blade
and maximum relative
thickness of profile is d/l = 0.5. Thickness function of the variable
fluid layer is expressed as follow:
( )
5
4
The Fig. 4 and 5 show that on the intrados (pressure side) and
the extrados (suction side) of the blade, for the maximum velociti-
3
2
h x * = 57.74 x * - 81.38 x * + 38.67 x * - 7.27 x * - 0 .17 x * + 0 .998
(17)
Figure 3 shows computational grids for linear cascade of
x *o y *
associated plane. Analysis domain is discretized in a number of 209
linear isoparametrical finite elements and in a number of 240 global nodes.
w( ) =1.48, respectively w( ) =1.42, we have the corresponding
minimum pressures p ( )= –0.9, respectively p ( ) = –0.5. This proes
wes that the sensitivity to cavitation is greater at the entrance of
the fluid flow in pump runner.
Design of the reversible runner blade. The achieve the design of
the model runner blade it is necessary to determine the profiles corresponding with the five linear cascades from the x
*
o y *associated
plane (Fig. 6) taking into account relations (4) and the fact that the
basic profile NP 205. These linear cascades correspond to the radial-axial cascades disposed on the stream surfaces given by the streamlines
*
y=
0.1; 0.3; 0.6; 0.8; 1.0, corresponding to the hydrodi-
namic field (Iosif 1998, Iosif and Sârbu 2006).
FIGURE 3 - Discretization of analysis domain
The flow velocity and pressure distributions on the reversible
runner blade are simulated with the computer program for the medium stream surface generated by the streamline
*
y =0.6
and re-
presented in Figs 4 and 5. This representation was made along
the
L*LOX dimensionless loxodrome.
FIGURE 6 - Linear cascades
The profiles disposed on the stream surfaces are projected on
the plane XOY perpendicular to the turbomachine axis (OZ). These
are crossed by axial semiplanes having a 10º step. Their crossings
with the intrados “i“ and extrados “e“ of the profiles are represented in the meridian plane (Fig. 7). The crossings with perpendicular
planes (having a 10 mm step) to the OZ axis allow to accomplish
the level lineas (1i, …14i), (1e, …14e), representing the design of
the model blade (Fig. 8). To mention is the fact that axial extension
FIGURE 4 - Velocity distribution on the runner blade
16
of runner model
= 203 mm.
ARTIGOS TÉCNICOS
4 REFERENCES
[1] ABDALLAH, S. and HENDERSON, R.E. (1987). Improved approach to the streamline curveture method in turbomachiney,
ASME Journal of Fluids Engineering, vol. 109, no. 3, pp.213-217.
[2] ANTON, I. (1979). Turbine hidraulice, Editura Facla,
Timisoara.
[3] ARAKAWA, C., MATSUO, Y. and KUBOTA, T. (1990).
Numerical simulation of Francis runner using pseudocompressibility, Proceding of XV IAHR Symposium, vol. C1, pp. 1-10, Belgrade,
Yugoslavia.
[4] BILLDAL, J.T., ANDERSSON, H.I., BREKKE, H. and HOLT, B.
(1994). A study on nonstationary flow effects in a Francis turbine
runner caused by the guide vane effects, Proceedings of XVII IAHR
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[5] CARTE, I. N. (1987). Determination of the incompressible
fluid motion round radial-axial profile cascades through the finite
element method, Mécanique Appliquée, tome 32, nr.6, pp. 639649.
[6] CHUNG, T.J. (1978). Finite Element Analysis in Fluids
FIGURE 7 - Profile crossings with axial semiplanes
Dynamics, Mc Graw-Hill, New York.
[7] DRING, R.P., JOSLYN, H.D., HARDIN, L.W. and WAGNER,
J.H. (1982). Turbine rotor-stator interaction, ASME Journal of
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[8] FERZIGER, J. and PERIĆ, M. (1999). Computational methods for fluid dynamics, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg,
Germany.
[9] IOSIF, A. (1998). Radial-axial reversible hydraulic machinery, PhD Thesis, Faculty of Mechanical Engineering, Politehnica
University of Timisoara, Timisoara, Romania (in Romanian).
[10] IOSIF, A. and SÂRBU, I. (2006). Simulation of axisymmetric motion in Francis reversible runner, Proceedings of VII
International Conference on Hydroscience and Engineering, vol. 1,
pp. 291-297, Philadelphia, USA.
[11] MURAKAMI, M., KIKUYAMA, K. and ASAKURA, E. (1980).
Velocity and pressure distributions in the impeller passages of centrifugal pump, ASME Journal of Fluids Engineering, vol. 102, no.4,
FIGURE 8 - Level lineas of model blade
pp. 420-426.
[12] KOLŠEK, T., DUHOVNIK, J. and BERGANT, A. (2006).
Simulation of unsteady flow and runner rotation during shut-down
3 CONCLUSIONS
The developed numerical model allows a complex and complete solving of the incompressible fluid motion around mobile radialaxial cascades of variable breadth whith applications to Francis
type radial-axial turbomachine runners.
There has been described a methodology of obtaining the design of the model runner blade, which easily allows the achievement of the reversible hydraulic machinery blade design.
The elaborated computer program allows an analysis of the velocity and pressure fields on the boundary of the profile forming the
radial-axial cascade. Analysis of the local pressure minima as well
as of the zones in which they occur allows modifications of the cas-
of an axial water turbine, Journal of Hydraulic Research, vol. 44,
no. 1, pp. 129-137.
[13] NAIDU, B.S.K. (1990). Computerised design development
and model testing of a high head Francis turbine runner,
Proceedings of XV IAHR Symposium, vol. Q4, pp. 1-11, Belgrade,
Yugoslavia.
[14] NOVAC, R.A. and HEARSEY, R.M. (1994). A nearly threedimensional intrblade computing system for turbomachinery,
ASME Journal of Fluids Engineering, vol. 99, no. 3, pp. 154-166.
[15] TIMOUCHEV, S.F. and ILLICHOV, K.P. (1995). 2D numerical simulation of unsteady pressure field in centrifugal pumps,
Proceedings of Int. INSE Symposium, vol. 3, Lyon, France.
cades geometry in order to obtain the runner blades optimization.
The proposed computational model can serve as guidelines to
supplement existing procedures of turbomachine runner blades design.
17
ARTIGOS TÉCNICOS
FRICTIONAL FLOW IN A PELTON TURBINE AND THE
METHOD OF FLOW CALCULATIONS
1
Dr. Ing. Zh. Zhang
ABSTRACT
The frictional flow in the rotating buckets of a Pelton turbine has been considered analytically for two special cases: the lateral
flow along the path of constant circumferential velocity and the longitudinal flow with varying circumferential velocity. For the first flow
form, the additional concept regarding the flow losses and dissipation in the flow has been accounted for to complete the existing flow friction theorem. For the longitudinal flow in the rotating buckets detailed analyses have been performed to confirm the influences of centrifugal, Coriolis, frictional and inertia forces on the power exchange between water and rotating buckets. Because the flow of this form along
the bucket surface could not be integrated mathematically, the calculation algorithm by means of spreadsheet method has been presented. For both flow forms the flow friction has been again confirmed to be most effective in affecting the hydraulic efficiency. Because the
flow mechanism in the rotating buckets of a Pelton turbine has been extensively worked out, direct calculations of combined flows of other
forms become highly possible, for instance in using the spreadsheet, and can be considered at least as a best available alternative to the
computational fluid dynamics (CFD).
KEY WORDS: Frictional flow, computational fluid dynamics (CFD) and Pelton turbine.
1 INTRODUCTION
flow in the rotating buckets could be mapped within certain accu-
1.1 PELTON TURBINES AND INVESTIGATIONS
racy, as can be found for instance in the publications [10-13]. The
Pelton turbines have been in use for over 100 years since their
numerical simulation of complex flows as in Pelton turbines, howe-
invention at the end of the nineteenth century. The objectives dealt
ver, still needs the help of experimental validations. The most sig-
with in the hydraulic design of Pelton turbines mainly consist of the
nificant weakness of the CFD method is that the method is unable
jet flows from injectors, the interaction between the jet and rota-
to reveal the inherent and the detailed mechanism of the power
ting buckets of the Pelton wheel as well as the relative flow in the
conversion taking place in a Pelton turbine. Because of this and also
bucket. Relating to these aspects, improvements on Pelton turbi-
of varieties of applied turbulence models, calculation results usu-
ne hydraulics till now have been achieved mostly by the expe-
ally could not be validated by themselves. The existence of the free
rimental methods. Measurements of the jet for instance have been
surface of the flow and singularities at the solid edges additionally
performed mainly by the photographic method and the method by
complicate computational simulations. Especially assuming the
means of pressure tubes [1, 2]. A great progress in describing the
free surface of flows as the finite region of the two-phase homoge-
jet flow dynamics was made at the beginning of the new century, as
neous model massively affects the calculation accuracy. In additi-
both theoretical and experimental investigations were intensively
on, because of the lack of measurements of flows in the rotating
carried out based on laser applications in the jet flow measure-
bucket, CFD simulations could not be validated directly.
ments [3, 4]. Main results of corresponding experimental investi-
Advanced flow dynamic analysis in the hydro-mechanics of
gations have been summarized in [5]. On the state of the art of
Pelton turbines has been carried out during the last years [14-18].
such experimental investigations, both the jet flow with the free
The introduction of the so-called invariance equation and the initia-
surface and its generation mechanism have been almost comple-
tion of the jet layer method to describe the relative flow in the rota-
tely understood.
ting buckets, enormously contribute to the simplification of flow cal-
In the hydraulics of Pelton turbines, the jet-bucket interactions
culations. The basic investigation to the effect of flow frictions in
as well as the water sheet flow in the rotating buckets represent the
the rotating buckets on the system efficiency of a Pelton turbine
key process of the power conversion. Because this process is highly
has led to the establishment of the flow friction theorem (FFT) [16,
complex and the flow itself is hardly accessible, there have been ne-
17]. The application of FFT on a calculation example showed that
arly no any reasonable investigations on such flows. Since long ti-
the flow friction in the rotating buckets of a Pelton turbine is the
me the analysis made in [6] seems to be the only attempt to theo-
most significant reason for the drop of hydraulic efficiency in the
retically reveal the jet-bucket interactions and the associated
turbine system. This result suggests that further investigations re-
hydraulic losses. Experimental investigations have been mainly res-
garding the hydraulic efficiency in a Pelton turbine have to consider
tricted to the quantitative measurements of the pressure distribu-
the effect of flow frictions.
tion on the bucket surface either in the rotating or non- rotating
In actual fact, Pelton turbines can be designed nowadays to re-
buckets [7-9]. It should be mentioned that the flow dynamics in a
ach a hydraulic efficiency above 90%, based on experimental in-
non-rotating bucket is not comparable with the real flow dynamics
vestigations and practical operations. The further enhance-
in a rotating bucket. When the computational fluid dynamics (CFD)
ment in the hydraulic performance of Pelton turbines, however, is
has been widely applied at about the end of last century to simulate
only possible if any improvement potentials in the flow can be iden-
the flows in the Pelton turbine, both the free surface jet and the
tified and the method for their quantifications is available. Because
Grimsel Hydro, Oberhasli Hydroelectric Power Company (KWO)
e-mail: [email protected]
18
ARTIGOS TÉCNICOS
both the experimental and numerical methods are unable to con-
nical energy, Pelton turbines are also known as the impulse turbi-
duct this fine improvement on the flow, the available way is pro-
nes, as the power conversion takes place by the jet impact on the
bably the analytical method with which the real flow in the rotating
rotating buckets. The hydraulic performance of a Pelton turbine the-
bucket can be detailed for more understanding.
refore initially depends on the relation between the jet speed and
the rotational speed of the Pelton runner. For describing this relati-
1.2 SUBJECT OF THE PRESENT PAPER
on quantitatively, the so called specific circumferential velocity is
In specifying the hydraulic performance of a Pelton turbine, it is
defined according to Fig. 1 by:
always interesting to know the final effect of flow interactions
on the hydraulic efficiency. This interest primarily requires the
determination of both the efficiency drop arising from the flow frictions and the exit loss associated with the kinetic energy remaining
in the exit flow out of the buckets. In reality, the flow in the rotating
bucket is generally irregular and hence no simple solutions can be
obtained. It can be, however, expected that for special flow forms
the flow interactions and the associated effect on the hydraulic efficiency can be accurately characterised. In deriving the flow friction
theorem in [16, 17] the lateral flow along the path of constant circumferential velocity in the rotating bucket (U=const) has been assumed. This special flow form dominates in the operation of a
Pelton turbine. Another special flow form is the longitudinal flow
from the bucket cut-out towards the bucket root. It is of great relevance to find out the common properties as well as the difference
between these two flow forms. Based on this comparable knowledge the flow dynamics of other irregular flow forms can be well estimated, without having to calculate the detailed flow in the rotating
bucket.
For this purpose and as the main subject of the present paper,
the additional concept regarding the flow losses and dissipation in
the lateral flow with constant circumferential velocity will be firstly
accounted for, aiming to complete the existing flow friction theorem (FFT). More effort will then be applied to describe the radial
flow and to quantify the effectiveness of centrifugal, Coriolis and
inertia forces as well as the frictional force. Because of difficulties of
performing the integration calculations the method of using spre-
Fig. 1 - Arrangement of the jet to the rotating
buckets of a Pelton turbine
adsheet and the calculation procedure will be presented.
The calculation method presented in the current paper is based
U
km = m
C0
on the maximum application of fluid dynamics of Pelton turbines,
as this fluid dynamics with corresponding laws has been extensively developed in the last few years [14-18]. Because calculations
do not require any hypothesis such as the turbulence model and
(1)
It represents the most important parameter in both the design
and the operation of a Pelton turbine.
the two-phase homogeneous model for the free surface of water
In dependence on the specific circumferential velocity defined
flow, calculation results can be considered to be validated by them-
in Eq. (1), the hydraulic efficiency of a Pelton turbine is basically re-
selves. This represents again the greatest advantage against the
presented in the form:
ηh =2k m (1−k m )(1 –cos β2 )
numerical simulation by CFD, at least as a well available alternative
to the complex numerical simulations. This will be demonstrated
by directly calculating the real flow in the rotating bucket.
(2)
This well-known expression is initially obtained from the jet in-
In addition, detailed calculations of influences of centrifugal
teraction with a straight-moving bucket in which frictionless
and Coriolis forces on the flow in the rotating bucket will give a refe-
flow is assumed [15]. From this equation the maximum hydraulic
rence, whether the relative flow in the rotating bucket could be ap-
efficiency is achieved at km = 0.5 . In the praxis of designing and ope-
proximated by the comparable flow in a fixed bucket. Pressure mea-
rating a Pelton turbine, however, the specific circumferential velo-
surements in a fixed bucket have been performed in some investi-
city has always been specified to be within 0.45 to 0.48 , for achie-
gations [19], however without quantitatively validating the com-
ving the maximum hydraulic efficiency. One reason for this para-
parability with the flow in the rotating bucket.
meter setting differing from km = 0.5 has been confirmed by fulfilling
the so called coincidence condition, which implies that to each jet
2 BASIC EQUATIONS
instantaneously and in average two buckets undergo the jet impact
On the principle of converting hydraulic energy into the mecha-
[14, 15].
19
ARTIGOS TÉCNICOS
ηh = 2k m(1− k m)[1−(1−−
2 c w2 )cos β2 ]
In reality, Eq. (2) with its difference to 100% only accounts for
1
the unexploited kinetic energy which is involved in the outlet flow
(8)
out of the bucket. The efficiency loss related to this unexploited ki-
For frictionless flows it simply reduces to Eq. (2). As demons-
netic energy is known as the exit loss. According to the de-
trated in [17] based on a calculation example, the friction number
tailed calculations made in [14, 15] for frictionless flows, this type
may be of the order of about 0.2, so that the efficiency drop becau-
of efficiency loss reads only about 1%.
se of the flow frictions could reach an amount of 4%-7% or more,
The centrifugal and Coriolis forces acting on a unit mass of the
flow in a rotating system are defined by:
depending on the bucket surface roughness.
Eq. (8) combines the frictional effect on the hydraulic efficiency
Fct =− ω × (ω ×R)
(3)
and the exit loss related to non-zero exit velocity. The corresponding efficiency drop can be expressed as:
and
FCo =−2ω × W
respectively.
Δη h=1− ηh=1− 2k m(1−k m)(1− cos β2 )− cw2 km(1−k m)cos β 2
(4)
(9)
On the fact that in the flow in a rotating frame, the Coriolis force
always acts perpendicular to the flow direction and thus does not
influence the velocity value, the general equation describing the
change of the kinetic energy along the flow path s is given, according to [16, 17] based on the Newton’s second law of motion, as:
d( 2 W
)=F
2
1
ct
⋅ ds −c f
1
W 2 ⋅ds
2h
(5)
Thereby the frictional force between the water sheet and the
Fig. 2 - Exit losses in comparison between frictionless and
the frictional flows in the rotating buckets of a
Pelton turbine. cw2 =0.2 , β2 =170º
bucket surface is calculated by means of the friction coefficient cf.
or in short
The water sheet depth is given by h .
Δηh =Δ η exit ,0 + Δημ
(10)
Δ η exit ,0 =1−2k m(1−k m )(1−cos β 2 )
(11)
Δημ = −cw2 k m (1−k m )cos β 2
(12)
The first term on the RHS of Eq. (5) represents the effect of centrifugal force on the relative flow in the rotating bucket. It will disappear for the lateral flow across the path of constant radial dis-
with
tance to the rotational axis, i.e. the wheel axis. This case has already been treated in [16, 17], as it will be summarized in the next
and
section with additional considerations.
3 LATERAL FRICTIONAL FLOWS IN THE ROTATING
The expression of the efficiency drop
BUCKET
Δ η exit ,0 is equal to the de-
3.1 HYDRAULIC EFFICIENCY AND EFFICIENCY LOSSES
viation of efficiency at Eq. (2) from 100% and thus possesses the
Based on the geometrical and hydraulic layout of a Pelton turbi-
character of the exit loss. It, however, represents the exit loss only
ne, the flow in the rotating bucket mainly follows the path of cons-
exactly, if the frictional effect is neglected. Otherwise, because the
tant radial distance to the rotational axis of the Pelton wheel (Fig.
relative flow in the bucket and in turn the outlet flow out of the buc-
2a). Because of the negligible movement of water in the direction
ket is affected by the flow friction, the expression of Eq. (11) does
in which the centrifugal force is found, the product of Fct ⋅ ds in Eq.
not provide the true exit loss.
(5) becomes zero. The relative flow velocity in the rotating bucket
will only be affected by the flow frictions, as given by:
d(
1
2
1
W )= − cf −W 2 ⋅ ds
2h
2
Although Eq. (10) already shows the resultant efficiency drop
in the real flow with frictions, it would be interesting to calculate the
true exit loss and the difference to that given by Eq. (11) for fricti-
(6)
onless flow. For this purpose Eq. (6) will be integrated as:
1
2
To describe the frictional effect on the relative flow, the friction
(7)
f
1 W 2 ds
⋅
h
(13)
the approximation of the mean value theorem for integration is applied, so that:
S
2
1
the bucket from the bucket entrance to exit. Eq. (7) represents the
friction properties which are independent of the bucket rotation
and can thus be well determined from the flow properties in a fixed
bucket. The effect of viscous frictions in the rotating bucket on the
2
W12 +W22
W1 +W2
1
ds =−
W − W =−ò c f −
c w2
h
2
2
0
The integration length S denotes the path length of the flow in
20
S
−W )= 1 ò c
2
2
2
To perform the integration on the RHS of the above equation,
S
hydraulic efficiency has been determined in [16, 17] as:
2
1
0
number was defined in [16,17] in the form:
cf
cw2 =ò−
⋅ds
h
0
(W
2
2
2
(14)
Thereby the friction number cw2 has already been defined by Eq.
(7).
From Eq. (14) the relative velocity at the bucket exit can be re-
ARTIGOS TÉCNICOS
solved as:
3.2 DISSIPATION
1−c w2 2 2
W1 =ΦW12 .
W22 =−
1+c w2 2
The hydraulic loss in dependence on the flow friction can also be
(15)
calculated based on the energy law. Because for cross flows with
U=const the change in the relative velocity is only resulted by the
For usual flows in the Pelton buckets there is cw2 /2<<1, from
which Φ = 1− cw2 can be obtained. It follows then from the above
flow friction, the associated specific dissipation can be calculated
from the change in the specific kinetic energy of the flow as:
equation:
W22 = (1−cw2 )W12 .
(16)
1
2
ediss = −(W12 − W2 )
2
(24)
ediss= 12 c w2W1
(25)
With respect of Eq. (16) then there is simply:
2
This approximation has been applied in [16, 17] for deriving
the flow friction theorem (FFT) of Pelton turbine hydraulics.
