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Texto de pré-visualização
Geração Transmissão Distribuição e usos Finais da Energia Elétrica 1 GTD UNA Estudo das Águas Hidrologia 2 GTD UNA Hidrologia Noções Básicas Hidrologia é uma ciência multidisciplinar que lida com a ocorrência circulação e distribuição das águas na Terra suas propriedades físicas e químicas e sua interação com o meio ambiente 3 GTD UNA Estudos das Águas ÁGUA IMPORTÂNCIA E DISTRIBUIÇÃO A água líquido precioso e bem comum de toda a humanidade é um recurso natural de grande valor econômico ambiental e social fundamental à sobrevivência e ao bemestar do homem e dos ecossistemas Pelo fato de 70 da superfície terrestre serem cobertos por água há a falsa impressão de que ela é um recurso infinito 4 GTD UNA O volume total de água presente no globo terrestre é de aproximadamente 14 milhão de quilômetros cúbicos dos quais em torno de 975 encontramse nos oceanos 25 são de água doce cuja maior parte todavia encontrase na forma de gelo nas calotas polares e nos cumes de montanhas restando uma pequena porcentagem de águas superficiais e subterrâneas para as atividades humanas 5 GTD UNA Estudos das Águas Em termos aproximados quase 70 apresentamse na forma de gelo Perto de 30 estão nos aquíferos água subterrânea 05 corresponde às águas que formam os rios e lagos 09 o restante está distribuído na atmosfera em reservatórios de água na forma de vapor Devido ao crescimento populacional acelerado e ao desenvolvimento industrial e tecnológico as fontes disponíveis de água doce estão cada vez mais comprometidas O desmatamento e a impermeabilização do solo o assoreamento dos rios e lagos a poluição dos mananciais e o uso inadequado da água na irrigação têm sido as principais causas de comprometimento das fontes de água doce no planeta Atualmente em torno de 15 bilhão de pessoas carece de água potável no mundo E o consumo humano de água segundo diversos estudos duplica a cada 25 anos aproximadamente 6 GTD UNA Estudos das Águas Como consequência desse cenário a água doce progressivamente vem se tornando escassa aumentandose cada vez mais o seu valor econômico e a concorrência por ela Segundo estimativas da Organização das Nações Unidas para a Educação a Ciência e a Cultura UNESCO 2012 se o atual ritmo de crescimento demográfico mundial for mantido e se não for estabelecida uma exploração sustentável da água do planeta o consumo humano neste século poderá chegar a 90 de toda a água doce disponível o que significa que restarão apenas 10 para os outros seres vivos 7 GTD UNA Estudos das Águas Em termos médios globais 67 da água utilizada pelo homem são para fins agrícolas 23 para fins industriais e 10 para abastecimento público Nos países mais desenvolvidos ocorre uma inversão dos números relativos aos usos na agricultura e na indústria 8 GTD UNA Estudos das Águas Embora sejam crescentes as preocupações com o uso sustentável da água para o futuro do planeta há um flagrante descompasso com a realidade especialmente em países pouco desenvolvidos onde há um desperdício desenfreado aliado à poluição dos rios lagos e nascentes Nesses países a água utilizada pelo homem quase sempre retorna ao meio ambiente sem tratamento contribuindo decisivamente para a contaminação dos rios próximos às cidades A fim de satisfazer e conciliar as necessidades de água para as atividades humanas e para a manutenção dos ecossistemas aquáticos visando à perenidade desse recurso devemse proteger as fontes e os mananciais de água O entendimento geral é de que o desenvolvimento e o uso dos recursos hídricos devem estar prioritariamente associados tanto à satisfação das necessidades básicas humanas quanto à proteção dos ecossistemas e ainda de que à água deve ser atribuído valor econômico o que significa que os usuários devem pagar tarifas adequadas em função da natureza e modalidade do uso 9 GTD UNA Estudos das Águas Em nosso país a despeito dos esforços de conscientização da necessidade de o homem empreender o enfrentamento do problema da escassez e da contaminação da água podese dizer que os resultados práticos ainda não são satisfatórios 10 GTD UNA Estudos das Águas Com exceção das regiões em que a água é naturalmente escassa como ocorre no Nordeste brasileiro em muitos lugares a população aparentemente ainda não se deu conta de que é finita a disponibilidade desse recurso fundamental para a vida no planeta Quando o assunto é disponibilidade de água doce o Brasil é um país privilegiado pois em torno de 13 