The absolute velocity at the bucket exit is calculated according
This dissipation will be related to the specific kinetic energy of
the jet. The corresponding efficiency drop is then:
to Fig. 1 as:
2
2
C 2 = W2 + U 2 + 2U 2W2 cos β 2
2
(17)
Δη diss =
It becomes then with respect of Eq. (15) to:
C 22 =ΦW12 +U 22 +2U 2 ΦW1 cos β2
(18)
Because of U2 = U1= Um and W1 = C0− Um as well as km = Um / C0 ,
C02 2
= c w2
W12
C 02
Because of W1 = C0 − Um = C0 (1− km ) this efficiency drop is then
Δη diss = cw2(1−k m )
2
(19)
For frictionless flow there is simply Φ = 1 . Eq. (19) reduces to
Eq. (11).
Fig. 2b shows a calculation example comparing the exit losses
corresponding to the frictional and frictionless flows, respectively.
Obviously, a shift of km for minimum exit loss has been resulted by
(26)
expressed as the function of the specific circumferential velocity:
the related exit loss is calculated as:
2
Δ ηexit= C22 =Φ(1−k m ) + k 2+ 2km Φ(1−k m ) cos β 2
C0
e diss
2
(27)
Regarding to Eq. (9) and (21) the following relationship can be
confirmed.
Δη h =1− η h = Δηexit +Δηdiss
(28)
The total efficiency drop consists of the flow dissipation and the
real exit loss.This expression can be considered to be equivalent to
the expression given in Eq. (10).
In deriving Eq. (23),
Δηexit » Δηexit ,0 has been obtained.
flow frictions. In assuming the friction number to be cw2 = 0.2 [16,
From the comparison between Eq. (12) and Eq. (27) the following
17], from which Φ = 0.818 is obtained, the specific circumferential
result can also be confirmed for b2 » p and km » 0.5:
Δη μ =Δη diss = cw2 4
velocity km for minimum exit flow is found to be:
Φ
k m,min =
= 0.475
1+ Φ
(20)
of Pelton turbine operations, it does not imply that the practical setting of the parameter km would aim to minimize the exit loss. As pointed out above, the exit loss and the flow dissipation have been interrelated to cause an efficiency drop, which according to Eq. (9)
has its minimum at the operating point km = 0.5.
The exit loss according to Eq. (19) can be simplified for cw2 / 2 <<
1− cw2 ≈1− cw2 2
Because for b2 » p and km » 0.5 the exit loss according to Eq. (23)
becomes negligible, Eq. (29) then represents the main hydraulic ef-
Although this value satisfactorily matches the practical settings
1. Because of Φ= 1− cw2 and
(29)
it results from
Eq. (19).
ficiency drop in the Pelton turbine with frictional flows. The calculation can be easy performed by knowing the friction number cw2
from Eq. (7).
4
LONGITUDINAL
FRICTIONAL
FLOWS
IN
THE
ROTATING BUCKETS
The longitudinal flow in the rotating buckets of a Pelton turbine
is encountered, when the jet enters into the bucket at the bucket
cut-out and moves towards the bucket root, as illustrated in Fig. 3.
For such a flow the general equation describing the relative flow in
Δη =1−2k m(1−km)(1− cos β 2)−c (1−km )[1−k m(1− cos β2)]
w2
exit
(21)
and with b2 » p
the rotating bucket, given by Eq. (5), has to be considered.
According to [15] the integration of the first term on the RHS of this
Δη =1−(1−k m)[4k m+c (1−2km)]
w2
exit
(22)
2
2
equation along the flow path (s) leads to (U − U1 ), so that the time
dependent relative velocity in the rotating bucket is obtained as:
Because Pelton turbines are all operating in the adjacent of
1
2
km= 0.5 and the friction number cw2 represents a quite small value,
there is cw2 (1− 2km ) << 4km . From Eq. (22) it follows:
Δη exit≈1− 4km(1− km)
s
2
1
−W12)= 21(U 2 −U 2)−ò c f −W 2 ⋅ ds
2h
0
(30)
This equation implies that the relative velocity in the rotating
bucket changes both with the local circumferential velocity and as
(23)
It is equal to Eq. (11) for b2 » p. This equality points out that the
influence of flow friction.
(W
the result of the flow frictions. For frictionless flows (cf = 0) the above equation reduces to the so-called invariance equation derived in
[14, 15].
21
ARTIGOS TÉCNICOS
Fig. 3 - Movement of water from the bucket cut-out towards
the bucket root. Fct , Fco and FI are acting on the water
particle, Fd acts on the bucket surface.
Fig. 4 - Two-dimensional motion of a water
particle in a circular bucket
4.1 KINEMATICAL EQUATION TO THE FLOW IN THE
The longitudinal flow in the rotating bucket will be affected by
ROTATING BUCKET
centrifugal and Coriolis forces as well as by the frictional force.
To follow the flow in the rotating bucket, a water particle at the
Because both the centrifugal and Coriolis forces are volume forces,
bucket inlet is assumed, according to Fig. 4, to be located by the po-
they all act on the bucket with their components perpendicular to
sitional angle t = 0 , to which the time is set to t = 0The time depen-
the bucket surface. Another volume force which also acts perpendi-
dence of the flow is obtained from rb dt = Wdt as:
t
cular to the bucket surface ist the inertia force arising from the
t = ò rb d t
W
change of the flow direction owing to the surface curvature. The tocalculated as (Fig. 3).
or in the function of the bucket rotational angle:
t
2
W − F ⋅n−FCo ⋅n
Fn=−
ct
r
Δ a = ωt = rbω ò
(31)
b
0
2
The inertia force of unit mass is expressed by F1 = (W / rb)n
with r as the local curvature radius on the bucket surface. The normal of the bucket surface is specified by n which directs from the
R 2 =Ro2 + rb2 − 2rb Ro cos(y − t)
2
2
2
cos y = Ro + rb −Rc
2rb Ro
area is calculated as:
There by s and d, respectively, denote the flow path coordinate
cos β =
Because of the bucket rotation both the normal force Fn and the
cos β 1 =
direction of the circumferential velocity. The power conducted by
respective specific volume forces and the direct frictional force are
Rc2 +rb2 −Ro2
2rb Rc
(40)
ween the geometrical parameters such as R , t , Δa , y and b. The ti-
2
de
W
e =− = Fn ⋅(− n)⋅U = −− n ⋅U +(Fct ⋅ n)n ⋅ U+(FCo ⋅ n)n ⋅U
rb
dt
dPd = cf 12 ρW 2Ud cos βds
(33)
me-dependent relative velocity is determined by Eq.(30), from
which it yields with sin bds = - dR.
(34)
To further calculate Eqs. (30), (33) and (34) the timedependent flow in the rotating buckets has to be calculated firstly.
For the reason of simplicity the bucket is assumed to be a circular
form of radius rb . This is validated, because the radial section of a
Pelton bucket commonly can be well approximated by a circular
22
(39)
The above equations show only the geometrical relations bet-
thus calculated as:
segment.
R 2+ rb2 − R 2
2 rb R0
At the time t = 0 there is accordingly.
the effective force components of both Fn and dFd are those on the
and
(38)
By applying the cosine law again to Fig. 4 the angle b is obtained.
and the width of the water sheet in the rotating bucket.
direct frictional force dFd do perform the mechanical work. There by
(37)
There by the angle y is obtained by setting t = 0 R = Rc as:
infinitesimal direct frictional force on an infinitesimal frictional
(32)
(36)
By applying the cosine law to Fig. 4 the radial position of the wa-
On the other side the direct frictional force acting on the bucket
lies tangentially on the bucket surface in the flow direction. The
1
dt
W
ter particle can be obtained as:
bucket surface to the water flow.
dFd = cf 12 ρW 2 d ⋅ ds
(35)
0
tal force of unit mass normally towards the bucket surface is then
1
2
(W −W )=
2
2
1
R
1
2
W 2 dR
ω2 (R 2 − R12)+ ò cf−
2h sin β
R1
(41)
On the constant volume flow rate [18], the height of the water
sheet in the bucket is calculated as:
h=
2
p d 0 W0x,o
4 d W
(42)
ARTIGOS TÉCNICOS
R
There by W0x,o is related to the jet layer on the jet axis and repre-
W
eI =− ωò−
RdR
rb
sents the component of the relative velocity on the jet axis. It is cal-
(52)
R1
culated by W0x,o = C0 - Um and remains constant during the whole pro-
This specific mechanical work will be related to the specific kine-
cess of the jet interaction with the rotating buckets. The jet diame-
C02/2 of the jet flow. With respect of k
ter and the width of the water sheet are denoted by d0 and d , res-
tic energy
pectively. At the bucket entrance (s=0) there is d » d0 according to
ding to Eq. (1) the corresponding partial efficiency is calculated as:
Fig. 3. For simplicity the width of the water sheet can be assumed to
eI
1 W R dR
ηI =−
=−2k m2 ò −
−
rb −
C0 2
Um Rm
R
d 2 − d0
s
S
(43)
(W
3
2cf
Wd
−W12) = 21 ω2(R 2−R12)+−
−d R
2
ò
p d 0 W0x,o R1 sin β
The integration can be approximated by means of the spreadsheet calculations. For frictionless flows in a circular bucket, the inte-
By assuming the constant friction coefficient, Eq. (41) becomes
1
2
gration in Eq. (52) has been performed in [20], so that:
e
R
2
(53)
1
with d2 as the water sheet width at the bucket exit.
then.
-definition accor-
R
linearly depend on the flow path s as:
d = d 0+
m
I,0
(44)
=
1
3ω rb
(W −W )
3
3
1
(54)
4.2.3 CENTRIFUGAL FORCE
This equation is denoted as the kinematical equation to the flow
in the rotating bucket. The integration can be approximated by the
The centrifugal force is given by Eq. (3). In using vector values
summation calculation which can be performed easily by means of
given by Eqs. (45) to (49), the specific work performed by the cen-
spreadsheet method.
trifugal force is calculated from Eq. (33) as:
R
t
1 dR
ect =ò (Fct ⋅ n)n ⋅Udt =−ω3 ò R 2 cos β −
W
R
0
4.2 EFFECTS OF VOLUME FORCES
In order to perform the vector multiplications in Eq. (33),
Thereby Wdt = ds and sin b ds = −dR have been again applied.
the coordinate system t-n-z according to Fig. 3 is considered.
2
In the related form to the jet energy (C 0 /2 ) the corresponding
Thereby the z-coordinate coincides with the axis of the Pelton wheel. The corresponding geometrical and velocity vectors are given
partial efficiency is calculated as:
R
by:
n =(0, 1, 0)
R =(− R sin β ,−R cos β ,0)
ω =(0, 0, ω)
(46)
4.2.4 CORIOLIS FORCE
The Coriolis force is given by Eq. (4). In using vector values gi-
(47)
W =(W, 0,0).
(49)
ven by Eqs. (45) to (49), the specific work performed by the
Coriolis force is calculated from Eq. (33) as:
t
0
0
(57)
With respect of W sin b = −Wr = −dR /dt it is further calculated
The power generated by flows while passing through the rotating bucket is expressed by the process equation (33). Another
part of power which is not involved in the expression is the part
from the impact force at the bucket entrance. Such an impact force
arises from the abrupt change of the flow direction while getting into the bucket. Its contribution to the power exchange is given by
the specific impact work which is related to the jet energy and denoted as the partial efficiency [18]:
as:
R
eCo=−2ω2 R ⋅dR= ω2(R12 −R 2)=U12 −U 2
ò
(58)
R1
In the related form and because of R1 = Rc for the cut-out of the
bucket, one obtains the corresponding partial efficiency.
æ Rc2 R 2 æ
ηCo= 2k m2 ç−
2 ç
2 −−
è Rm R m è
(59)
It is independent of the path which the flow follows.
(50)
4.3 DIRECT FRICTIONAL EFFECT
The direct frictional effect on the power generation is obtained
4.2.2 INERTIA FORCE IN THE BUCKET FLOW
The specific work performed by the inertia force in the bucket
by integration of Eq. (34) as:
s
flow is calculated from Eq. (33).
t
W
W 2 ω R sin β dt
eI =− ò−
n⋅Udt =ò−
rb
rb
0
t
eCo = ò(FCo ⋅ n) n⋅Udt=2 ω2 WR sin βdt
ò
4.2.1 IMPACT FORCE AT THE BUCKET CUT-OUT
2
(56)
1
(48)
t
2
ηct =− 2k m2 ò R3 Um cos β dR
Rm W
R
(45)
U =(ω Rcos β,−ωRsin β ,0)
W0 Rc
[cos β0 − cos(a0 + gc)]
η Im = 2k m2−
Um R m
(55)
1
(51)
0
Because of Wdt = ds , with s as the flow path coordinate, and
sin bds = −dR according to Fig. 3, Eq. (51) is rewritten as:
Pd = cf 1 ρò W 2Ud cos β ds
2 0
(60)
Because of sin b ds = −dR this equation is reformed to:
R
1
Pd =− cf − ρ ò W 2U ⋅ d dR
2
tan β
(61)
R1
23
ARTIGOS TÉCNICOS
Because of the use of the water sheet width d according to Fig.
3 this power is conducted by the total flow frictions in one bucket.
With
regard to the corresponding
It is comparable with Eq. (27) for the lateral flow in the Pelton
buckets.
relative flow rate
1
p d 0 (C0 − Um) [18] the specific work from direct flow frictions
Qw = −
4
2
4.5 TOTAL EFFECTIVENESS OF ALL AVAILABLE FORCES
Based on the above calculations the total hydraulic efficiency is
is then calculated as:
R
Pd
2cf
d dR
W 2U ⋅−
ed =−
−
=−
ò
2
tan
β
ρQw
pd0 (C0−Um) R1
calculated as:
(62)
It is again related to the specific kinetic energy of the jet flow.
(71)
Similar to Eq. (28) the difference of this hydraulic efficiency
from 100% represents the sum of friction-dependent dissipation
The corresponding partial efficiency is then obtained as:
2
R
ed
4cf k m3
1 dW U
=−−
ηd =−
−
2
2−
3 ò−dR
pd0 1−k m Um R tan β
C0 2
η h = η Im + η I +η ct + η Co + η d
and the exit loss, as given by:
(63)
1
Δη h =1− ηh = Δη + Δη
exit
diss
(72)
The exit loss for the considered flow with U ¹ const can only be
There by km = Um / C0 has been applied.
As will be shown, this partial efficiency associated with di-
calculated by tracking the flow in the bucket from the entrance to
rect flow frictions is negligible. Such a result has already been
the exit. The calculation result can be applied to validate the above
confirmed in [16, 17] for flows with U = const .
equation, as this will be shown in the following section.
4.4 HYDRAULIC DISSIPATION
4.6 APPLICATION EXAMPLE
The frictional force between the flow and the bucket surface is
In order to estimate the effectiveness of all flow forces and to
given by Eq. (32). The infinitesimal dissipation rate caused by the
show the calculation processes of both the frictional flow in the
flow friction is calculated as:
bucket and the hydraulic efficiency, the calculation is applied to one
bucket of a Pelton turbine which is specified in table 1.
dEdiss=WdFd = cf 12 ρW 3 d ⋅ ds
(64)
Along the flow path in the rotating bucket the accumulative dis-
The calculation can be performed by means of the spreadsheet
method, for instance by setting the step Dt = 4.5°. Table 2 shows
the schema of such a spreadsheet calculation.
sipation rate is obtained by integrating the above equation:
s
Table 1 - Parameter specification for the calculation example
3
Ediss = cf 1 ρ ò W d ⋅ds
2 0
(65)
Because of the use of water sheet width d this dissipation rate
applies to one bucket. Like Eq. (62) the specific dissipation is calculated as:
s
2cf
ediss= Ediss =
W 3 d ⋅ ds
ρQw p d02(C0 − Um) ò0
(66)
In relating to the specific kinetic energy of the jet flow, the corresponding efficiency drop because of the dissipation is calculated
as:
Δηdiss=
s
3
e diss
3
4c k m 1
d ⋅ds
=
2
2
3 òW
1−k
d
p
U
2
C0
m
0
m 0
(67)
On the relationship of sin bds = −dR it is rewritten as:
3
m
R
Table 2 - Schema of a spreadsheet calculation
3
4cf k
1
Wd
Δη diss=−−
−−−dR
pd 02 1−k m Um3 Rò1 sin β
(68)
For the flow throughout the bucket the upper integration limit
has to be set to s = S and R = R2 .
The water sheet width d in Eq. (67) will be replaced by Eq. (42).
2
2
With cf W » cf W1 [17] it yields then for the flow throughout the
bucket ( s = S ):
2
Calculation results have been shown in Fig. 5. Based on this dia-
S
k m3 W1 W 0x,o
1 ds
cf −
Δη diss=−
−
⋅
3
ò
1− k m
h
Um
0
(69)
The integration term has been defined in Eq. (7) as the friction
2
number. With respect of W0 x ,o = C0 − Um = C0 (1− km) one obtains
from Eq. (69).
24
- At the bucket entrance (t = 0 ) the contribution of the impact
force to the power conversion is confirmed to hIm = 2.0%.
- The centrifugal force only has a negligible contribution to the
power generation.
2
2
W1 c (
Δηdiss= cw 2−
1 k )
2 ≈ w2 − m
C0
gram following statements can be made:
(70)
- The direct influence of the friction force on the hydraulic efficiency takes less than 0.5%.
ARTIGOS TÉCNICOS
- By reaching the bucket exit (t = 107.5° ) the total hydraulic efficiency reads 98.1%. The corresponding hydraulic loss is thus
5 SUMMARY
The frictional flows in the rotating buckets of a Pelton turbine
are non-stationary and of irregular form along the bucket surface.
1.9%.
The related absolute velocities C / C0 calculated in table 2 in de-
To make the quantitative description of the associated flow proper-
pendence on the bucket rotational angle Da have been shown in
ties two regular forms of quasi stationary flows have been conside-
Fig. 6 together with the total hydraulic efficiency in accordance
red: the flow along the path of constant circumferential velocity
with that in Fig. 5, and with the efficiency drop due to the hydraulic
and the longitudinal flow with varying circumferential velocity. The
dissipation. The flow reaches the bucket exit after a rotation of the
hydraulic performances of such simplified flows are comparable to
bucket for about 28°. As can be confirmed in the presented calcula-
the real flows in the rotating buckets, both qualitatively and quanti-
tion results, the sum of the total hydraulic efficiency, the related ab-
tatively in the aspects of power exchange between the water and
2
solute velocity (C / C0 ) and the efficiency drop due to the hydraulic
dissipation is equal to unit throughout the flow. This equality at the
bucket exit just validates the relationship given in Eq. (72). It can
also be confirmed from Fig. 6 by considering the flow at the bucket
exit that the exit loss of about 0.37% is evidently smaller than the
hydraulic dissipation of about 1.5%.
In using such an application example, one can very conveniently investigate the effects of all influence parameters such as km ,
cf , b2 and etc. Especially for cf = 0 one obtains the results which completely agree to the results obtained from the integration. This, however, does not belong to the scope of the present paper.
the rotating buckets.
The first form of the flow dominates in a Pelton turbine. For this
flow the additional concept regarding the flow losses and dissipation in the flow has been accounted for to complete the existing flow
friction theorem. To the second form of the flow detailed analyses
have been performed to confirm the influences of centrifugal,
Coriolis, frictional and inertia forces on the power exchange between water and rotating buckets. Because the flow of this form along
the bucket surface could not be integrated mathematically, the calculation algorithm by means of the spreadsheet method has been
demonstrated with extraordinarily high calculation accuracy.
For both forms of the flow in the rotating buckets the flow friction has again been confirmed to be most effective in affecting the
hydraulic efficiency. Calculations demonstrate that exit losses associated with the remaining kinetic energy in the exit flows out of the
buckets are nearly not influenced by the flow frictions. This enables
the exit losses to be determined simply by assuming the frictionless flow.
While in the flow with constant circumferential velocity both
centrifugal and Coriolis forces do not contribute to the power exchange, the Coriolis force in the longitudinal flow considerably influences the flow and the power exchange. Because of this the relative longitudinal flow in the rotating buckets could not be approximated by the corresponding flow in a fixed bucket.
The knowledge of the frictional flows of both forms can be applied to estimate the end effects of flows of other combined forms on
Fig. 5 - Contribution of diverse forces to the power
exchange in the bucket flow
the efficiency drop and exit loss, without having to completely calculate the flow in the rotating buckets. Because the flow mechanism in the rotating frame of a Pelton turbine has been widely worked out, further developments of the calculation method in using
the spreadsheet for instance would lead to direct calculations of
any complex flow in the rotating buckets. This would be at least a
best available alternative to the computational fluid dynamics
(CFD).
6 REFERENCES
[1] Berntsen, G., Brekke, H., Haugen, J., and Risberg, S.
Analysis of the free surface nonstationary flow in a Pelton turbine.
Hydro2001, Opportunities and Challenges, Riva del Garda, Italy,
2001.
[2] Brekke, H. State of the art of small hydro turbines versus large turbines, Hydro2005, Villach, Austria, 2005.
Fig. 6 - Hydraulic efficiency, frictional dissipation and
absolute velocity in the flow model
according to Fig. 4
[3] Zhang, Zh., Muggli, F., Parkinson, E., and Schärer, C.
Experimental investigation of a low head jet flow at a model nozzle
of a Pelton turbine. Proc. 11th Int. Seminar on Hydropower Plants,
Vienna, Austria, 2000.
25
ARTIGOS TÉCNICOS
MEASUREMENT OF PERIODIC FLOW FIELD IN A RADIAL DIFFUSER PUMP
BY PIV AND LDV METHODS
1
Jianjun FENG
1
F. -K. BENRA
1
H. J. DOHMEN
ABSTRACT
In this paper, both Particle Image Velocimetry (PIV) and Laser Doppler Velocimetry (LDV) measurements have been conducted to measure the periodic flow fields in a low specific speed radial diffuser pump. The measurements are conducted at half blade height and for the
design operating point of the pump. Both the phase-averaged velocity fields and the turbulence fields obtained from the above measurements are presented and compared, in order to enhance the understanding of unsteady flows caused by the relative motion between the
rotating impeller and the stationary diffuser.
KEY WORDS: Radial pump, periodic flow, PIV, LDV, turbulence.
1 INTRODUCTION
[7] and Akhras et al. [8].
The flow in a radial diffuser pump is characterized by the unste-
In order to enhance the comprehension of the unsteady pheno-
ady interaction caused by the relative motion between the rotating
mena during conveyance of the fluid from the impeller to the stator
impeller and the stationary diffuser. Because of the high density of
due to the change of frame of reference, the flow field in a low spe-
the involved working fluid the interaction becomes very strong in
cific speed radial diffuser pump has been analyzed experimentally
the case of a small radial gap and is assumed to have an important
by means of optical methods, including PIV and LDV. Both the pha-
influence on the time-variant flow behavior.
se-averaged velocity field and the turbulence field are compared
Particle Image Velocimetry (PIV) is a measurement technique
both qualitatively and quantitatively at the design operating point.
for obtaining instantaneous velocity field, in which the property actuallymeasured is the distance travelled by particles, which are ad-
2 EXPERIMENTAL SETUP
ded to the flow and known as seeding, in the flow within a known ti-
2.1 GEOMETRY OF THE PUMP
me interval [1]. PIV is a powerful alternative or supplement to LDV,
The cross section of the test pump is shown in Figure 1. The test
which offers both more information on the instantaneous spatial
pump stage consists of an impeller, a vaned diffuser, and a vaned re-
flow structures and, reduces considerably the acquisition time. In
turn channel. The specific speed of the pump is ns=22.6. The impel-
comparison with point-to-point measurements (e.g., hot-wire ane-
ler is shrouded with six two-dimensional and strongly backswept
mometer and Laser Doppler Velocimetry), PIV has the advantage
blades, with an exit angle of 22.5 deg relative to the tangential di-
of measuring the whole flow field instantaneously, whether it is ste-
rection. The radial gap between the impeller outlet and diffuser in-
ady or unsteady.
let is 3% of the impeller outlet radius. Both the diffuser and return
The Laser Doppler Velocimetry (LDV) measurement technique
channel have nine two-dimensional vanes. All the blades are desig-
uses a laser to generate a coherent (fixed frequency) light beam to
ned in two dimensions with a constant thickness of 4 mm. The who-
illuminate a moving particle in the fluid of interest. This particle mo-
le pump is manufactured with plexiglass completely to provide opti-
vement creates a Doppler shift in the light frequency directly pro-
cal access for the laser sheet and camera to the measuring region
portional to its velocity. Therefore, the measurement of such
of interest for PIV and LDV measurements. The specifications of
Doppler shift frequency is a measurement of the velocity of the par-
the pump stage are illustrated in Table 1. The head curve of the
ticle under the assumption that the particle is small enough so that
pump is provided in Figure 2.
the flow velocity is equal to the particle velocity.
Table 1: Specifications of the pump stage
Compared to PIV, LDV is more time-consuming but predicts more accurate results due to the measurement directly on the points
of interest. Because PIV uses a correlation method based on the interrogation size and the moving average method, the vectors are
made to be consistent with adjacent ones compulsorily. Thus, some accuracy will be smoothed out in the case of a big velocity gradient existing between two adjacent measuring points.
Some studies have been conducted to measure the unsteady
velocity field in radial diffuser pumps, such as the work with PIV by
Akin and Rockwell [2], Sinha et al. [3] and Wuibaut et al. [4, 5].
Some other measurements were conducted by LDV, such as the
2.2 PIV MEASUREMENT
work by Akhras [6] and
The light source for the PIV measurements is a double-cavity
1
Hajem et al., Pintrand et al.
Chair of Turbomachinery, Department of Mechanical Engineering, University of Duisburg-Essen
26
ARTIGOS TÉCNICOS
532 nm Nd-YAG laser with a repetition rate of 15 Hz and the energy
the impeller, an optical encoder fixed on the pump shaft is utilized
of 120 mJ/pulse. The water is seeded with polyamide particles
to synchronize measurement with the impeller position. For each
which have an average diameter of 20 mm and a density of 1016
measuring point in the impeller, 100,000 sets of data are acquired,
3
kg/m which is very close to the density of water. The images are re-
and 50,000 sets of data are collected for each measuring point in
corded by a 1024×1280 pixels, 8-bit CCD (Charge Coupled Device)
the diffuser.
camera. An encoder installed on the pump shaft is used to synchronize the measurement with the relative impeller position. For each
2.4 DATA POST-PROCESSING
During the measurements, an unsteady signal for each velocity
More details about the experimental setup and the parameters for
post-processing of the results can be taken from our previous work
component consists of a phaseaveraged part
v̄(x, y, j ))
and a random one
(ui′ (x, y, j )
(ū(x, y, j) or
or vi′(x, y, j
((
relative impeller position, 200 double-frame images are recorded.
, as
denoted in Eq.(1). A good estimation of the phase-averaged com-
[9].
ponent therefore can be obtained by Eq. (2). Theturbulence kinetic
energy K is calculated in Eq. (3), and the turbulence intensity Tu is
calculated byEq. (4), which is normalized by the impeller tip speed
U2.
(1)
(2)
(3)
(4)
Here N is the number of measurement at the impeller circumferential position j.
3 RESULTS AND DISCUSSION
Fig. 1 - Cross section of the pump
All the results presented here are limited to the half blade height plane (at midspan) and at the design operating point.
In both PIV and LDV measurements, since the camera for PIV
and the optic probe for LDV are fixed in a stationary absolute frame
of reference, the measured velocity is the absolute one. The relative velocity in the impeller region based on the reference of the rotating impeller is calculated by Eq. (5) by vectorially subtracting the
local circumferential velocity from the measured absolute velocity.
All the velocity components discussed in this chapter are phaseaveraged by default.
→ → →
W= C− U
(5)
Figure 3(a) presents the phase-averaged relative velocity contours and uniform-length vectors showing the flow directions obtained by PIV. The vector density is reduced by a factor of 4 for clarity,
i.e., only every second vector in each direction is shown to avoid
vector crowding. For both cases, the impeller rotation sense is
Fig. 2 - Characteristic curve
clockwise, and the shown impeller position is defined to be the zero
position (j = 0 deg) to the pre-defined diffuser vane, where the im-
2.3 LDV MEASUREMENT
In the LDVmeasurement, the light source is an Argon-Ion laser
peller trailing edge begins to approach the diffuser leading edge.
All other impeller positions are based on this definition.
from Lexel laser Inc. with a maximum power of 5W operating in
multiline mode. The multicolor beam separator is Fiberlight from
TSI Inc. for obtaining the green (514.5 nm) and blue (488 nm) beams. An optical probe with a 500 mm focusing lens is used to derive
a two-pair beam configuration. The optical probe with the lens is
mounted on a two-axis traversing system in order to place the probe volume at the location of interest. The measuring region covers
the rear part of the impeller, starting from r/R2 =0.757 due to the
design limitation of the pump test stand, and a full diffuser channel. To relate the velocity measurement to the angular position of
Fig. 3 - Phase-averaged relative velocity field at
j = 0 deg
27
ARTIGOS TÉCNICOS
It reveals that the relative velocity vectors follow the curvature
the impeller wake. LDV predicts slightly higher magnitude of the re-
of the impeller blades in the predominant parts of the impeller pas-
lative velocity in the diffuser region, especially at the diffuser outlet
sage, although there is a small region with small velocities on the
throat (Figure 4(j)), where the result by LDV is about 8% in the
impeller pressure side, no separation has been observed by chec-
middle and 4% near the blade surfaces higher than that by PIV.
king the vectors there. A positive incidence is found at the impeller
leading edge, producing a local region near to the suction (concave) side with relatively high relative velocity. The adverse pressure
gradients decelerate the flow from the leading edge to the trailing
edge on the suction side. It is also observed that the relative velocity on the suction side is bigger than on the pressure (convex) side
in the front impeller part. The fact that high-momentum fluid is displaced toward the suction side near the inlet section is in accordance with the potential theory. It also indicates that in the inner part
of the passage, the meridional curvature associated with the axialto-radial entry bend dominates over rotational effects. However,
this phenomenon is inverted in the impeller rear part due to the
fact that the Coriolis force accumulates strength in large radii and
drives the fluid from the suction side to the pressure side. Near the
impeller outlet, a wake region characterized by low relative velocity
is found on the impeller suction side near the trailing edge, and a local region with relatively high velocity on the corresponding pressure side. This kind of flow non-uniformity near the impeller outlet
is the so-called jet-wake structure, which has been reported by
Wuibaut et al. [4, 5].
Concerning the flow in the diffuser region, the stagnation point
from PIV is found at the diffuser leading edge deviating slightly
from the expected position at the vane centerline to the suction side, causing a slight negative incidence, which suggests that the
flow out of the impeller to the diffuser is in the over flow range for
this impeller position. In the semi-vaned region before the inlet
throat of the diffuser, the velocities are relatively high. There is also
a region with small velocities observed on the diffuser pressure side, and still no flow separation can be found. In addition a small wake region with low velocities is also found behind the diffuser vane
trailing edge.
Figure 3(b) presents the result obtained by LDV measurements
at the same impeller position with the same magnitude scale as
that in Figure 3(a). As mentioned before, the measuring region for
LDV covers only the rear part of the impeller region due to the limitation of the equipment. One can observe that the comparison between PIV and LDV results shows a very good qualitative agreement
Fig. 4 - Comparison of phase-averaged relative velocities
between PIV and LDV at j = 0 deg
The turbulence intensity obtained by PIV is illustrated in contours in Figure 5(a) at midspan for the design operating point.
in the whole overlap measuring region between them.
Figure 4 shows quantitative comparisons between the above pa-
Although there are some noises in the PIV result due to reflections,
ir of results between PIV and LDV for the overlap measuring region
the main features can be easily identified. There are high turbulen-
at some selected radial stations in the impeller region, one radius in
ce regions behind the impeller trailing edge, near the impeller inlet
∗
the gap region, and at the inlet and outlet of the diffuser throat. q is
∗
∗
throat close to the impeller suction side, around the diffuser lea-
the circumferential coordinate, q =0 and q =1 represent the cir-
ding edge caused by impeller-diffuser interactions, on the diffuser
cumferential position on the impeller pressure side (PS) and sucti-
suction side, and behind the diffuser trailing edge. Compared to the
on side (SS), respectively. For the comparison in the diffuser regi-
PIV result, the LDV result shown in Figure 5(b) predicts similar tur-
∗
on, S denotes the dimensionless distance from the diffuser pres∗
sure side to the corresponding suction side. S = 0 means the point
∗
bulence trends but with less noise. And the interaction between the
impeller and diffuser is very clearly shown by the turbulence distri-
is on the pressure side and S = 1 is on the suction side. It can be ob-
bution in front of the diffuser leading edge and on the suction side
served that the agreement of the two data sets in the impeller regi-
of the diffuser vane, which is caused by the impingement between
on is somewhat better than that in the diffuser region.
the high turbulence behind the impeller trailing edge and the diffu-
Furthermore, the deficit in the relative velocity near the impeller
ser leading edge. It is assumed to be one of the sources of unste-
suction side is very clear at the radial station r/R2 = 0.983 due to
ady phenomena in vaned diffuser pumps, which has also been re-
28
ARTIGOS TÉCNICOS
ported by Sinha et al [3]. In addition, LDV predicts a wider region
extending downstream to the impeller outlet with a higher turbulence level in the impeller channel compared to the PIV result.
However, the high turbulence region around the diffuser leading edge can not be predicted by LDV due to the limitation of the measuring positions in the LDV.
Fig. 6: Comparison of turbulence intensities
between PIV and LDV, at j = 0deg
Fig. 5 - Turbulence intensity from measurements
at j = 0 deg, midspan, Qdes
The flow in the radial gap region between the impeller and the
diffuser is the most interesting since the unsteady phenomena occurring there are the strongest both for the pressure and velocity fi-
Figure 6 shows the quantitative comparison of turbulence in-
elds caused by the impeller-diffuser interactions. For this purpose,
tensity at the same positions as in Figure 4 between PIV results and
Figure 7 shows comparisons of instantaneous radial and circumfe-
LDV ones. One can observe that the agreements on all positions
rential velocity distributions between the LDV and PIV results near
are in general good. The highest turbulence intensity in the impel-
the impeller outlet at two impeller positions. The impeller rotates
ler region is observed near the suction side produced by the leaka-
from left to right. For clarity, the circumferential positions of the im-
ge flow, except for the radial station r/R2 = 0.983 where the highest
peller blades and diffuser vanes are marked at the top and bottom
one is caused by the high turbulence region carried by the impeller
of the figures, respectively.
wake (Figure 5(b)). In the diffuser region, PIV predicts a higher
The comparisons of the circumferential component Cu in
magnitude than LDV in at the inlet and outlet throats, but with the
Figures 7(a) and 7(b) show a very good agreement between PIV
same trend. A possible reason for is due to the reflection on the dif-
and LDV results. Cu attains a valley of around 0.3U2 near the pres-
fuser vanes in the PIV measurement. Since the diffuser channel is
sure side of the impeller passage, and the peak-to-peak difference
very narrow, the effect from the reflection is very big to the velocity
is about 0.45U2. The gradient of circumferential velocity is very big
field, which introduces some other uncertainties in the velocity me-
in the region which is faced directly by the impeller trailing edge.
asurements. This will increase the turbulence intensity.
Each leading edge of the diffuser vane produces a local high circumferential velocity.
For the radial component shown in Figures 7(c) and 7(d), LDV
presents a similar tendency but with some discrepancy with PIV.
For example, LDV predicts a local high Cr region near the pressure
side of the impeller, PIV does it also but with much smaller magnitude. And the biggest discrepancy is observed in that region. This
phenomenon could be the fact that the reflection in the PIV measurement is very big near the gap region, and the data postprocessing utilizes a moving-average method to generate velocity
vectors. The distribution of radial velocity presents a series of peaks and valleys. The potential effect induced by the diffuser vanes
to the impeller outlet flow is very clear: a local minimum of radial velocity could be observed in the vicinity of each diffuser leading edge. This value is negative and indicates local reverse flow. The radial velocity component reaches a peak near the pressure side of the
impeller passage, and it decreases to a local minimum in the wake
region on the suction side of the passage, where local reverse flow
can also be observed indicated by the negative radial velocity.
Therefore, the velocity components in the gap region strongly
depend on the impeller relative position to the diffuser because the
impeller rotation provides different inlet flow conditions for the
downstream diffuser.
29
ARTIGOS TÉCNICOS
( 4) In the radial gap region near the diffuser inlet, the distribution of the radial component Cr by the PIV measurement is smoother than that by the LDV measurement. The agreement of Cu is better than that of Cr. The velocity components in the gap region
strongly depend on the impeller relative position to the diffuser, because the impeller rotation provides different inlet flow conditions
for the downstream diffuser.
5 NOMENCLATURE
Fig. 7: Comparison of velocity components,
r/R2 < 1.01, Qdes
4 CONCLUSIONS
( 1) The agreement between the PIV and LDV results is quite good, both on the phase-averaged velocity field and on the turbulence field.
( 2) The jet-wake flow structure is observed near the impeller
outlet, which is characterized by high relative velocity with low turbulence on the pressure side and low relative velocity and high turbulence on the suction side.
( 3) The high turbulence regions are behind the impeller trailing
edge due to the impeller wake, near the impeller inlet throat close
q Circumferential coordinate
∗
q Normalized circumferential coordinate
j Impeller circumferential position
C Absolute velocity
Cr Absolute radial velocity
Cu Absolute circumferential velocity
H Delivery head
K Turbulence kinetic energy
n Rotating speed
Q Flow rate
∗
S Dimensionless distance
Tu Turbulence intensity
U Circumferential velocity
u Absolute velocity component in X direction
v Absolute velocity component in Y direction
W Relative velocity
R, r Radius
Abbreviations
PS Pressure side
SS Suction side
Superscripts
′ Fluctuating
– Averaged
Subscripts
1 Impeller inlet
2 Impeller outlet
3 Diffuser inlet
4 Diffuser outlet
d Diffuser
i Impeller
6 REFERENCES
[1] M. Raffel, C. Willert, and J. Kompenhans. Particle Image
Velocimetry-A Practical Guide. Springer, 1998.
[2] O. Akin and D. Rockwell. Flow structure in a radial flow pumping systemusing high-image-density particle image velocimetry.
ASME J. Fluids Eng., 116:538–554, 1994.
to the impeller suction side due to the leakage flow in the front side
[3] M. Sinha and J. Katz. Quantitative visualization of the flow
chamber, around the diffuser leading edge, on the diffuser suction
in a centrifugal pump with diffuser vanes. part I: On flow structures
side, and behind the diffuser trailing edge caused by the diffuser wa-
and turbulence. ASME J. Fluids Eng., 122:97–107, 2000.
ke. The turbulence level caused by the leakage flow is nearly in the
[4] G. Wuibaut, G. Bois, P. Dupont, G. Caignaert, and M.
same level with the one in the impeller wake. And the turbulence on
Stanislas. PIV measurements in the impeller and the vaneless dif-
the impeller suction side is much higher than on the impeller pres-
fuser of a radial flow pump in design and off-design operating con-
sure side. In addition, the turbulence intensity in the diffuser regi-
ditions. ASME J. Fluids Eng., 124:791–797, 2002.
on is slightly higher predicted by PIV than that determined by LDV.
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30
ARTIGOS TÉCNICOS
OS INDICADORES DE QUALIDADE AMBIENTAL NO ÓRGÃO ESTADUAL DE
CONTROLE AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO
1
Luiz Carlos Corrêa
1
Caroline Alves Galharte
2
Maribel Santos Roque de Oliveira
Resumo
A concepção de indicadores para avaliação de desenvolvimento sustentável implica em traduzir as condições de bem-estar ambiental,
econômico e social, de modo a torná-las compreensíveis e significativas para a sociedade. Conseqüentemente, subsidiar as tomadas de
decisões dos gestores públicos para assim refleti-las dentro de políticas, programas e ações. Um dos objetivos da Companhia de
Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB é desenvolver indicadores e monitorar o desempenho nas diversas áreas de interesse ambiental. O objetivo do trabalho é identificar quais indicadores de qualidade ambiental são utilizados pela instituição e de que forma estão organizados.
Palavras-chave: Indicadores de sustentabilidade, órgãos de controle ambiental, qualidade ambiental.
ABSTRACT
The conception of indicators for the evaluation of sustainable development implies in translating the conditions of environment, economy and social well-being in a way that makes it comprehensible and significant to the society. Consequently, subsidizing the decision
making of public managers to reflect those decisions in policies, programmers and actions. One of the objectives of Companhia de
Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB is to develop indicators and monitor the development of different
areas of environmental interest. The objective of this work is to identify which indexes of environmental quality are used by the institution
and how they are organized.
Key words: sustainability indicators, environment control offices, environmental quality.
1 INTRODUÇÃO
mensurar, monitorar e avaliar a sustentabilidade.