dessas reservas mundiais estão no território brasileiro Em nosso país a distribuição dessa água é bastante irregular Praticamente 68 dela encontramse na região Norte onde vivem aproximadamente 7 de toda a população do país Já a região Sudeste onde se encontram 43 da população a maior concentração dispõe de apenas 6 dos recursos hídricos nacionais No Nordeste onde vivem 29 da população os recursos hídricos atingem pouco mais de 3 Na região Sul que abrange 15 da população brasileira os recursos hídricos disponíveis atingem 7 do total nacional O CentroOeste que abriga pouco mais de 6 da população brasileira dispõe de quase 16 dos recursos hídricos nacionais 30 dos recursos hídricos brasileiros estão disponíveis para 93 da população Somase a isso o problema da distribuição da água tratada nos centros urbanos onde 40 a 60 de todo o volume são perdidos no percurso entre a captação e o consumo 11 GTD UNA Estudos das Águas Recursos Hídricos x População 12 GTD UNA HIDROLOGIA ENGENHARIA DE RECURSOS HÍDRICOS E APLICAÇÕES Hidrologia é uma ciência interdisciplinar que se desenvolveu significativamente ao longo do tempo em face do aumento do uso da água dos crescentes problemas decorrentes da ação antrópica nas bacias hidrográficas e dos impactos produzidos sobre o meio ambiente 13 GTD UNA Hidrologia A hidrologia é bastante abrangente e pode ser subdividida em diferentes áreas de conhecimento associadas hidrometeorologia que estuda a água na atmosfera limnologia voltada para o estudo dos lagos e reservatórios potamologia que estuda os rios glaciologia que estuda a água superficial particularmente quando esta se apresenta sob a forma de gelo hidrogeologia que é especificamente voltada para o estudo das águas na crosta terrestre com ocorrência subterrânea Considerados o alcance da definição apresentada para a ciência hidrológica e a abrangência das subáreas do conhecimento enunciadas podese prever com relativa facilidade a variedade de profissionais que potencial e frequentemente podem atuar nos diversos campos da hidrologia engenheiros agrônomos geólogos geógrafos biólogos químicos matemáticos e estatísticos entre outros 14 GTD UNA Hidrologia Quantificando os recursos hídricos no tempo e no espaço e avaliando o impacto da modificação da bacia hidrográfica sobre o comportamento dos processos hidrológicos Surge uma nova subdivisão da hidrologia representada pelas especializações nas seguintes subáreas hidrometeorologia geomorfologia de bacias hidrográficas que estuda as características do relevo da bacia hidrográfica para melhor interpretar os seus efeitos sobre o escoamento escoamento superficial que estuda o movimento da água sobre a superfície do terreno da bacia hidrográfica interceptação que avalia a interceptação da água de chuva pela cobertura vegetal e outros obstáculos na bacia hidrográfica rural ou urbana infiltração e escoamento em meio não saturado que cuida da observação e previsão da infiltração da água no solo e do escoamento no meio não saturado 15 GTD UNA escoamento em meio saturado que abrange o estudo do comportamento do fluxo em aquíferos evaporação e evapotranspiração que estuda e avalia as perdas de água por evaporação de superfícies livres como lagos e reservatórios e pela transpiração das árvores e outros vegetais escoamento em rios e canais que envolve a análise do escoamento em cursos de águas naturais e em condutos construídos pelo homem normalmente tratados como escoamentos unidimensionais fluxo dinâmico em reservatórios lagos e estuários que estuda o escoamento turbulento em meios de características multidimensionais produção e transporte de sedimentos que se ocupa da quantificação da erosão do solo e do transporte do sedimento na superfície da bacia e nos rios decorrentes de condições naturais e do uso do solo na bacia hidrográfica qualidade da água e meio ambiente que abrange a quantificação de parâmetros físicos químicos e biológicos da água e visa à interação dos diversos usos e à avaliação dos impactos sobre o meio ambiente aquático 16 GTD UNA Hidrologia Na utilização dos recursos hídricos são relevantes os aspectos relacionados à disponibilidade hídrica à necessidade de regularização de vazão etc dentro de um contexto que requer ações de planejamento operação e gerenciamento desses recursos Enumerase a seguir um conjunto de exemplos de campos de atuação na engenharia e de problemas correlacionados em que a hidrologia tem influência direta tanto nos projetos quanto no planejamento do uso dos recursos hídricos