Durante a década de 80, o conceito de sustentabilidade passou
Dessa forma, a concepção de indicadores para avaliação de de-
a ser empregado com freqüência e assumiu dimensões econômi-
senvolvimento sustentável implica em traduzir as condições de
cas, sociais e ambientais, buscando embasar uma nova forma de
bem-estar ambiental, econômico e social, de modo a torná-las com-
desenvolvimento.
preensíveis e significativas para a sociedade. Conseqüentemente,
O conceito de desenvolvimento sustentável, definido como “desenvolvimento que atenda as necessidades humanas do presente
subsidiar as tomadas de decisões dos gestores públicos para assim
refleti-las dentro de políticas, programas e ações.
sem o comprometimento de as futuras gerações alcançarem suas
O presente artigo tem por objetivo a análise dos indicadores de
próprias necessidades” (WCED, 1987) implica limitações impostas
sustentabilidade nos órgãos estaduais de controle ambiental. Para
pela capacidade da biosfera de absorver os efeitos das atividades
tanto, procurou-se compreender como os indicadores estão orga-
humanas.
nizados e verificar se os mesmos são adequados para representa-
Ainda, uma outra maneira de retratar efetivamente este conceito está em como a sustentabilidade pode ser mensurada. Em mui-
rem as informações sobre a qualidade ambiental e as fontes de poluição nos Estados.
tos casos, a compreensão do desenvolvimento sustentável está inserida em um diverso jogo de partes interessadas e suas varieda-
2 METODOLOGIA
des de aspirações. Conseqüentemente, tal fato propiciou o aumen-
Para a realização dos objetivos propostos neste trabalho, foi
to do interesse de buscar indicadores de sustentabilidade por parte
adotada a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do
de organismos governamentais, não-governamentais, institutos
Estado de São Paulo – CETESB – como referência de órgão ambien-
de pesquisa e universidades em todo o mundo.
tal modelo de organização institucional e legal.
Contudo, o que se procura responder é como os principais pro-
A partir da análise do sistema de informações da CETESB bus-
blemas globais podem ser relatados e como eles podem ser resol-
cou-se identificar quais indicadores de qualidade ambiental são uti-
vidos?
lizados pela instituição e de que forma estão organizados.
A Conferência Mundial sobre o Meio Ambiente (Rio 92) propôs a
A análise dos indicadores de desempenho das áreas de interes-
definição de padrões sustentáveis de desenvolvimento que consi-
se ambiental abrangeu os aspectos: qualidade do ar, qualidade das
derassem os aspectos ambientais, sociais, econômicos, culturais e
águas, dos rios e reservatórios, qualidade dos solos e águas sub-
éticos. Para isso, era necessário definir indicadores capazes de
terrâneas do Estado de São Paulo.
1
Doutorando do Programa de Pós-graduação em Ciências da Engenharia Ambiental da Escola de Engenharia da Universidade de São Paulo – EESC/USP.
Mestranda do Programa de Pós-graduação em Engenharia Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia da Universidade de São Paulo – EESC/USP.
2
31
ARTIGOS TÉCNICOS
3 INDICADORES DE SUSTENTABILIDADE
Bossel (1999) enfatiza a importância de indicadores, quando
afirma que para saber se uma rota de desenvolvimento está na dire-
4 COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO
AMBIENTAL – CETESB
A Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental
ção da sustentabilidade, é necessária a aplicação de indicadores
(CETESB), é o resultado de uma década de debates e enfrenta-
apropriados.
mento de interesses que envolveram ambientalistas, cientistas, or-
O indicador permite obter informações sobre uma dada realida-
ganizações não-governamentais (ONGs), representantes de popu-
de (MITCHELL, 1996). Assim, é possível sintetizar um conjunto
lações tradicionais, organizações ambientalistas internacionais, or-
complexo de informação que servirão como um instrumento de ges-
ganizações privadas, entre outros. Criada em 1968, pelo Decreto
tão.
nº 50.079, a “agência do Governo do Estado de São Paulo respon-
Cunha (2003) afirma que os indicadores despontam como ins-
sável pelo controle, fiscalização, monitoramento e licenciamento
trumentos que analisam e acompanham os processos de desenvol-
de atividades geradoras de poluição, com a preocupação funda-
vimento, além disso, servem de subsídios para a formulação de po-
mental de preservar e recuperar a qualidade das águas, do ar e do
líticas públicas e monitoram a execução dessas. Assim, os indica-
solo (CETESB, 2007a)”.
dores de sutentabilidade mostram-se capazes de mensurar a ten-
Tal órgão possui a missão de “promover a melhoria e garantir a
dência à sustentabilidade em inúmeras dimensões, apresentada
qualidade do Meio Ambiente no Estado de São Paulo, visando ao de-
por determinado processo, objeto ou lugar, observando as escalas
senvolvimento social e econômico sustentável, (CETESB, 2007a)”.
espaciais e temporais dos acontecimentos.
Com o intuito de cumprir a missão institucional, a CETESB dis-
Bouni (1996) ressalta que não há a possibilidade de determinar
põe de trinta e cinco agências ambientais agrupadas em onze es-
a sustentabilidade de um sistema considerando apenas um indica-
critórios regionais distribuídos estrategicamente pelo Estado.
dor ou indicadores que se referem a apenas um aspecto do siste-
Tanto as unidades regionais quanto as agências estão interligadas
ma. Ou seja, a sustentabilidade é determinada por um conjunto de
entre si e com a sede, isso propicia acompanhar permanentemente
fatores (social, ambiental e econômico) que devem ser contempla-
as atividades de controle exercidas em todo o estado de São Paulo.
dos. Assim, ao avaliar a sustentabilidade é preciso analisar o con-
A CETESB possui os seguintes objetivos, (CETESB, 2007a):
junto de indicadores. O ideal é que todas as relações (direta ou indiretas) entre os aspectos econômico, social e ambiental sejam con-
· Viabilizar o atendimento dos padrões de qualidade ambiental
no Estado, em conformidade com a legislação vigente;
sideradas. Portanto, para mensurar a sustentabilidade é funda-
· Organizar e colocar à disposição da sociedade dados e infor-
mental a integração entre inúmeras informações advindas de uma
mações sobre a qualidade ambiental e as fontes de poluição no
pluralidade de áreas de conhecimento.
Estado;
Para sua efetiva utilização os indicadores devem possuir características representativas e científicas; ser quantificáveis, ser sim-
· Desenvolver indicadores e monitorar o desempenho nas diversas áreas de interesse ambiental;
ples e de fácil interpretação e divulgação; apresentar tendências
· Estabelecer e desenvolver parcerias e convênios de coopera-
ao longo do tempo e indicar com antecedência o surgimento das ir-
ção técnica, científica e financeira com entidades públicas e priva-
reversíveis; ser sensíveis a mudanças no ambiente ou na econo-
das, nacionais e internacionais, para atualização do conhecimento
mia; ser referente a dados já existentes ou coletados a custos ra-
científico e tecnológico.
zoáveis e possibilitar atualizações a intervalos regulares de tempo;
Para que os objetivos propostos sejam alcançados, a CETESB,
ser baseados em dados confiáveis e possuir um parâmetro com
em caráter permanente, licencia e fiscaliza as fontes fixas; fiscaliza
que possam ser comparados (Gilbert & Feenstra, 1999).
fontes móveis; monitora a qualidade do ar, das águas superficiais
Os indicadores são usados pelos planejadores como instru-
interiores, das águas subterrâneas e da balneabilidade das praias.
mentos que permitem a avaliação de uma situação e sua possível
São atribuições que a legislação lhe confia, permitindo desen-
evolução. Para cada um dos elementos de um fenômeno em parti-
volver uma política de controle, corretivo e preventivo, da qualida-
cular é preciso identificar os critérios relevantes em sua avaliação,
de ambiental, envolvendo planejamento para que as ações técni-
em relação ao seu peso no conjunto e, principalmente, a inter-
cas se traduzam em resultados efetivos, educação ambiental para
relação entre um conjunto de indicadores.
a conscientização da comunidade, transformando-a em aliado, e
Três pontos importantes devem ser considerados na escolha de
indicadores para a gestão urbana: (1) identificação do plano estra-
pesquisas para que as tecnologias sejam sempre as mais atualizadas.
tégico proposto e, por conseguinte os objetivos maiores a serem alcançados, (2) seleção de indicadores relevantes, válidos e objetivos, e, (3) de obtenção, manutenção e atualização viáveis, econômica e operacionalmente.
Com o desenvolvimento de indicadores que objetivam avaliar a
5 INDICADORES DE QUALIDADE DO AR
A Resolução CONAMA nº. 30/90 considerando o previsto na
Resolução CONAMA nº. 05, de 15.06.89, que instituiu o Programa
Nacional de Controle da Qualidade do Ar "PRONAR”, estabeleceu os
sustentabilidade de um sistema, aumenta a possibilidade de se
padrões de qualidade do ar, como as concentrações de poluentes at-
avançar efetivamente em direção a mudanças consistentes, com o
mosféricos que, ultrapassadas, poderão afetar a saúde, a seguran-
intuito de solucionar os inúmeros problemas ambientais e sociais le-
ça e o bem-estar da população, bem como ocasionar danos à flora
vantados. Porém, isso será possível se a preocupação com o plane-
e à fauna, aos materiais e ao meio ambiente em geral (Art. 1º).
ta, em toda sua complexidade, for efetiva.
Estes padrões são baseados em estudos científicos dos efeitos produzidos por poluentes específicos e foram fixados em níveis de for-
32
ARTIGOS TÉCNICOS
ma a propiciar uma margem de segurança adequada. Os padrões
ainda que enquanto não for estabelecida a classificação das áreas
nacionais foram estabelecidos pelo IBAMA - Instituto Brasileiro de
os padrões aplicáveis serão os primários.
Meio Ambiente e aprovados pelo CONAMA - Conselho Nacional de
Meio Ambiente, por meio da Resolução CONAMA 03/90.
Contudo, a Legislação Estadual (DE 8468 de 08/09/76) também estabelece padrões de qualidade do ar e critérios para episó-
Dessa forma, foram estabelecidas quatro categorias que classi-
dios agudos de poluição do ar, mas abrange um número menor de
ficam a qualidade do ar, em função das quantidades e concentra-
parâmetros. Os parâmetros fumaça, partículas inaláveis e dióxido
ções dos níveis de poluentes atmosféricos encontrados em deter-
de nitrogênio não têm padrões e critérios estabelecidos na
minadas áreas. Assim, o ar foi classificado como: I - impróprio, no-
Legislação Estadual.
civo ou ofensivo à saúde; II - inconveniente ao bem-estar público;
Dado o exposto, a CETESB desenvolveu um índice de qualidade
III - danoso aos materiais, à fauna e flora; IV - prejudicial à segu-
do ar a fim de simplificar o processo de divulgação dos padrões de
rança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da co-
qualidade do ar. Esse índice é utilizado desde 1981, e foi criado a
munidade.
partir metodologias desenvolvidas no Canadá e EUA. Os parâme-
O enquadramento dessas categorias é definido pelo limite máximo para a concentração de um poluente na atmosfera, com o obje-
tros contemplados pela estrutura do índice da CETESB são aqueles
estabelecidos pela legislação nacional.
tivo de garantir a proteção da saúde e do meio ambiente. Os parâ-
O índice de qualidade do ar de uma determinada área resulta
metros regulamentados são os seguintes: partículas totais em sus-
da média aritmética calculada para cada um dos poluentes medi-
pensão, fumaça, partículas inaláveis, dióxido de enxofre, monóxi-
dos em todas as estações da rede dessa área. Os valores assim de-
do de carbono, ozônio e dióxido de nitrogênio.
terminados são comparados com as gamas de concentrações asso-
O monitoramento da qualidade do ar, com a avaliação das concentrações de poluentes no Estado de São Paulo foi iniciado na
ciadas a uma escala de cores sendo os piores poluentes responsáveis pelo índice.
Região Metropolitana de São Paulo, em 1972, com a instalação de
Esta qualificação do ar está associada com efeitos sobre à saú-
14 estações para medição diária dos níveis de dióxido de enxofre
de, independentemente do poluente em questão, conforme o qua-
(SO2) e fumaça preta. Nessa época, a qualidade do ar passou a ser
dro abaixo:
divulgada diariamente à população por meio de boletins encaminhados à imprensa. Parte das estações, denominadas manuais,
Quadro 1: Efeitos sobre a saúde da população para faixas de
concentração de poluentes distintas.
continuam sendo utilizadas pela CETESB no monitoramento da qualidade do ar.
Em 1981, ocorreu um salto qualitativo, com o início do monitoramento automático e a instalação de novas estações, para a avaliação de SO2, material particulado inalável (Mp10), ozônio (O3),
óxidos de nitrogênio – (NO, NO2 e Nox), monóxido de carbono –
(CO) e hidrocarbonetos não-metânicos – (NMHC), além dos parâmetros meteorológicos como direção e velocidade do vento, temperatura e umidade relativa do ar. Os resultados do monitoramento
passaram a ser acompanhados de hora em hora, em uma central,
que recebe as informações de todas as estações. Em 2000, o monitoramento automático foi ampliado para algumas cidades do interior do Estado e para o litoral.
A Resolução CONAMA nº 03/90 estabeleceu dois tipos de padrões de qualidade do ar: os primários e os secundários. São padrões primários de qualidade do ar as concentrações de poluentes
que, ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população. Podem
Nas áreas metropolitanas o problema da poluição do ar tem-se
ser entendidos como níveis máximos toleráveis de concentração
constituído numa das mais graves ameaças à qualidade de vida de
de poluentes atmosféricos, constituindo-se em metas de curto e
seus habitantes. Os veículos automotores são os principais causa-
médio prazo. São padrões secundários de qualidade do ar as con-
dores dessa poluição em todo mundo. A CETESB adaptou as meto-
centrações de poluentes atmosféricos abaixo das quais se prevê o
dologias internacionais às necessidades brasileiras e desenvolveu
mínimo efeito adverso sobre o bem estar da população, assim, ma-
os fundamentos técnicos para combater a poluição gerada pelos ve-
is restritivo, prevêem o mínimo dano à fauna e à flora, aos materia-
ículos automotores, que serviu de base para que o CONAMA (Reso-
is e ao meio ambiente em geral. Podem ser entendidos como níveis
lução n.º8/86 ) criasse o Programa de Controle de Poluição do Ar
desejados de concentração de poluentes, constituindo-se em meta
por Veículos Automotores – PROCONVE. Segundo dados da
de longo prazo.
Companhia, desde que foi implantado, em 1986, o Programa redu-
O estabelecimento de padrões secundários objetiva a criação
ziu a emissão de poluentes de veículos novos em cerca de 97%, por
de políticas de prevenção da degradação da qualidade do ar.
meio da limitação progressiva da emissão de poluentes, através da
Devem ser aplicados às áreas de preservação e não se aplicam, pe-
introdução de tecnologias como: catalisador, injeção eletrônica de
lo menos em curto prazo, a áreas de desenvolvimento, onde de-
combustível e melhorias nos combustíveis automotivos.
vem ser aplicados os padrões primários. A mesma resolução prevê
33
ARTIGOS TÉCNICOS
6 INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS, DOS RIOS
E RESERVATÓRIOS
ção para o abastecimento público, considerando aspectos relativos
ao tratamento dessas águas.
A boa gestão da água deve ser objeto de um plano que contem-
As principais vantagens dos índices de qualidade de águas são
ple os múltiplos usos desse recurso, desenvolvendo e aperfeiçoan-
a facilidade de comunicação com o público não técnico, o status ma-
do as técnicas de utilização, tratamento e recuperação de nossos
ior do que os parâmetros individuais e o fato de representar uma
mananciais.
média de diversas variáveis em um único número, combinando uni-
A poluição das águas é gerada por:
- efluentes domésticos (poluentes orgânicos biodegradáveis,
nutrientes e bactérias);
- efluentes industriais (poluentes orgânicos e inorgânicos, dependendo da atividade industrial);
- carga difusa urbana e agrícola (poluentes advindos da drenagem destas áreas: fertilizantes, defensivos agrícolas, fezes de animais e material em suspensão).
A CETESB iniciou em 1974 a operação da Rede de
dades de medidas diferentes em um única unidade.
No entanto, sua principal desvantagem consiste na perda de informação das variáveis individuais e da interação entre as mesmas. O índice, apesar de fornecer uma avaliação integrada, jamais
substituirá uma avaliação detalhada da qualidade das águas de
uma determinada bacia hidrográfica.
Assim, a partir de 2002, a CETESB tem utilizado índices específicos para os principais usos do recurso hídrico:
- águas destinadas para fins de abastecimento público - IAP;
Monitoramento de Qualidade das Águas Interiores do Estado de
- águas destinadas para a proteção da vida aquática - IVA e
São Paulo, através da rede básica de monitoramento, rede regio-
- águas destinadas para o banho - Classificação da Praia.
nal, bem como pela rede automática, onde a caracterização da qua-
O uso de um índice numérico global foi considerado inadequa-
lidade da água é realizada por meio de análises de variáveis físicas,
do, devido à possibilidade de perda de importantes informações,
químicas e biológicas, tanto da água quanto do sedimento.
tendo sido proposta a representação conjunta dos três índices. O
As informações obtidas têm possibilitado o conhecimento das
IAP, comparado com o IQA, é um índice mais fidedigno da qualida-
condições reinantes nos principais rios e reservatórios situados nas
de da água bruta a ser captada, a qual, após tratamento, será dis-
22 Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos (UGRHIs),
tribuída para a população.
em que se divide o Estado de São Paulo de acordo com a Lei
Do mesmo modo, o IVA foi considerado um indicador mais ade-
Estadual n.º 9.034 de 27 de dezembro de 1994. A UGRHI está es-
quado da qualidade da água visando a proteção da vida aquática,
truturada no conceito de bacia hidrográfica, onde os tais recursos
por incorporar, com ponderação mais significativa, parâmetros ma-
hídricos convergem para um corpo d’água principal.
is representativos, especialmente a toxicidade e a eutrofização.
De acordo com dados da Companhia, em 2006 os programas
Observou-se, ainda, que ambos os índices poderão ser aprimo-
de monitoramento da qualidade dos rios e reservatórios totaliza-
rados com o tempo, com a supressão ou inclusão de parâmetros de
ram 356 pontos de amostragem, conforme apresentado a seguir:
interesse.
• Rede Básica - 163 pontos de amostragem de água;
• Monitoramento Regional - 124 pontos de amostragem de
água;
• Monitoramento Automático – 13 pontos de amostragem de
água;
7 QUALIDADE DO SOLO E ÁGUAS SUBTERRÂNEAS
A CETESB, de acordo com a legislação vigente no Estado (Decretos n° 8468/76) e tem a atribuição de prevenir e controlar a po-
• Balneabilidade de Reservatórios e Rios – 33 praias e
luição dos solos e águas subterrâneas. Sendo assim, adota valores
• Rede de Sedimento – 23 pontos de amostragem.
orientadores (valores de referência de qualidade, valores de pre-
O programa de balneabilidade de reservatórios é responsável
venção e valores de intervenção) com o intuito de subsidiar deci-
pela avaliação das condições de balneabilidade das praias e dos
sões que visam tanto proteger a qualidade dos solos e das águas
principais reservatórios visitados pela população nos finais de se-
subterrâneas quanto o controlar a poluição nas áreas já contami-
mana para lazer.
nadas e/ou suspeitas de contaminação.
A crescente urbanização e industrialização de algumas regiões
do Estado de São Paulo têm como conseqüência um maior compro-
Para cumprir as suas atribuições, a Casarini et al (2001) estabelece os valores orientadores com os seguintes objetivos:
metimento da qualidade das águas dos rios e reservatórios, devi-
· Conhecer as concentrações naturais dos elementos legisla-
do, principalmente, à maior complexidade de poluentes que estão
dos, principalmente os metais, para avaliação da qualidade de so-
sendo lançados no meio ambiente e à deficiência do sistema de co-
los e águas subterrâneas;
leta e tratamento dos esgotos gerados pela população.
A CETESB utilizou, de 1975 a 2001, o Índice de Qualidade das
Águas - IQA, com vistas a servir o público em geral de informação
básica, bem como para o gerenciamento ambiental das 22
Unidades de Gerenciamento dos Recursos Hídricos.
· Subsidiar uma política de prevenção que define ações para redução da quantidade de poluentes aplicados em futuras destinações finais no solo; e
· Subsidiar uma política de gerenciamento de áreas contaminadas, afim de controlar os riscos à saúde humana e ambiental.
Os parâmetros de qualidade, que fazem parte do cálculo do IQA
Cabe ressaltar que não existe uma abordagem internacional pa-
refletem, principalmente, a contaminação dos corpos hídricos oca-
dronizada para a poluição do solo, pois este possui uma natureza
sionada pelo lançamento de esgotos domésticos. É importante tam-
complexa e variável. Entretanto, para monitorar a qualidade de so-
bém salientar que este índice foi desenvolvido para avaliar a quali-
los e águas subterrâneas e controlar áreas contaminadas, inúme-
dade das águas, tendo como determinante principal a sua utiliza-
ros países têm empregado listas com valores orientadores.
34
ARTIGOS TÉCNICOS
Na década de 80, desenvolveu-se uma lista com valores orien-
São Paulo. A última atualização dos valores orientadores para solos
tadores, em vista da necessidade de se ter parâmetros comparati-
e águas subterrâneas foi aprovada em 2005, sendo que os valores
vos que possibilitassem definir o grau de poluição e quais os proce-
de intervenção das águas subterrâneas serão alterados conforme
dimentos a ser tomados. Recomendam-se listas com valores ori-
alteração dos padrões da Portaria 518 do Ministério da Saúde,
entadores próprios, visto que as condições climáticas, tecnológicas
(CETESB, 2005).
e pedológicas são intrínsecas de cada local. O uso de valores numé-
Para definir os valores de referência de qualidade foram consi-
ricos pré-estabelecidos não permite tratar com condições específi-
derados dois grupos de substâncias: as naturalmente ausentes e
cas de cada local, em relação ao tipo de contaminante, proprieda-
as naturalmente presentes no solo e nas águas subterrâneas.
des e uso do solo e situação hidrogeológica. Assim, o uso das listas
Para obter os valores de referência do solo, foram realizadas
não fornece respostas universais e definitivas às questões específi-
análises estatísticas descritivas e multivariadas dos dados analíti-
cas que abordam a poluição de águas subterrâneas e solos. Apesar
cos de metais e outros parâmetros determinados em amostras dos
da metodologia possuir limitação, esta possui algumas vantagens,
principais tipos de solos do Estado de São Paulo, coletadas em áre-
como por exemplo: rapidez e facilidade de implantação; indica o
as sem influências antropogênicas. Os metais determinados fo-
grau de poluição; ter coerência com a política de controle de polui-
ram: alumínio, antimônio, arsênio, bário, cádmio, chumbo, cobal-
ção, através de padrões ambientais; reduzir influências políticas lo-
to, cobre, cromo, ferro, manganês, mercúrio, molibdênio, níquel,
cais; uniformizar as ações de controle e ser utilizado como base
prata, selênio, vanádio e zinco, por serem aqueles que apresentam
comparativa em monitoramento para avaliar a eficiência da reme-
riscos à saúde humana e os mais comumente encontrados em ca-
diação de solos e águas subterrâneas contaminados (CASARINI).
sos de contaminação de solo, (CASARINI, 2001).
Após inúmeras avaliações, baseadas na legislação para solos e
As concentrações naturais obtidas na compilação dos dados de
águas subterrâneas, a CETESB adotou como metodologia, a “Lista
monitoramento, dos diferentes sistemas aquíferos freáticos do
Holandesa”. Tal metodologia foi desenvolvida na Holanda e estabe-
Estado de São Paulo, serviram de base determinar os valores de re-
lecida em 1983. Segundo a Casarini (2001) a escolha foi funda-
ferência das águas subterrâneas, para substâncias naturalmente
mentada nas seguintes justificativas:
presentes. Para substâncias naturalmente ausentes, foram adota-
· Amplamente conhecida, aceita e seguida por diversos países.
dos os limites de detecção dos métodos analíticos aprovados pela
· A Holanda foi o primeiro país a estabelecer valores orientado-
CETESB.
res para solo e água subterrânea e apresenta, atualmente, uma
metodologia revisada e consolidada.
· Metodologia baseada em critérios científicos, usando modelagem matemática de avaliação de risco à saúde humana.
Os valores de prevenção representam um limite para adição de
metais no solo, como por exemplo, disposição de resíduos sólidos,
aplicação de lodo de estações de tratamento, aplicação de efluentes tratados.
· Permite alterações nos valores das variáveis básicas do mode-
O valor de intervenção do solo foi baseado no procedimento
lo, facilitando assim a adaptação às condições do Estado de São
que simula risco à saúde humana, quando exposta a um contami-
Paulo e a introdução de diferentes cenários de uso e ocupação do
nante de interesse, em cenário de exposição como: agrícola, resi-
solo.
dencial e industrial. O valor de intervenção da água subterrânea foi
Assim, para as condições do Estado de São Paulo, foram pro-
baseado na necessidade de preservar o recurso para o uso da popu-
postos os seguintes níveis de valores orientadores: valor de refe-
lação. Assim, considerou como valor de intervenção as concentra-
rência de qualidade (VQR), que indica o nível de qualidade para um
ções que causam risco à saúde humana listadas na Portaria 518, de
solo considerado limpo ou a qualidade natural das águas subterrâ-
26 de março de 2004, do Ministério da Saúde, complementa com
neas, determinado com base em interpretação estatística de análi-
os padrões de potabilidade da Organização Mundial da Saúde –
ses físico-químicas de amostras de diversos tipos de solos e amos-
OMS, (CETESB, 2005).
tras de águas subterrâneas de diversos aqüíferos do Estado de São
Conforme o procedimento do Gerenciamento de Áreas
Paulo; valor de prevenção (VP), que indica uma possível alteração
Contaminadas, na etapa de investigação confirmatória realiza-se
da qualidade natural dos solos e águas subterrâneas, com caráter
uma investigação em relação às concentrações de contaminantes.
preventivo e quando excedido, requer monitoramento, identifica-
Os valores orientadores de algumas substâncias para solo e
ção das fontes de poluição e seu controle. Esse valor foi determina-
águas subterrâneas solo no Estado de São Paulo estão contidos no
do para o solo com base em ensaio com receptores ecológicos; va-
Quadro 1.
lor de intervenção (I), que indica o limite de contaminação acima
do qual, existe risco potencial de efeito deletério sobre a saúde humana, havendo necessidade de uma ação imediata na área, a qual
inclui uma investigação detalhada e a adoção de medidas emergenciais. Importante ferramenta para o suporte à decisão, no gerenciamento de áreas contaminadas, agilizando as ações de controle (CETESB, 2005).
Cabe ressaltar que os valores orientadores têm um período de
vigência de 4 anos. Os primeiros valores orientadores foram definidos em 2001 pela CETESB, no Relatório de Estabelecimento de
Valores Orientadores para Solos e Água Subterrâneas no Estado de
35
ARTIGOS TÉCNICOS
8 CONCLUSÃO
9 REFERÊNCIAS
Criar um caminho que melhore o processo de gestão nos órgãos públicos de controle ambiental depende da observação inte-
[1] BECKER, J. Making Sustainable Development Evaluations
Work. In: Sustainable Development, Vol. 12, 200–211, 2004.
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uma estrutura de indicadores baseada na transparência e facilida-
Theory, Method, Applications: A report to the Balaton Group.
de de comunicação.
International Institute for Sustainable Development. Canada,
Cabe ressaltar que os indicadores propiciam a transparência e
1999.
a facilidade de comunicar a posição da qualidade ambiental, assim
[3] BOUNI, C. Indicateurs de développement durable: l’enjeu
como, auxiliam a condução dos trabalhos de planejamento e forne-
d’organiser une information hétérogène pour préparer une décisi-
cem credibilidade aos trabalhos de gestão.
on
A flexibilidade do Sistema de Gerenciamento e Controle da
multicritère.
In:
COLLOQUE
INTERNATIONAL
SUR
INDICATEURS DE DÉVELOPMENT DURABL. Paris, 1996.
CETESB possibilita que as características de cada indicador sejam
[4] CASARINI, D. C. P.; DIAS, C. L.; LEMOS, M. M. G. Relatório
consideradas no processo de escolha das perspectivas a serem ob-
de estabelecimento de valores orientadores para solos e águas sub-
servadas, aceitando desdobramentos ou subtrações e desenhando
terrâneas no estado de São Paulo. São Paulo: CETESB, 2001.
o perfil do público técnico (Secretaria de Estado e Empresas de
Saneamento) e do público externo (população).
A sociedade possui um papel de extrema importância, pois con-
[5] CUNHA, F.L.S. O uso de indicadores de sustentabilidade ambiental
no
monitoramento
do
desenvolvimento
agrícola.
Dissertação de mestrado. Brasília: UNB, 2003.
tribui decisivamente para a permanente melhoria do meio ambien-
[6] GILBERT, A. J.; FEENSTRA, J. F. A sustainability indicator for
te. Dessa forma, a abertura de canais que possibilitem a interação
the Dutch environmental policy theme ‘Diffusion’: cadmium accu-
entre governo e sociedade civil, no que diz respeito à gestão ambi-
mulation in soil. In: Ecological Economics. Vol. 9, p 253-265, 1994.
ental, passa a ter caráter estratégico no caminho do desenvolvimento sustentável, no âmbito das companhias de controle ambiental. Construir indicadores compreensíveis e significativos para o
público é importante em fixar o valor do progresso em direção ao
[7] LÉLÉ, S. M. Sustainable Development: A Critical Review. In:
World Development, Vol. 19, vol. 6, p 607-621, 1991.
[8] MEADOWS, D. Leverage points: places to intervene in a
system. Sustainability Institute, Hartland, 1999.
desenvolvimento sustentável.
Participe do mais importante evento de PCH do Brasil.
Envie seu trabalho para a VI Conferência de PCH. Concorra ao “Prêmio PCH” de incentivo a pesquisa.
Serão aceitos trabalhos nas áreas a seguir:
A) Análise Financeira
B) Aspectos Legais e Institucionais.
C) Mercado e Planejamento Energético
D) Meio Ambiente, Responsabilidade Social e Desenvolvimento Sustentável
E) Tecnologia e Desenvolvimento:
a. Componentes Hidromecânicos
b. Componentes Elétricos Mecânicos
c. Estruturas Hidráulicas
d. Sistemas de Controle
e. Subestação e Transmissão
f. Levantamento de Dados de Campo
g. Geotecnia e Geologia
h. Monitoramento
F) Operação e Manutenção
G) Sistemas Híbridos
Realização
H) Geração Descentralizada e Sistemas Isolados
Acesse nosso site para mais informações: www.conferenciadepch.com.br
36
ARTIGOS TÉCNICOS
UMA ANÁLISE DO CENÁRIO POLÍTICO E REGULATÓRIO
BRASILEIRO DAS PCHS NO BIÊNIO
1
Prof. Dr. Geraldo Lúcio Tiago Filho
2
MSc. Camila Rocha Galhardo
3
Adriana de Cássia Barbosa
Resumo
O presente artigo apresenta as principais mudanças regulatórias ocorridas em 2009/2008 e seus impactos no mercado. O trabalho
aborda a evolução da capacidade de geração das pequenas centrais hidrelétricas e discuti alguns aspectos regulatórios, ambientais e sociais inerente à implantação destas centrais, visando traçar um panorama dessa fonte na matriz energética nacional.
Palavras-chave: Legislação, PCH, Regulação, Mercado de Energia.
ABSTRACT
This work presents the most recent law changes that took place in 2009/2008 and analyses its consequences to the SHP market. It
also makes reference on the growth of the installed capacity of SHP in Brazil and discuss some law, environment and social aspects of the
implementation of those type of power plant in order to show an overview of the Brazilian energy matrix.
Key words: Legislation, SHP, Energy Market.
1 INTRODUÇÃO
ta e risco do investidor privado. Vale ressaltar que durante esse pe-
Segundo, LUDWIG (2009) “o desenvolvimento de energias lim-
ríodo houveram importantes mudanças nos marcos regulatórios
pas, pode ser entendido como fator de prevenção de conflitos” no
que quase colocaram em cheque o mercado das pequenas centrais
que se refere às suas relações políticas e econômicas nos cenários
hidrelétricas no país
nacional e internacional e que o atual conceito de energia limpa
A seguir são apresentadas as principais mudanças regulatórias
vem, cada vez mais, tomando seu lugar nas políticas públicas nos
ocorridas no Brasil em 2008/2009 e os impactos no mercado ad-
mais diversos cenários internacionais”.
vindos destas.
Com relação às reservas de fontes renováveis de energia, o
Brasil encontra-se em uma situação diferenciada, visto a abundância de fontes de energias alternativas, convencionais ou não, de
2
PRINCIPAIS
MUDANÇAS
NOS
MARCOS
REGULATÓRIOS DAS PCHS OCORRIDAS EM 2008/ 2009
que dispõe. No momento o país se apresenta como um dos princi-
2.1 QUANTO AOS PROCEDIMENTOS NO REGISTRO E NA
pais atores globais no que refere à programas e projetos de energi-
ELABORAÇÃO DOS ESTUDOS DE INVENTÁRIO E REGISTRO
as limpas, como a produção do álcool combustível, do biodiesel, e
DOS PROJETOS BÁSICOS
de sua matriz de energia elétrica baseada na geração hidrelétrica.
O estudo de inventário tem como princípio definir a partição de
Enquanto no mundo a participação das energias renováveis não ul-
quedas que propicie a máxima geração de energia ao menor custo,
trapassa a 14%, no Brasil a sua participação chega à 46%, com ten-
com o mínimo impacto ao meio ambiente e em conformidade com
dência de crescimento, haja visto a entrada dos parques eólicos no
os cenários do múltiplo uso dos recursos hídricos na bacia hidro-
sistema nacional e das grandes usinas hidrelétricas ora em cons-
gráfica.Em 2008 a Resolução Aneel 343, alterou as normas do pro-
trução no rio Madeira e, em futuro próximo, no rio Xingu.
cesso antes regido pela Resolução 395/1998. O comparativo é mos-
Dentro deste cenário destacam-se as Pequenas Centrais
Hidrelétricas PCH, que, no Brasil, são caracterizadas como aproveitamentos com potências entre 1 a 30 MW.
No ano de 2008 havia no país 310 plantas em operação que cor-
trado na Tabela (1).
A solicitação de registro: antes, pela 395, não era onerosa, passou-se a exigir uma garantia de registro. Ou seja, um depósito em
dinheiro, que será reembolsado assim que o estudo for finalizado.
respondiam a uma capacidade instalada de 2.209 MW e 77 plantas
Aos prazos para elaboração e entrega dos estudos: antes, pela
em construção, que acrescentariam mais 1.264 MW na matriz ener-
Resolução 395, eram definidos pelo agente, passaram a ter prazo
gética nacional. Ao final de 2009 a quantidade de PCHs em opera-
definido.
ção no país passou a ser 358 plantas, correspondendo a 3.018 MW
O aceite de análise dos projetos básicos dos aproveitamentos
de capacidade instalada. E em construção haviam 73 novas plantas
definidos nos estudos: antes permitia mais de um vencedor con-
que correspondem a 998 MW. Ou seja, em um ano a participação
correndo ao projeto, passou a definir apenas um vencedor através
da PCH na matriz hidrelétrica nacional passou a 3,9%. Um grande
de critérios estabelecidos na resolução.
avanço, visto que o investimento, desde o estudo do inventário do
A outorga de autorização para se iniciar a construção do em-
rio, do projeto básico, licenciamento e financiamento corre por con-
preendimento que antes também era não onerosa, passou a exigir
1
CERPCH – Secretário Executivo / Instituto de Recursos Naturais - IRN / Universidade Federal de Itajubá
CERPCH – Pesquisadora / [email protected], RRPP, 3CERPCH – Jornalista / [email protected]
2
37
ARTIGOS TÉCNICOS
um depósito de fiel garantia do cumprimento do cronograma.
Tabela 1. Condições para registro de projetos básicos de PCH junto à Aneel de acordo com a
nova Resolução 343, comparada com a antiga Resolução 395. (Fonte Aneel 2010)
Fase / Situação
Resolução
Instrumento
343
395
Solicitação de Registro
Garantia de Registro
Elaboração e Entrega de Projeto
Aceite para Fins de Análise de Projetos
Não oneroso
Oneroso
Definição do Agente
Prazo Definido
Possibilidade de haver
mais de um ganhador
Penas 1 selecionado
Não onerosa
Garantia de Fiel
Cumprimento (onerosa)
Despacho de Aceite
Análise do Projeto
Parecer Técnico
Promoção de RDH junto à ANA
ou à Órgãos Estaduais
Definição do RDH
RDH
Análise das Restrições de Vazão da RDH
Obtenção da Licença Prévia – LP
Licença Provisória - LP
Aprovação do Projeto do Projeto Básico
Outorga de Autorização
Obtenção da Licença de Instalação - LI
Despacho de Aprovação
Licença de Instalação - LI
Fiscalização
Fonte Hubner 2010
Na portaria 343/2008, também ficou estabelecida a garantia
de que pelo menos 40% do potencial inventariado para exploração
seja destinado para quem fez o estudo de inventário. Ficando sob
responsabilidade dos demais empreendedores o ressarcimento
dos custos de inventário.
A partir da edição desta resolução a Aneel tem incentivado que
os interessados em uma determinada bacia hidrográfica se associ-
Entendia-se que, no caso das usinas não despachadas centralizadamente, deveria haver, por parte do empreendedor, a garantia física que a energia firme estava condizente com a capacidade de geração da central e que a sua falta só ocorreria eventualmente.
EAREDUZIDA=EACALCULADA x FID
Onde:
FID = Disponibilidade verificada (média de 60 meses)
Disponibilidade declarada pelo agente
Montante
coberto pelo
MRE
em para compartilhar os custos de levantamento dos dados de campo, sócio-econômicos, ambientais e aerofotogramétricos.
Por fim, a resolução prevê a necessidade de se elaborar, junto
Montante não
coberto pelo
MRE
ao agente de licenciamento ambiental, a Avaliação Ambiental
Integrada- AAI da bacia inventariada, de forma a se definir, antes
do início da elaboração dos projetos básicos, quais deles realmente
serão autorizados a ser construídos.
2.2 MUDANÇAS QUANTO À COMPENSAÇÃO DA ENERGIA
GARANTIDA DAS PCHS NO MERCADO DE REALOCAÇÃO DE
ENERGIA
Pelo Decreto 2.655/1998 e a Resolução Aneel 169/2001, o
Mercado de Realocação de Energia- MRE tem como princípio o compartilhamento de risco hidrológico entre as usinas hidrelétricas, inclusive as não despachadas centralizadamente, que é o caso das
PCHs.
O MRE foi criado com o objetivo de minimizar os impactos dos
empreendimentos de geração hidrelétrica devido a indisponibilidades das centrais por causas fortuitas. Ou seja: caso o índice de disponibilidade verificado da central seja inferior ao valor de referência considerado no cálculo da respectiva energia assegurada, a usina estará sujeita à realocação da energia faltante, fornecida pelo
mercado,em função do excesso de energia gerada de outra central.
Entretanto, entendia-se que o MRE não devia cobrir a parcela
da indisponibilidade que ultrapassar o valor estabelecido pela
ANEEL por ocasião do cálculo da Energia Assegurada - EA.
38
Figura 1- Alocação de Energia de acordo com o Mecanismo de
Redução de Energia Assegurada- MRA
Entretanto ao longo dos anos, apesar do MRE, foram detectados vários problemas quanto a garantia da energia assegurada, tais como:
· O desempenho das PCHs ficou aquém da respectiva da
Energia Assegurada: historicamente 46% das PCHs com 5 anos
ou mais de registro na Câmara de Comércio de Energia ElétricaCCEE, geraram menos que 80%;
· Este mau desempenho não era detectado pelo Mecanismo de
Redução de Energia Assegurada- MRA, por exemplo: havia PCHs
cuja geração no período não ultrapassava a 13% com Fator de
Indisponibilidade de 100%, causando um desequilíbrio no MRE;
ARTIGOS TÉCNICOS
· Muitas usinas solicitavam expurgo de energia assegurada, geralmente concedido,
alegando a baixa afluência de água. O que indicava a superestimativa da hidrologia uti-
Tabela 2. Critério de permanência das PCHs
no MRE, segundo a Portaria MME 463/2009.
Número de meses em
operação comercial (m)
GM
*100
GF
dos pelo empreendedor, sempre havia uma grande assimetria de informação entre o
36 ≤ m < 48
≥ 10%
agente e a ANEEL.
lizada no cálculo da Energia Assegurada, incoerente com a hidrologia real;
· Por mais criteriosas e detalhadas que fossem as análises dos parâmetros declara-
48 ≤ m < 60
≥ 55%
Esses, entre outros problemas, levaram à ANEEL a propor novas regras para o cál-
60 ≤ m < 72
≥ 60%
culo da garantia física (NT 039/2009-SRG/ANEEL) e para a permanência das PCHs no
72 ≤ m < 84
≥ 65%
Mercado de Realocação de Energia (AP 049/2009):
84 ≤ m < 96
≥ 75%
m ≥ 96
≥ 85%
Diante deste cenário, no final do ano de 2009, o Ministério de Minas e Energia –
MME, editou a Portaria nº 463/2009, com algumas adequações na regras do mercado,
tais como:
O cálculo inicial da Energia Assegurada continuou a ser feito com base na hidrologia, na indisponibilidade e rendimento dos grupos geradores, conforme declarada pelo
GM- Geração média; GF- Garantia Física
Fonte Hubner 2010.
2.3 QUANTO À AUTORIZAÇÃO PARA
CENTRAIS HIDRELÉTRICAS ATÉ 50MW
empreendedor. Entretanto nos primeiros 48 meses de operação comercial da central,
Em 2009, houve uma ação do governo para
descontando-se os primeiros 12 meses, a geração média não poderá ser inferior a 80%
expandir o mercado de auto-produção e pro-
ou superior a 120% do valor da Energia Garantida. A partir do 60º mês de operação co-
dução independente quando editou a Lei nº
mercial, descontados os primeiros 12 meses, a geração média (histórico crescente)
11.943, 28 de maio de 2009, que alterou o art.
não poderá ser inferior a 90% ou superior a 110% da Garantia Física. Foram criadas fai-
26 da Lei nº 9.427/96, ao dar permissão ao po-
xas de Geração Média- GM, conforme mostra a tabela (2), em cujo cálculo são descon-
der concedente e à ANEEL, por delegação, a au-
siderados os 12 primeiros meses a partir da entrada em operação da primeira Unidade
torizar os aproveitamentos de potencial hi-
de Geração, as reformas e/ou modernizações.
dráulico de potência superior a 1.000 kW e
igual ou inferior a 50.000 kW, destinado à produção independente ou auto-produção, inde-
Tabela (3). Situação das PCHs no Brasil biênio 2008/2009.
pendentemente de ter ou não características
de PCHs, isentando as centrais na faixa de 30 a
PCH
50MW do processo de licitação.
2009
2008
Situação
Qtd
MW
Qtd
MW
310
2.209
358
3.018
77
1.264
73
998
3 EVOLUÇÃO DA CAPACIDADE DE
Em Operação
Em Construção
Autorização (outorgados)
GERAÇÃO DAS PCHS EM 2008/2009
Conforme a Tabela (3), em 2008, o mercado de PCHs encontrava-se em plena expansão.
161
2.396
145
2.067
169
-
470
1.042
torizadas, em processos de inventário e de pro-
Em processo de aceite
20
560
52
560
jeto básico haviam 1.834 empreendimentos
Em processo de Análise
86
1.775
129
4.443
Disponíveis
484
2.649
396
8.738
Em processo de Registro
215
1.421
1133
Em processo de aceite
30
385
59
317,37
Em processo de análise
282
3.525
48
697,40
havia no Brasil 738 centrais hidrelétricas em
295
574,95
operação gerando 77.136 MW e 97 plantas em
297
22.455,72
Entre as PCHs em operação, em construção, auEm processo de elaboração
Inventariado
TOTAL
1.834
16.184
Fonte: Aneel, 13/08/2008
UHE
no número de PCHs e 38,7 % na potência.
Segundo os dados da Tabela (4), em 2009
construção que previam 8.782,4 MW de geração. Nestas duas situações, as PCHs corresem operação, com uma participação 3,9% da
CGH
PCH
Total
potência hidrelétrica do país. E das obras em
Situação
Em
Construção
mentos de PCHs, correspondendo a uma po-
pondiam a 48,5% das centrais hidrelétricas
Tabela (4) Situação das Centrais Hidrelétricas no Brasil no ano de 2009
Em
Operação
tes números passaram a 3.158 empreenditência de 22.455,72 MW um aumento de 72 %
Projeto Básico
Em processo de análise
(SEM Licenciamento Ambiental)
que correspondiam a 16.184 MW. Em 2009 es-
No.
MW
No.
MW
No.
MW
No.
MW
construção as PCHs correspondiam a 75,3%
Quantidade
159
74.001
358
3.018
221
117
738
77.136
das obras em andamento e a 11,4% da potên-
Participação
21,5%
95,9%
48,5%
3,9%
29,9%
0,2%
-
-
Quantidade
23
7783,6
73
998
1
0,8
97
8782,4
Participação
23,7%
88,6%
75,3%
11,4%
1,0%
0,0%
-
-
cia previstas para entrar em operação.
Por ocasião do término da construção das
centrais hidrelétricas o país passará a contar
com 431 PCHs, que corresponderão a 51,6%
Quantidade
182
81784,6
431
4016
222
117,8
835
85918,4
Participação
21,8%
95,2%
51,6%
4,7%
26,6%
0,1%
-
-
Total
de todas centrais hidrelétricas do país e a uma
participação na matriz hidrelétrica de 4,7 %.
39
ARTIGOS TÉCNICOS
O grande crescimento de registro de PCHs na Aneel, ocorrido
· Exigibilidade de taxa interna de retorno consoante com a ren-
no ano de 2008 se deu, principalmente, em função da edição da
tabilidade exigida dentro do projeto, condicionada pela diretoria de
Resolução 343, conforme mostra a Figura (2), em 2008 houve uma
crédito dos bancos para amortização linear da divida contraída.
grande corrida à Aneel, para o registro de Projetos Básicos, de for-
· Taxas de juros na ordem de 12% com “spreed” de 3%
ma a escapar das novas regras. Nos três meses que antecederam à
No Brasil, basicamente os investimentos em PCHs são feitos
edição da resolução, deram entrada na Aneel mais de 700 pedidos
com financiamento de bancos, principalmente do Banco Nacional
de registros, caindo a quase zero logo após a sua edição.
de Desenvolvimento Social – BNDES, cuja principal linha de crédito
é o Project Finance seguindo as premissas:
· Participação: até 80% (Geração, PCH e Transmissão) e até
60% (Distribuição)
· Prazo de carência: Até seis meses após a entrada do projeto
em operação comercial
· Prazo de Amortização: Geração - até 14 anos; Transmissão –
até 12 anos; PCH: até 12 anos e Distribuição - até 6 anos.
· Amortização: Sistema de Amortizações Constantes
Entretanto, os empreendedores têm encontrado dificuldade para obter financiamento face às exigências bancárias, tais como:
· Um “score” do tomador junto ao agente financiador excessivamente alto.
· Os prazos de financiamento insuficiente para atingir o ponto
Figura 2- Evolução do número de registro junto à Aneel,
nos anos 2008 e 2009. Fonte Hubner 2010
de equilíbrio do projeto entre a sua maturação versus o prazo de
retorno do capital.
· O histórico empresarial insuficiente em expertise dentro do seguimento energético para mitigação de riscos, envolvendo projeto/obras/operação.
· A falta de “colaterais” para suportar qualquer “default”
· A falta de capital inicial para complementação de custos e processos do projeto, até fase financiável, com todas as licenças.
· A falta de capital para fazer frente ao “equit”. frente ao financiamento contraído.
· Falta de ferramentas de mitigação de riscos, usadas como colaterais, em engenharia financeira, suportada por seguradoras internacionais, frente aos investidores
Em geral pode se considerar que uma parte importante do pro-
Figura 3.Evolução do número de Projeto Básicos de PCHs aprovados na Aneel entre os anos 1998 e 2009-Fonte Hubner2010
blema está na falta de experiência no assunto do financiamento de
projetos de energia renovável por parte do empreendedor e do setor bancário.
5 O CENÁRIO DO DESENVOLVIMENTO DAS PESQUISAS E
INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS EM PCH
No que se refere à Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico –
P&D, no Brasil, de acordo com a Lei 9.991/2000 todas as concessionárias são obrigadas a investirem em P&D um porcentual de seu
faturamento. No caso das empresas de geração elas devem investir 1% do faturamento bruto em pesquisa tecnológica para o setor.
Atualmente, há pesquisas que visam a melhoria da qualidade
das turbinas hidráulicas através de procedimentos numéricos para
Figura 4. Evolução do número de projetos de PCHs aprovados
pela Aneel entre os anos 1998 a 2009.- Fonte Hubner 2010
4 FINANCIAMENTO PARA AS ENERGIAS RENOVÁVEIS
NO BRASIL E EM PARTICULAR PARA AS PCHS
No Brasil, os bancos de investimentos governamentais, priva-
modelagem do escoamento em turbinas; distribuição de perdas
em geradores elétricos; uso de sistemas automatizados de operação e supervisão de grupos geradores; uso de grupos geradores
com rotação variável.
Na área ambiental, há estudos sobre a interação das turbinas hi-
dos e, agências de fomentos operam com regras claras e não dife-
dráulicas com os peixes; pesquisas sobre o comportamento da icti-
renciadas que, basicamente são constituídas por:
ofauna brasileira para fins de preservação; implantação de criatóri-
· Exigibilidade excessiva de garantias adicionais.
os e de peixamento de rios; o desenvolvimento de procedimentos
· Obrigatoriedade de PPA (contrato de compra de energia).
para o dimensionamento de mecanismos de transposição adequa-
40
ARTIGOS TÉCNICOS
dos aos peixes tropicais e de climas temperados.
Pode-se atribuir às PCHs o renascimento da Engenharia de
Devido à forte campanha sobre a participação dos grandes re-
Centrais Hidrelétricas no país, visto que este tipo de atividade este-
servatórios no aquecimento global, encontra-se em desenvolvi-
ve em recesso por um longo período. Após a década de 1980, quan-
mento estudos sobre a emissão de metano em reservatórios, bem
do cessou no país a implantação de grandes empreendimentos em
como, o efeito da retenção dos sedimentos na vida útil do reserva-
Geração Hidrelétrica. Com o advento das PCHs e da maturação do
tório e do trecho do rio a jusante da central.
mercado dos auto-produtores e produtores independentes, criou-
Em função do mercado, no momento há interesse em desen-
se em todo país escritórios prestadores de serviços em estudos e
volvimento de novas tecnologias aplicadas às centrais de baixas
projetos de pequenas centrais, em estudos ambientais, geológi-
quedas, tais como o desenvolvimento de uma tecnologia nacional
cos, geotécnicos e de prospecção de potenciais reacendeu a indús-
de projeto e fabricação de turbinas hidráulicas adequadas às bai-
tria nacional de equipamentos hidromecânicos e de componentes
xas e baixíssimas quedas, de geradores de pequenas potências e
elétricos.
baixas rotações, novos arranjos de barragem integradas às casas
Também como resultado da implantação de novos projetos de
de máquinas, o uso do conceito de barragens móveis e de compor-
PCHs, pode-se creditar o desenvolvimento da indústria de tecnolo-
tas fusíveis. Recentemente deu-se início a pesquisas para usos de
gia da informação que têm desenvolvido novos sistemas de super-
materiais alternativos para construção de barragens, como barra-
visão e de controle remoto que, de um lado diminui os custos e au-
gens metálicas, uso de tubos feitos em matérias compostos com fi-
menta a confiabilidade de operação, diminui ou praticamente ex-
bra de vidro e resinas.
tinguiu a presença do operador na casa de máquinas.
O Brasil tem procurado estabelecer parcerias com outros paí-
A tabela (5) a seguir mostra a quantidade de empregos que
ses, como o Canadá, com o qual já assinou um acordo para o de-
uma PCH pode gerar na sua fase de estudos e projetos. E a tabela
senvolvimento de tecnologias apropriadas para centrais de baixís-
(6), mostra a capacidade de geração de empregos diretos e indire-
simas quedas. Também se tem feito acordo para disseminação de
tos e do efeito renda devido a implantação de PCH de 20 MW.
tecnologia com países da América Latina, como a Argentina, onde
o acordo encontra-se em fase final de elaboração, e ainda em negociações com a Colômbia, Chile, entre outros.
Também encontra-se em pleno andamento parcerias com agentes de desenvolvimento regional, como a CAF- Corporação Andina
de Fomento, que prevê o apoio para o desenvolvimento de procedimentos de prospecção de potenciais hidroenergéticos georeferenciados.
Dentro do acordo Brasil-Canadá, o Ministério de Ciência e
Tecnologia - MCT disponibilizou recursos para a atualização do
7 QUESTÕES REGULATÓRIAS DE PCHS EM DISCUSSÃO
PELO
MERCADO
E
PELOS
ÓRGÃOS
REGULADORES
E
AMBIENTAIS
7.1 RECOLHIMENTO DA COMPENSAÇÃO FINANCEIRA
PELAS PCHS
De acordo com Lei nº 7.990/1989, todo empreendimento de geração de energia elétrica é obrigado a recolher 6% do seu faturamento para fins de compensação financeira pela área alagada. E
em seu artigo 4º trata da isenção desta taxa para PCHs.
Laboratório Hidromecânico para PCH, construído no Campus da
A desoneração que foi dada como incentivo passou nestes últi-
Universidade Federal de Itajubá - Unifei, na década de 1980 para o
mos anos a ser encarado como um entrave na obtenção do acordo
atendimento do Programa Nacional de PCH, que se constituiu no
com os municípios para implantação de novos empreendimentos,
primeiro esforço governamental de recuperar o papel das PCHs na
principalmente em municípios da região Sudeste e Sul do país.
matriz energética nacional e como agente de desenvolvimento social e econômico regional.
Vale destacar o projeto da Eletrobrás, que está incentivando o
desenvolvimento tecnológico da região Norte na área de energia
Tem-se tornado comum audiências públicas em Assembléias
Legislativas de estados, em Comitês de Bacias Hidrográficas a discussão sobre a constitucionalidade do não recolhimento da compensação financeira pelas PCHs.
elétrica por meio de implantação e consolidação de centros de excelência em geração e transmissão de energia elétrica. Sendo um em
7.2 AVALIAÇÃO AMBIENTAL INTEGRADA NA BACIA
Tucuruí, em parceria com a Universidade Federal do Pará e outro
HIDROGRÁFICA PARA FINS DE GERAÇÃO DE ENERGIA
em Rio Branco, no Acre, em parceria com a Universidade Federal
ELÉTRICA
do Acre.
O processo de licenciamento ambiental foi criado de acordo
com os parâmetros previstos na legislação ambiental e tem como
6 OS IMPACTOS SÓCIO-ECONÔMICOS RESULTANTES DA
CONSTRUÇÃO DE PCHS
As PCHs têm um forte apelo social no que se refere à geração de
empregos e geração de renda.
objetivo criar mecanismos de controle e mitigação dos impactos
das ações antrópicas no ambiente e tem como base os Estudos de
Impactos Ambientais - EIA e o Relatório de Impacto Ambiental –
RIMA. O primeiro é mais abrangente e deve contemplar todos os as-
A implantação de uma PCH gera uma expectativa nas comuni-
pectos técnicos do empreendimento, da descrição fisiológica, soci-
dades locais. No início, as expectativas podem ser ruins resultantes
al e econômica onde o empreendimento irá se inserir e o segundo,
das desapropriações das terras e na interferência das obras nos
feito de maneira e linguagem mais simplificada de forma a traduzir
atrativos turísticos da região. Entretanto face ao número de em-
os estudos para as comunidades envolvidas e toda sociedades, de
pregos que a mesma pode gerar em sua fase de construção e as
maneira geral. São estes estudos que orientam os órgãos licencia-
condicionantes impostas pelo órgão ambiental, muitas vezes estes
dores do Licenciamento nos diferentes níveis: prévio, de instalação
aspectos são superados.
e de operação.
41
ARTIGOS TÉCNICOS
Tabela (5). Geração de empregos devido à implantação de um PCH, na sua fase de estudos e projetos. Fonte: Tiago Filho 2008
MÃO DE OBRA
MÃO DE OBRA
DE NÍVEL
DE NÍVEL
MÉDIO / TÉCNICO SEM QUALIFICAÇÃO
MÃO DE OBRA
DE NÍVEL
SUPERIOR
ETAPA
1) Levantamento de campo para engenharia
1.1 Hidrometria e qualidade de água
1.2 Geologia / geotecnia
1.3 Topografia
2) Projeto básico
2.1 Estudos hidrológicos / energéticos
2.2 Estudos de arranjo
2.3 Estudos eletro-mecânicos
2.4 Coordenação
2.5 Desenhos
2.6 Administrativo
3
2
1
3
2
2
1
3
2
3
1
1
2
3
3
1
3) Levantamentos de campo para meio ambiente
3.1 Ictiofauna
3.2 Flora terrestre
3.3 Fauna terrestre
3.4 Fora / fauna aquática
3.5 Socio-economia
4) EIA / RIMA
4.1 Diagnósticos
4.2 Definição de impactos
4.3 Definição de medidas mitigadoras
4.4 Coordenação
4.5 Desenhos
4.6 Administrativo
2
6
4
8
10
7
1
2
4
4
3
3
5
2
2
2
1
1
1
1
2
4
3
5) PBA
5.1 Detalhamento de planos / programas
5.2 Coordenação
5.3 Desenhos
5.4 Administrativo
3
3
3
1
2
1
5
5
4
1
4
5
1
12
3
3
5
5
5
4
1
1
TOTAL
12
3
1
3
3
6) Especificações técnicas
3
1
7) Arqueologia
7.1 Levantamentos
7.2 Catalogação / resgaste
7.3 Coordenação
1
1
1
2
1
2
5
5
7
1
TOTAL
60
34
28
122
4
Tabela(6) – Geração de empregos estimado para uma PCH de 20 MW. Fonte: Tiago Filho 2008
Potência instalada: 20 MW - Custo / MW instalado: R$ 4.200,00 - Investimento total: R$ 84.000.000,00
PARTICIPAÇÃO
%
EMPREGOS
DIRETOS
PONDERADOS
DIRETOS
BNDES
INDIRETOS
BNDES
EFEITO RENDA
EFEITO RENDA
PONDERADO
BNDES
Construção civil
40
298
768
307
4288
1715
Montagem de
equipamentos
42
55
768
323
3584
1505
Meio ambiente
5
60
576
29
8904
195
94
576
75
3904
Diversos
13
Sub total
Total de empregos (PCH 20 MW)
Empregos/MW
507
733
508
3923
5164
258
mum na maioria dos estudos de inventário de PCHs. O que tem levaEntretanto, em função do uso intensivo dos recursos naturais,
do muitos Conselhos de Meio Ambiente a sugerir que o licencia-
principalmente no que refere aos aproveitamentos hidrelétricos,
mento deste tipo de empreendimento seja inserido em uma
tem-se observado que a avaliação individual dos projetos não con-
Avaliação Ambiental Integrada – AAI, de preferência, precedida da
segue captar os efeitos sinérgicos do conjunto de empreendimen-
definição dos eixos a serem aprovados. A princípio esta avaliação
tos a serem implantados em uma determinada área, principalmen-
deverá permitir a análise da interação dos impactos identificados,
te no que se refere aos aproveitamentos em uma mesma bacia hi-
como no caso do uso múltiplo dos recursos hídricos de uma bacia hi-
drográfica, como é o caso de aproveitamentos em cascata, tão co-
drográfica.
42
ARTIGOS TÉCNICOS
Em tese a proposta é razoável, porém este tipo de estudo ainda
encontra-se em fase de discussão pelos órgãos reguladores e por
algumas assembléias legislativas em alguns estados.
Embora ainda não seja um procedimento legal e que ainda não
disponha de termos de referência, este tipo de avaliação tem sido
8 CONCLUSÃO
Embora o biênio 2008/2009 tenha sido um período de grandes
mudanças na regulação das pequenas centrais hidrelétricas no
Brasil, o mercado demonstrou ter maturidade, mantendo o crescimento mesmo sob condições de mudanças de paradigmas.
cada dia mais requerido e/ou sugerido pelos diferentes conselhos.
É óbvio que a política energética promova o desenvolvimento só-
O resultado é que se cria uma instabilidade legal e incertezas no
cio-econômico através de mecanismos que disponibiliza energia elé-
mercado, principalmente no de PCH.
trica de forma segura e a preços acessíveis e, de preferência, utilizando-se de fontes renováveis de energia.
7.3 REDISTRIBUIÇÃO DOS TRIBUTOS RECOLHIDOS
SOBRE A ATIVIDADE DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Atualmente os tributos que incidem sobre a receita devido à geração de energia hidrelétrica na geração são:
· Sobre a Receita anual da venda da energia elétrica, incidem:
De uma maneira geral, atualmente o incentivo que se dá às fontes renováveis não convencionais de energia, como a eólica e biomassa, teve como base os incentivos dados às PCHs.
Assim, também, se deu com a legislação ambiental e com os procedimentos de licenciamento ambiental. Primeiro aplicou-se às
· 2,5 a 3% referente às cotas anuais da Reserva Global de
PCHs e agora inicia-se um novo ciclo, no qual as agências e conse-
Reversão (RGR). Trata-se de um valor é estabelecido anualmente
lhos ambientais passaram, também, a avaliar os empreendimentos
pela ANEEL.
de geração com outras fontes renováveis de energia, como é o caso
· 0,5% referente à Taxa de Fiscalização da ANEEL (TFSEE), cujo valor é estabelecido anualmente pela ANEEL.
· ICMS a percentagem varia de estado para estado.
· Podem variar conforme a opção por lucro real ou presumido os
tributos a seguir:
das centrais a biomassa e eólicas.
Apesar das PCHs serem um tipo de tecnologia totalmente dominada pela indústria nacional, nos últimos anos têm sofrido uma espécie de política de desestimulo em função de mudanças nas regras
que inibem o seu crescimento. Mesmo a sociedade que através de
· Lucro Real:
organizações não governamentais, inadvertidamente, muitas ve-
· PIS 1,65%; COFINS 7,6%;ISS 2 a 5%(varia de acordo com
zes tem-se posicionado contra a implantação da PCHs e através de
o município); Contribuição Social 8%; Imposto de Renda 15%.
· Lucro Presumido:
· PIS 0,65%; COFINS 3%; ISS 2 a 5% (varia de acordo com o
município); Contribuição Social 2,88%; Imposto de Renda 4,8%.
Destes tributos o município, onde a PCH está inserida, recebe
muito pouco. O que tem resultado em resistências por parte dos poderes municipais quanto à implantação de novas PCHs em seus territórios. Em função disso é importante que se faça uma ampla discussão entre a agência reguladora, congresso nacional e as assembléias legislativas estaduais para definirem uma maneira de repassar mais recursos aos municípios que, em última instância, arca
com todos impactos sociais e ambientais da implantação das PCHs.
7.4 DESONERAÇÃO PARA PCHS NO LEILÃO DE FONTES
ALTERNATIVAS
Recentemente, face às práticas adotadas pelo governo para o
incentivo aos leilões de energia de fontes alternativas, associações
de produtores têm pleiteado a desoneração de impostos para as
PCHs que venham participar dos mesmos. Semelhantemente ao
ocorrido para o recente leilão de energia eólica, é pedida a redução
dos impostos como IPI e ICMS para as PCHs o que permitirá uma redução em torno de 6,5% no valor de venda da energia oriunda das
PCHs tornando-as mais competitivas junto ao mercado, visto que
no leilão de eólicas a energia chegou a ser comercializada no intervalo entre R$ 153,00 R$ 139,00 por MW/Hora.
Além disso, diferentemente das PCHs, os empreendimentos de
outras fontes renováveis de energia, como a de biomassas e eólica,
por ocasião do leilão, não têm seus projetos analisados com antecedência pela Aneel. Acredita-se que num próximo leilão, mesmo
participações em audiências públicas tem-se mostrado reticentes
quanto ao licenciamento ambiental de PCHs alegando danos ambientais em patrimônios naturais, prejuízos à atividades econômicas
como o eco-turismo e alegam que a implantação do empreendimento só interessa ao investidor que está atrás apenas do lucro.
É preciso um esforço comum entre todos os envolvidos na cadeia produtiva para buscar um programa que objetiva sensibilizar os
diferentes segmentos da sociedade e dos órgãos reguladores para
que as tomadas de decisão tenham como meta o atendimento das
demandas do mercado de sustentável tanto pelo ponto de vista ambiental como do ponto de vista social, econômico e de mercado.
Daí a necessidade de definir regras claras, perenes e não discriminatórias para as diferentes fontes renováveis de energia. De forma a garantir a expansão da oferta de energia em fontes diversificadas, trazendo maior estabilidade ao sistema e buscando o desenvolvimento sustentável do país.
8 BIBLIOGRAFIA
[1] ELETROBRÁS “Diretrizes para Estudos e Projetos de PCH”,
Ed Eletrobrás, RJ, 2000.
[2] HUBNER, N “A Aneel e a Participação das PCH na Matriz
Energética Nacional”, Aula Inaugural no II Curso de Especialização
em PCH- CEPCH, Unifei/Cerpch/Fupai, Itajubá, 26/02/2010.
[3] JUNQUEIRA, AA,et all, Relatório, Porto Alegre, 04/06/2002.
[4] LUDWIG, F “Os impactos socioeconômicos da produção de biocombustíveis no Brasil” site: acessado em 17 de março de 2010.
[5] MACHADO, EF G, et all “Análise Econômico-Financeira de
Novas PCHs em Leilões do Novo Modelo do Setor Elétrico, VI
SPMCH, Belo Horizonte – MG, 21 A 25/04/ 2008, T21 – A03
[6] TIAGO FILHO, G L, et all “Impactos Sócio-Econômicos das
não desoneradas, as PCHs possam participar com um potencial de
PCHs Inseridas no Programa de Incentivos às Fontes Alternativas de
até 1.500 MW.
Energia – PROINFA” Revista Brasileira de Energia, Vol. 14, n. 1,
2008
43
INSTRUCTIONS FOR AUTHORS
TECHNICAL ARTICLES
INSTRUÇÕES AOS AUTORES
Forma e preparação de manuscrito
Form and preparation of manuscripts
Primeira Etapa (exigida para submissão do artigo)
O texto deverá apresentar as seguintes características: espaçamento
First Step (required for submition)
The manuscript should be submitted with following format: should be
1,5; papel A4 (210 x 297 mm), com margens superior, inferior, esquerda e dire-
typed in Times New Roman; 12 font size; 1.5 spaced lines; standard A4 paper
ita de 2,5 cm; fonte Times New Roman 12; e conter no máximo 16 laudas, in-
(210 x 297 mm), side margins 2.5 cm wide; and not exceed 16 pages, includ-
cluindo quadros e figuras.
Na primeira página deverá conter o título do trabalho, o resumo e as
ing tables and figures.
In the first page should contain the title of paper, Abstract and Keywords.
Palavras-Chaves. Nos artigos em português, os títulos de quadros e figuras de-
For papers in Portuguese, the table and figure titles should also be written in
verão ser escritos também em inglês; e artigos em espanhol e em inglês, os tí-
English; and papers in Spanish and English, the table and figure titles should
tulos de quadros e figuras deverão ser escritos também em português. Os qua-
also be written in Portuguese. The tables and figures should be numbered con-
dros e as figuras deverão ser numerados com algarismos arábicos consecuti-
secutively in Arabic numerals, which should be indicated in the text and an-
vos, indicados no texto e anexados no final do artigo. Os títulos das figuras de-
nexed at the end of the paper. Figure legends should be written immediately
verão aparecer na sua parte inferior antecedidos da palavra Figura mais o seu
below each figure preceded by the word Figure and numbered consecutively.
número de ordem. Os títulos dos quadros deverão aparecer na parte superior
The table titles should be written above each table and preceded by the word
e antecedidos da palavra Quadro seguida do seu número de ordem. Na figura,
Table followed by their consecutive number. Figures should present the data
a fonte (Fonte:) vem sobre a legenda, à direta e sem ponto-final; no quadro,
source (Source) above the legend, on the right side and no full stop; and ta-
na parte inferior e com ponto-final.
O artigo em PORTUGUÊS deverá seguir a seguinte seqüência: TÍTULO em
bles, below with full stop.
The manuscript in PORTUGUESE should be assembled in the following or-
português, RESUMO (seguido de Palavras chave), TÍTULO DO ARTIGO em in-
der: TÍTULO in Portuguese, RESUMO (followed by Palavras-chave), TITLE in
glês, ABSTRACT (seguido de key words); 1. INTRODUÇÃO (incluindo revisão
English; ABSTRACT in English (followed by keywords); 1.INTRODUÇÃO (in-
de literatura); 2. MATERIAL E MÉTODOS; 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO; 4.
cluding references); 2. MATERIAL E MÉTODOS; 3. RESULTADOS E
CONCLUSÃO (se a lista de conclusões for relativamente curta, a ponto de dis-
DISCUSSÃO; 4. CONCLUSÃO (if the list of conclusions is relatively short, to
pensar um capítulo específico, ela poderá finalizar o capítulo anterior); 5.
the point of not requiring a specific chapter, it can end the previous chapter);
AGRADECIMENTOS (se for o caso); e 6. REFERÊNCIAS, alinhadas à esquerda.
O artigo em INGLÊS deverá seguir a seguinte seqüência: TÍTULO em in-
5. AGRADECIMENTOS (if it is the case); and 6. REFERÊNCIAS, aligned to the
The article in ENGLISH should be assembled in the following order: TITLE
RESUMO (seguido de Palavras-chave); 1. INTRODUCTION (incluindo revisão
in English; ABSTRACT in English (followed by keywords); TITLE in Portuguese;
de literatura); 2. MATERIALAND METHODS; 3. RESULTS AND DISCUSSION; 4.
ABSTRACT in Portuguese (followed by keywords); 1. INTRODUCTION (includ-
CONCLUSIONS (se a lista de conclusões for relativamente curta, a ponto de
ing references); 2. MATERIAL AND METHODS; 3.RESULTS AND DISCUSSION;
dispensar um capítulo específico, ela poderá finalizar o capítulo anterior); 5.
4. CONCLUSIONS (if the list of conclusions is relatively short, to the point of
ACKNOWLEDGEMENTS (se for o caso); e 6. REFERENCES.
O artigo em ESPANHOL deverá seguir a seguinte seqüência: TÍTULO em
not requiring a specific chapter, it can end the previous chapter); 5. AC-
espanhol; RESUMEN (seguido de Palabra llave), TÍTULO do artigo em portu-
KNOWLEDGEMENTS (if it is the case); and 6. REFERENCES.
The article in SPANISH should be assembled in the following order:
guês,
1.
TÍTULO in Spanish; RESUMEN (following by Palabra-llave), TITLE of the article
INTRODUCCTIÓN (incluindo revisão de literatura); 2. MATERIALES Y
in Portuguese, ABSTRACT in Portuguese (followed by keywords); 1.
METODOS; 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓNES; 4. CONCLUSIONES (se a lista
INTRODUCCTIÓN (including references); 2. MATERIALES Y MÉTODOS; 3.
de conclusões for relativamente curta, a ponto de dispensar um capítulo espe-
RESULTADOS Y DISCUSIÓNES; 4. CONCLUSIONES (if the list of conclusions is
cífico, ela poderá finalizar o capítulo anterior); 5. RECONOCIMIENTO (se for o
relatively short, to the point of not requiring a specific chapter, it can end the
caso); e 6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
Os subtítulos, quando se fizerem necessários, serão escritos com letras
previous chapter); 5.RECONOCIMIENTO (if it is the case); and 6.
RESUMO
em
português
(seguido
de
palavras-chave);
iniciais maiúsculas, antecedidos de dois números arábicos colocados em posição de início de parágrafo.
No texto, a citação de referências bibliográficas deverá ser feita da se-
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
The section headings, when necessary, should be written with the first letter capitalized, preceded of two Arabic numerals placed at the beginning of the
guinte forma: colocar o sobrenome do autor citado com apenas a primeira le-
paragraph.
Abstracts should be concise and informative, presenting the key points of
tra maiúscula, seguido do ano entre parênteses, quando o autor fizer parte do
the text related with the objectives, methodology, results and conclusions; it
texto. Quando o autor não fizer parte do texto, colocar, entre parênteses, o so-
should be written in a sequence of sentences and must not exceed 250 words.
References cited in the text should include the author\'s last name, only
brenome, em maiúsculas, seguido do ano separado por vírgula.
O resumo deverá ser do tipo informativo, expondo os pontos relevantes
ARTIGOS TÉCNICOS
left.
glês; ABSTRACT (seguido de Key words); TÍTULO DO ARTIGO em português;
with the first letter capitalized, and the year in parentheses, when the author
do texto relacionados com os objetivos, a metodologia, os resultados e as con-
is part of the text. When the author is not part of the text, include the last
clusões, devendo ser compostos de uma seqüência corrente de frases e con-
name in capital letters followed by the year separated by comma, all in paren-
ter, no máximo, 250 palavras.
Para submeter um artigo para a Revista PCH Noticias & SHP News o(os)
theses
For paper submission, the author(s) should access the online submission
autor (es) deverão entrar no site www.cerpch.unifei.edu.br/Submete-rartigo.
Serão aceitos artigos em português, inglês e espanhol. No caso das lín-
Web site www.cerpch.unife.edu.br/submeterartigo (submit paper).
The Magazine SHP News accepts papers in Portuguese, English and Span-
guas estrangeiras, será necessária a declaração de revisão lingüística de um
ish. Papers in foreign languages will be requested a declaration of a specialist
especialista.
in language revision.
Segunda Etapa (exigida para publicação)
O artigo depois de analisado pelos editores, poderá ser devolvido ao (s)
autor (es) para adequações às normas da Revista ou simplesmente negado
Second Step (required for publication)
After the manuscript has been reviewed by the editors, it is either re-
por falta de mérito ou perfil. Quando aprovado pelos editores, o artigo será en-
turned to the author(s) for adaptations to the Journal guidelines, or rejected
caminhado para três revisores, que emitirão seu parecer científico. Caberá
because of the lack of scientific merit and suitability for the journal. If it is
ao(s) autor (es) atender às sugestões e recomendações dos revisores; caso
judged as acceptable by the editors, the paper will be directed to three review-
não possa (m) atender na sua totalidade, deverá (ão) justificar ao Comitê
ers to state their scientific opinion. Author(s) are requested to meet the re-
Editorial da Revista.
viewers\' suggestions and recommendations; if this is not totally possible,
they are requested to justify it to the Editorial Board
Obs.: Os artigos que não se enquadram nas normas acima descritas, na
sua totalidade ou em parte, serão devolvidos e perderão a prioridade da ordem seqüencial de apresentação.
Obs.: Papers that fail to meet totally or partially the guidelines above described will be returned and lose the priority of the sequential order of presentation.
44
AGENDA/SCHEDULE
Cooperation for Waste Issues - The 7th International
Conference on Solid waste, Sewage and Air emiss
Data: 07 e 08 de abril de 2010
Local: Kharkiv - Ukraine
15th German Dam Symposium
Data: 14 a 16 de abril de 2010
Hydro World Weekly
Local: Aachen - Germany
Data: 27 a 30 de Julho de 2010
Local: Charlotte, NC - USA
Infrastructure Asia 2010 Exhibition & Conference
Data: 14 a 17 de abril de 2010
Singapore International Water Week : Sustainable Citi-
Local: Jakarta – Indonesia
es - Clean & Affordable Water
Data: 28 de Junho a 02 de Julho de 2010
Ambiental expo 2010
Local: Singapore
Data: 27 a 29 de Abril de 2010
Local: São Paulo - SP
VI Conferência de PCH Mercado & Meio Ambiente
Data: 01 e 02 de setembro de 2010
Water Africa 2010 Exhibition & Seminar
Local: São Paulo – SP
Data: 28 a 30 de abril de 2010
Contato: www.conferenciadepch.com.br
Local: Abuja – Nigeria
VII
SIMPÓSIO
BRASILEIRO
SOBRE
PEQUENAS
E
MÉDIAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS – VII SNPMCH
Data: 11 a 13 de maio de 2010.
Local: São Paulo - SP
25th Symposium on Hydraulic Machines and Systems
Data: 20 a 24 de setembro de 2010
Local: Romenia
Contato: http://acad-tim.tm.edu.ro/iahr2010
ECWATECH-2010 and IWA Specialist Conference
Data: 01 a 04 de Junho de 2010
Local: Moscow – Russia
7th IWA Leading-Edge Conference on Water & Wastewater Technologies
Data: 02 a 04 de Junho de 2010
Local: Phoenix (AZ) - USA
World Ocean Council “Sustainable Ocean Summit”
Data: 15 a 17 de Junho de 2010
Local: Honolulu, Hawai - USA
All About Energy 2010
Data: 30 de Junho a 02 de Julho de 2010
Local: Fortaleza - CE
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LEGISLAÇÃO
Setor Hidrelétrico brasileiro: desafios e metas
Por Adriana Barbosa
No dia 26 de fevereiro, Nelson Hubner, ministrou palestra, em Itajubá, para os alunos do Curso de Especialização sobre Pequenas Centrais Hidrelétricas (CEPCH) promovido pelo Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidrelétricas (CERPCH), através da Universidade Federal de Itajubá (Unifei) e com o apoio da Fundação de Pesquisa e Assessoramento à Indústria (FUPAI).
Em sua palestra Hubner apresentou aos alunos as dificuldades e os desafios enfrentados pela agência.
Em entrevista a Revista PCH Noticias & SHP News o diretor geral da Aneel, destacou as ações e diretrizes da Agência Nacional de Energia Elétrica para incentivar a diversificação da matriz energética brasileira.
das, elas não pagam compensação
PCH Notícias & SHP NEWS: Segundo estudos da Aneel, até o
ano de 2030 as PCHs produzirão juntas cerca de 7,5 mil MW de
energia, a um custo relativamente baixo para implementação, algo
em torno de R$ 4 milhões o MW instalado. Com isso a estimativa para os próximos 20 anos, é que a participação das PCHs na matriz
elétrica nacional cresça cerca de 8%.
Quais são as ações que estão sendo planejadas para que a meta proposta seja atingida?
Quais são as dificuldades encontradas ou esperadas?
financeira pela utilização de recursos hídricos. Isso, em minha opinião, é um erro pequeno, em relação aos benefícios que são afetados por esse empreendimento.
Nós estamos debatendo com deputados dentro do congresso nacional para alterar essa legislação, para permitir que essas usinas também paguem essa contribuição.
Nelson Hubner: Acredito que essa meta poderá crescer um
pouco mais à medida que organizamos mais esse setor, uma vez
que ele não é muito organizado. A Aneel vem fazendo uma modifi-
Dessa forma incentiva os municípios em receber e permitir a implantação dos empreendimentos em seus municípios.
cação grande em sua regulação, para permitir um ordenamento
nesse setor, mas acredito que precisamos avançar um pouco mais.
Estamos estudando formas de acelerar todo o processo de aprovação de estudos de inventários e projetos básicos de usinas. Esse é
um mercado importante para o país, pois tem sustentado boa parte do crescimento do mercado livre no Brasil. É um mercado que
PCH Notícias & SHP NEWS: A nova metodologia para a revisão tarifária está programada para o reajuste de 2011. O que a
agência tem feito para reduzir o impacto de variações bruscas nestes reajustes? O Brasil tem uma das maiores tarifas do mundo. Em
sua opinião, quais seriam alternativas para reduzi-las?
movimenta a economia de pequenas e médias empresas no país,
embora, atualmente, haja uma presença de empresas maiores que
vem investindo nesse mercado, isso permite que indústrias nacional de geradores e pequenas turbinas se desenvolvam. A meta da
Aneel é modernizar e aprimorar os processos para agilizar a aprovação.
Nossas dificuldades são inúmeras, começa desde a questão da
realização dos estudos, na qual temos discutido a deficiência dos
estudos referentes à PCHs que chegam até a agência. Há estudos
onde a potência está muito abaixo da energia assegurada. Vamos
começar desde a questão regulatória da Aneel, o que reflete na melhoria e qualidade dos estudos, pois quando começarmos exigir mais dos estudos a conseqüência será a melhoraria da qualidade.
Nelson Hubner: À medida que a economia brasileira vai se encaminhando para uma estabilidade maior esses impactos reduzem. Nós estamos tentando simplificar esse processo, isso leva um
pouco mais de tempo. Acredito que a partir de 2015, com a renovação das concessões vai nos permitir dar um passo maior nesse sentido. Nós temos no país, de fato, uma economia bastante estabilizada e sem grandes oscilações, o que não justifica ter reajustes tarifários anuais com base nos índices econômicos. No ano passado a
economia mundial estava paralisada, tínhamos deflação em alguns
meses e por outro lado pegamos o reflexo da economia do ano anterior o que recaiu sobre a tarifa, gerando uma incoerência, uma vez
que as indústrias diminuíram a produção e ao mesmo tempo tivemos um impacto tarifário bastante significativo cerca de 20%, o
PCH Notícias & SHP NEWS: Hoje há, no país, mais de dois mil
e quatrocentos projetos registrados em análise pela Aneel, porém
um dos grandes entraves para os empreendedores é o licenciamento ambiental.
Qual seria, em sua opinião, uma solução plausível para os licenciamentos nos Estados?
que é inviável. Nós estamos buscando algumas formas para amortecer isso, enquanto não temos uma possibilidade de mudança legal nos contratos de concessão.
Se tivermos uma economia estabilizada poderemos trabalhar,
somente, com revisões tarifárias e não fazermos anualmente reajuste, o que acarretará mudanças de componentes financeiros que
temos nas tarifas. Nós temos estudado os dois aspectos: mudança
Nelson Hubner: Acredito que devemos fazer um debate nacional sobre a questão do licenciamento ambiental. No Brasil, infelizmente, parece que essa questão entrou mais para um lado passional do que do campo técnico. Isso dificulta tanto a aprovação de empreendimentos hídricos de maior porte, quanto os de pequenas
centrais. As pequenas centrais possuem características diferencia-
46
na metodologia de revisão, mas também o aspecto de diminuição.
Nós já estamos fazendo de forma, ainda, rudimentar alguns ajustes.
LEGISLATION
Brazilian Hydropower Sector: challenges and goals
Translation Adriana Candal
On February 26th, Mr. Nelson Hubner gave a lecture to the students of the Latu Sensu course on Small Hydropower Plants in Itajubá.
The course is promoted by CERPCH (National Center of Reference for Small Hydropower Plants) through the Federal University of Itajubá
(UNIFEI) and supported by FUPAI (Foundation for Research and Consultancy for Industries).
In his lecture Mr. Hubner showed the students the difficulties and challenges faced by the agency to regulate the sector.
In an interview for PCH Noticias & SHP News the general director of Aneel (National Agency for Electric Energy) talked about the ac-
Foto: Adriana Barbosa
tions and guidelines of the agency to encourage the growth of the Brazilian Power Matrix.
Alunos do curso de especialização em PCH assistem palestra de Nelson Hubner.
PCH Notícias & SHP NEWS: According to studies carried out
by Aneel by the year 2030 the SHPs will be producing together
and small turbines to develop. Aneel's goal is to modernize and improve the processes to accelerate the approval.
about 7.5 thousand MW of energy, at a relatively low implementa-
Our difficulties are countless. They start with the studies that
tion, about R$ 4 million the installed MW. This way, the participa-
are carried out and we have been discussing the deficiencies in the
tion of SHPs in the national power matrix is estimated to grow
studies regarding SHPs that are sent to the agency. There are stud-
about 8%.
ies where the power is much lower than the assured energy. We are
What actions are being planned for the proposed goal to be
achieved?
What difficulties are expected?
going to start at Aneel's regulatory issue, which reflects the improvement and quality of the studies for when we start to be more
demanding in relation to the studies, the consequence will be the
improvement in the quality.
Nelson Hubner: I believe that this goal may grow while we organize this sector, given that it is not very well organized. Aneel has
PCH Notícias & SHP NEWS: Today, there are more than two
been making a huge change in its regulation in order to put some or-
thousand four hundred registered projects being analyzed by
der in the sector, but I believe that we need to go a little further. We
Aneel. However, one of the greatest obstacles for the entrepre-
are studying ways to accelerate the whole approval process of in-
neurs is the environmental license.
ventory studies and basic projects of plants. This is an important
market for the country, for it has sustained a good share of the
In your opinion, what would the plausible solution for the licensing issue be in the states?
growth of the free market in Brazil. It is a market that moves the
economy of small and medium companies in the country, although,
Nelson Hubner: I believe we have to do a national debate
today, we can see the presence of larger companies that are invest-
about the environmental licensing problem. Unfortunately, in
ing in this market, this allows the national industries of generators
Brazil it seems that this issue became more emotional than techni-
47
LEGISLAÇÃO
PCH Notícias & SHP NEWS: Como o senhor avalia a qualida-
timos anos, estamos discutindo muito com as distribuidoras e em-
de de Energia produzida no Brasil? Qual o procedimento adotado
bora os índices registrados em 2004-2005 serem impactantes, ho-
pela Aneel para garantir a qualidade da energia fornecida pelas dis-
je há uma tendência de estabilização e uma elevação na qualidade
tribuidoras no país?
de energia fornecida por algumas empresas. Estamos muito preocupados com a qualidade da energia e estamos discutindo isso,
Nelson Hubner: O Brasil nos últimos anos melhorou significativamente, se pegarmos os últimos 10 anos, de maneira geral os ín-
com as distribuidoras. A Aneel vai atuar fortemente no processo de
fiscalização e melhoria na qualidade de energia.
Foto: Adriana Barbosa
dices globais que medimos nas distribuidoras já diminuíram. Nos úl-
Secretário Executivo do CERPCH, Geraldo Lúcio Tiago Filho; Diretor Geral da Aneel, Nelson Hubner; Reitor da Unifei, Renato Nunes;
Assessora CERPCH, Maria Sircia de Souza; vice-reitor da Unifei, Paulo Shigueme.
LEGISLATION
cal. This makes it difficult to approve both large and small
ble. We are looking for some ways to amortize this, while there is
hydropower plants. The SHPs have different features, they do not
no possibility of a legal change in the concession contracts.
pay compensation regarding the use of water resources. In my
If we have a stable economy, we will be able to only with tariff re-
opinion, this is a small mistake in relation to the benefits that are af-
views and not carry out annual adjustments, which will cause
fected by this enterprise. We have been debating with congress-
changes in the financial components that are present in the tariffs.
men to change this legislation so that SHPs also pay for this contri-
We have been studying two aspects: change in the review method-
bution. This way it will encourage the cities to receive and allow the
ology and the reduction aspect. We are already doing some adjust-
implementation of these enterprises.
ments, but is a very crude way.
PCH Notícias & SHP NEWS: The new methodology for tariff
review is forecast for the adjustment of 2011. What has the agency
PCH Notícias & SHP NEWS: How do you evaluate the quality
done to reduce the impacts of sharp variations in these readjust-
of the energy produced in Brazil? What is the procedure adopted by
ments? Brazil has one of the highest tariffs in the world. What
Aneel to assure the quality of the energy supplied by the distribu-
would the alternatives be to reduce them?
tors in the country?
Nelson Hubner: While the Brazilian economy is marching to-
Nelson Hubner: In the past years, Brazil has improved con-
wards greater stability, these impacts are reduced. We are trying to
siderably, if we take the last 10 years into account. Generally
simplify this process, and this takes a little more time. I believe
speaking, the global indexes that we measure in the distributors
that after 2015, the renewing of the concessions will allow us to
have already been reduced. Over the past few years we have been
take a larger step towards this. There is, in fact, a considerably sta-
talking to the distributors and although the indexes registered in
ble economy in the country, without significant oscillations, and
2004-2005 cause impacts, today there is a tendency towards sta-
that does not justify annual tariff adjustment based on economic in-
bilization and a rise in the quality of the energy supplied by some
dexes. Last year, the world's economy was paralyzed, there was de-
companies. We are concerned about the quality of the energy and
flation in some months. On the other hand we got the reflex of the
we are discussing this issue with the distributors. Aneel will have a
previous years that hit the tariff, generating an incoherence, once
strong fist in the inspection process and in the improvement of the
the industries reduced their production and, at the same time,
quality of the energy.
there was a significant tariff impact, about 20%, which is unfeasi-
a
ri
B r as
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2
ano
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E n g en
h
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*
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ASSOCIADOS
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CONSULTORES
a
I n
t e r n
c
A RDR Consultores Associados foi fundada em dezembro de 1989 por um grupo de
técnicos de alto nível com larga experiência na concepção e implantação de
empreendimentos na área de energia elétrica, tendo por objetivo prestar serviços em
estudos, projetos, consultoria e gerenciamento, tanto para clientes do setor público quanto
privado.
No gerenciamento de programas, atua nas áreas de meio ambiente, educação e saúde,
com financiamento internacional.
No campo das hidrelétricas, a RDR atua desde a busca dos locais para os aproveitamentos até o Gerenciamento
da implantação das Obras. O quadro da capacitação da RDR é:
·
·
·
·
·
·
·
Estudo deAvaliação de Potencial
Estudo de Inventário Hidrelétrico
Projeto Básico
Projeto Básico, para contratação de serviço e aquisições de equipamentos ou para contratação de EPC
Projeto Executivo
Gerenciamento da Implantação das Obras
Engenharia do Proprietário
C O N S U L T O R E S
A S S O C I A D O S
RUA MARECHAL DEODORO, 51 - 15º ANDAR - GALERIA RITZ
C U R I T I B A
8 0 . 0 2 0 - 9 0 5
P A R A N Á
55 41 3233-1400
r d r @ r d r. s r v. b r
w w w. r d r. s r v. b r
01 e 02 de Setembro de 2010
Centro de Convenções do Novotel Center Norte
Av. Zaki Narchi, nº 500 - São Paulo - SP
EXPOPCH 2010
Exposição de Equipamentos, Tecnologias e Serviços para Projeto,
Implantação e Operação de PCHs.
Participe e envie seu trabalho.
www.conferenciadepch.com.br
Contato: CERPCH: (35) 3629-1443
(35) 3629-1439
E-mail: [email protected]
A) Análise Financeira
B) Aspectos Legais e Institucionais
C) Mercado e Planejamento Energético
D) Meio Ambiente, Responsabilidade Social e Desenvolvimento Sustentável
E) Tecnologia e Desenvolvimento:
a. Componentes Hidromecânicos
b. Componentes Elétricos Mecânicos
c. Estruturas Hidráulicas
d. Sistemas de Controle
e. Subestação e Transmissão
f. Levantamento de Dados de Campo
g. Geotecnia e Geologia
h. Monitoramento
F) Operação e Manutenção
G) Sistemas Híbridos
H) Geração Descentralizada e Sistemas isolados
EXPOPCH - Exposição de Equipamentos, Tecnologias e Serviços para Projeto, Implantação e Operação
de Pequenas Centrais Hidrelétricas, que consolida o Salão de Negócios existente nas edições
anteriores;
RODADA DE NEGÓCIOS EM PCH - Espaço durante o evento para realização de reuniões previamente
agendadas entre os inscritos;
PRÊMIO PCH – Apresentação e entrega dos melhores trabalhos técnicos.
Realização
Organização
CURTAS
Brasil pretende construir Hidrelétrica no Haiti
Brazil intends to build Hydropower plant in Haiti
Por Adriana Barbosa
O presidente Luiz Inácio Lula da Silva anunciou no dia 21 de fe-
Translation Adriana Candal
On
February
21st
President
Luiz
vereiro que o Brasil vai ajudar a construir uma hidrelétrica no Haiti.
Inácio Lula da Silva announced that Brazil
Essa ação faz parte da política do Brasil em assumir a liderança
will help build a hydropower plant in Haiti.
nos esforços internacionais de reconstrução do Haiti.
O Brasil espera receber a aprovação do presidente haitiano, René Préval, para a construção de uma hidrelétrica de US$ 150 milhões que atenderá pelo menos 600 mil haitianos que vivem na capital, Porto Príncipe, e na cidade de Mirebalais.
Segundo o Chefe da Subdivisão de Pesquisa e Extensão do
This is part of the Brazilian policy to
lead the international efforts to rebuild
Haiti.
Brazil expects to receive the approval
of the Haitian president, René Préval, to
build a US$ 150-million Hydropower plant
Instituto Militar de Engenharia (IME), José Carlos Amorim, o Apro-
that will meet the needs of at least 600
veitamento Hidrelétrico Artibonite 4C terá uma potência instalada
thousand Haitians that live in the capital, Porto Príncipe, and in the
de 32 MW e será localizado no Rio Artibonite, a montante da UHE Le
city of Mirebalais.
Péligre, de 54 MW. A nascente do Rio Artibonite está localizada na
The Hydropower Potential Artibonite 4C will have an installed
República Dominicana. A Bacia do Rio Artibonite é a única que pos-
power of 32 MW and will be located on River Artibonite, upstream
sui potencial para aproveitamentos hidrelétricos no Haiti.
of Le Péligre plant - 54 MW. The spring of River Artibonite is located
A ação governamental é feita por meio do Ministério das Rela-
in Dominican Republic. River Artibonite Basin is the only one that
ções Exteriores. Já a parte técnica está sob a responsabilidade do
has hydropower potential in Haiti, says the Head of the of the Sub-
Departamento de Engenharia e Construção (DEC) do Exército Bra-
division of Research of the Engineering Military Institute (IME), Mr.
sileiro e do Instituto Militar de Engenharia (IME).
José Carlos Amorim.
Ocorrerá nos próximos dias um encontro no Haiti entre o Presi-
This governmental action is carried out through the Ministry of
dente Lula com o Presidente Préval, para discutir a construção da
Foreign Relations. The technical part is under the responsibility of
UHE. Segundo o Ministério das Relações Exteriores a possibilidade
the Engineering and Construction Department of the Brazilian
que mais agrada ao Presidente Lula é o financiamento da obra pelo
Army and IME.
BNDES, com a construção a cargo de uma empreiteira brasileira,
escolhida por licitação.
O início das obras está prevista para o segundo semestre de
2010 e o prazo de construção é de três anos.
Within the next days, there will be a meeting in Haiti between
Presidents Lula and Préval to talk about the construction of the
plant. According to the Ministry of Foreign Relations the option the
pleases president Lula the most is the funding by BNDES (National
Bank For Economic and Social Development) and the construction
carried out by a Brazilian company chosen through a tender.
Foto: Arquivo IME
The beginning of the works is forecast to take place in the second semester of 2010 and the construction is forecast to last 3
years.
Trecho do Rio Artibonite onde será construída a UHE.
Part of River Artibonite where the hydropower plant will be built.
52
NEWS
CGHs e PCHs no Sul de Minas lutam para obter o licenciamento ambiental
CGH and SHP of the south of Minas Gerais struggle to attain environmental license
Por Adriana Barbosa
Translation Adriana Candal
Atualmente no Brasil, as pequenas centrais hidrelétricas pro-
Today, in Brazil, Small Hydropower plants together produce 3.5
duzem juntas 3,5 mil MW. Segundo estudos da Aneel, até o ano de
thousand MW. According to studies carried out by Aneel (National
2030 elas produzirão juntas cerca de 7,5 mil MW de energia, a um
Agency for Electric Energy) by the year of 2030 they will be produc-
custo relativamente baixo para implementação, algo em torno de
ing about 7.5 thousand MW of power at a relatively low implemen-
R$ 4 milhões o MW instalado. Com isso nos próximos 20 anos, a par-
tation cost, something about R$ 4 million the installed MW. This
ticipação das PCHs na matriz elétrica nacional crescerá algo em tor-
way, within the next 20 years, the participation of SHPs in the na-
no de 8%.
tional electric matrix will grow about 8%.
Minas Gerais, devido às suas peculiaridades topográficas e hi-
Due to its topographic and hydrological peculiarities, the state
drológicas é considerada uma das áreas mais promissoras do setor
of Minas Gerais is considered one of the most promising areas of
no país. No momento, segundo a Aneel há, no país, mais de dois
the sector in the country. Now, according to Aneel, there are more
mil e quatrocentos projetos registrados em análise pela Agência,
than two thousand four hundred projects registered and being ana-
esse número considera todos os estágios do processo, incluindo os
lyzed by the Agency. This number considers all of the stages of the
processos em disputa. No sul do Estado, há diversos pedidos de li-
process, including the ones that are being disputed. In the south of
cenciamento ambiental junto ao Conselho Estadual de Política
the state, that are several environmental license requests with the
Ambiental (COPAM).
State Council of Environmental Policy (COPAM).
Há uma crescente demanda por centrais com potenciais inferi-
There is a growing demand for plants with powers under 1 thou-
ores a 1 mil MW, que são segundo a Aneel, centrais classificadas co-
sand MW, which are considered by Aneel as Power Generating
mo Centrais Geradoras de Energia (CGH), como é o caso da CGH
Plants (PGP). This is the case of Cachoeirinha PGP, located on the
Cachoeirinha, localizada no rio Cachoeirinha, afluente do rio do Pei-
River Cachoeirinha, affluent of the River Peixe in the Iguaçú/Pardo
xe, na bacia hidrográfica Iguaçu/Pardo, no município de Bueno
hydrographic basin in the city of Bueno Brandão and managed by
Brandão. e gerenciada pela Mauá Empresa Brasileira de Participa-
Mauá Empresa Brasileira de Participações Societárias Estruturadas
ções Societárias Estruturadas Ltda. Essa central está com o seu pe-
Ltda. The license request of this plant is being analyzed by COPAM
dido de licenciamento em análise pelo Copam – Sul, que é sediado
– South, which is based in the city of Varginha and is responsible for
em Varginha e responde pelo licenciamento ambiental da região
the environmental licensing of the southern part of the state.
Sul Mineira.
Embora os técnicos do orgão licenciador tenham dado parecer
favorável para as Licenças Prévias e de Instalação, o empreendimento tem encontrado forte oposição por parte da população afetada e por ONGs.
Although the organ technicians have given a favorable judgment for the Provisory and Installation Licenses, the enterprise has
found strong opposition from the affected population and NGOs.
During a public hearing that took place at SESI Auditorium, in
Varginha, the councilmen asked for a recess to the licensing re-
Em audiência pública ocorrida no auditório do SESI, em Vargi-
quest, given that besides PGP Cachoeirinha, four other PGPs are
nha, no dia 01 de fevereiro, conselheiros pediram referência ao pe-
forecast to be built on the same river. The question that was raised
dido de licenciamento, uma vez que, além da CGH Cachoeirinha, es-
regards the synergetic effect of the environmental impacts that the
tão previstas para o mesmo rio, mais quatro CGHs. A questão le-
five PGPs together might represent for the ecosystem of the basin,
vantada foi o efeito sinérgico dos impactos ambientais que as cinco
as well as the preservation of the natural resources that are used
CGH, em conjunto, podem representar para o eco-sistema da ba-
with eco-tourism purposes, which, according to the NGO, is the vo-
cia, além da questão da preservação dos recursos naturais para o
cation of the region.
turismo ecológico que, segundo as ONGs, é a vocação da região.
The suggestion of some councilmen that participated in visits to
A sugestão de alguns conselheiros que participaram de diligên-
the place with a representative of the Public Ministry was that for
cias ao local, juntamente com um representante do Ministério Pú-
this case the concept of Integrated Environmental Assessment was
blico foi de que, para este caso, fosse aplicado o conceito de Avalia-
used. What was not approved by COPAM under the allegation that
ção Ambiental Integrada (AAI). O que não foi aprovado sob alega-
the entrepreneur had filed the requests under certain rules, and
ção que o empreendedor havia dado entrada no órgão ambiental
therefore, there could not be changes when the process was al-
sob determinadas regras e, portanto não poderia haver mudanças
ready being analyzed.
com o processo em andamento.
O pedido foi recolhido para diligências, por se tratar de um rio lo-
The request was collected for the visits, given that the river is located in the Minas Gerais and São Paulo Border. This way, the organ
calizado na fronteira dos estados de São Paulo e Minas Gerais, o ór-
that must give the grant is the National Agency for Waters (ANA),
gão competente para dar a outorga da água seria a Agência Nacio-
and in the case of this enterprise, the grant had been given by the
nal das Águas (ANA), e no caso deste empreendimento, a outorga
Water Management Institute of the state of Minas Gerais (IGAM).
foi dada pelo Instituto Mineiro de Gestão das águas – IGAM.
Os conselheiros vão se pronunciar na próxima reunião ordiná-
The councilmen will communicate their decision in the next
meeting in March.
ria agendada para o mês de março.
53
CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM
PEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS
Este curso é voltado para a capacitação profissional na área de gestão e
projetos de pequenas centrais hidrelétricas (PCH). Direcionado para
engenheiros, administradores, advogados, economistas e todos os
profissionais correlacionados com a área de PCH, o curso destaca-se como
um diferencial exigido pelo mercado profissional.
GARANTA JÁ A SUA PARTICIPAÇÃO
PREVISÃO DE INÍCIO PARA SETEMBRO DE 2010
ANTECIPE-SE E GARANTA SUA VAGA.
FAÇA HOJE MESMO SUA PRÉ-INSCRIÇÃO PELO SITE.
PÚBLICO ALVO:
ENGENHEIROS
ECONOMISTAS
ADMINISTRADORES
GERENTES
ADVOGADOS
INVESTIDORES
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PROFISSIONAIS DO SETOR
Dividido em 10 módulos presenciais, este curso visa o ensino de procedimentos para a viabilidade técnica e econômica, dimensionamento e especificação de componentes
hidromecânicos e elétricos, elaboração de projeto básico,
aspectos regulatórios e ambientais.
O curso pode ser integralizado em um período máximo de
24 meses. Com a conclusão de 9 módulos teóricos e a defesa do trabalho de conclusão de curso, o aluno será avaliado
por uma banca para receber o título de especialista. É permitido cursar os módulos individuais, dando direito a certificação técnica.
Local: Itajubá-MG
Aulas concentradas em uma semana por mês
10 módulos presenciais
Traslado Gratuito: Rio/Itajubá e São Paulo/Itajubá
Integralização: mínimo de 10 e máximo de 24 meses
INVESTIMENTO:
R$ 1.800,00
R$ 16.000,00
por módulo
à vista
Apoio
Realização
Para mais informações, acesse: www.cerpch.org.br/cepch