i Abastecimento de água escolha das fontes para uso doméstico ou industrial Ii Projeto e construção de obras hidráulicas estabelecimento do método construtivo iii Drenagem iv Irrigação v Regularização de cursos dágua e controle de inundações vi Controle da poluição vii Controle de erosão viii Navegação 17 GTD UNA Hidrologia ix Geração de energia aproveitamento hidrelétrico previsão das vazões máximas mínimas e médias dos cursos dágua para o estudo econômico e o dimensionamento das instalações de aproveitamento 18 GTD UNA Hidrologia verificação da necessidade de reservatório de acumulação determinação dos elementos necessários ao projeto e construção do reservatório de acumulação bacias hidrográficas volumes armazenáveis perdas por evaporação e infiltração x Operação de sistemas hidráulicos complexos xi Recreação e preservação do meio ambiente xii Preservação e desenvolvimento da vida aquática Ciclo Hidrológico 19 Geração de Energia Fonte wwwmmagovbr É o movimento contínuo da água presente nos oceanos continentes e na atmosfera Esse movimento é alimentado pela força da gravidade e pela energia do Sol que provocam a evaporação das águas dos oceanos e dos continentes Na atmosfera forma as nuvens que quando carregadas provocam precipitações na forma de chuva granizo orvalho e neve 1 Radiação solar é absorvida O aquecimento gera a evaporação 2 Vapor sob a atmosfera sistemas de vento distribuem o conteúdo ao redor do globo 3 Vapor condensa e precipita 14 22 sobre a terra O fluxo de água para rios e lagos pode ser usado para gerar energia elétrica Na natureza a água encontrase em permanente movimento em um ciclo interior às três unidades principais que compõem o nosso planeta a atmosfera camada gasosa que circunda a Terra a hidrosfera constituída pelas águas oceânicas e continentais e a litosfera ou crosta terrestre camada sólida mais externa constituída por rochas e solos A dinâmica das transformações e a circulação nas referidas unidades formam um grande complexo e intrínseco ciclo chamado ciclo hidrológico 20 GTD UNA Ciclo Hidrológico O ciclo hidrológico referese à troca contínua de água na hidrosfera entre a atmosfera e a água do solo águas superficiais subterrâneas e das plantas Ele representa o caminho percorrido pela água nos seus três estados físicos sólido líquido e gasoso Por conveniência o ciclo hidrológico tem origem na evaporação da água dos oceanos lagos e rios e das superfícies úmidas expostas à atmosfera Dependendo das condições climáticas e da combinação de outros fatores físicos o vapor dágua concentrase nas camadas mais altas formando as nuvens que se modelam e se movimentam em função do deslocamento das massas de ar Sob determinadas condições físicas surgem gotículas de água que por efeito da ação da força da gravidade precipitamse das nuvens Essa precipitação pode ocorrer na forma de chuva granizo ou neve Em nosso país pela sua importância e pela magnitude frente às outras ocorrências somente a precipitação na forma de chuva costuma ser considerada 21 GTD UNA Ciclo Hidrológico Ciclo Hidrológico Acompanhando o que ocorre com a água da chuva que cai em um dado local há as seguintes formas de repartição i Uma porção conhecida como interceptação é retida pela copa das árvores arbustos e outras plantas e diferentes obstáculos como telhados de construções etc evapora ii O excesso o que supera a capacidade de interceptação somase à parcela da chuva que atinge diretamente o solo iii Da água da chuva que atinge o solo uma fração infiltrase no terreno outra parte após excedida a capacidade de infiltração do solo formará poças ou pequenos armazenamentos nas depressões do terreno Essa água de armazenagem superficial estará sujeita à evaporação iv Superada a capacidade de armazenamento nas depressões do terreno o restante da água escoará em direção às partes baixas formando o escoamento superficial v Da parcela da água de infiltração parte vai ocupar a zona das raízes e será utilizada pelas plantas 22 GTD UNA Ciclo Hidrológico vi Outra parte da água de infiltração escoa através dos espaços intergranulares e saturando o solo vai recarregar os aquíferos ou escoando em direção às camadas mais profundas vai formar os armazenamentos subterrâneos mais profundos vii A água que escoa superficialmente sob a ação da gravidade termina por se juntar aos cursos dágua naturais Relativamente ao total precipitado a parcela da água de precipitação que escoa pela superfície do terreno overland flow é chamada de precipitação efetiva ou precipitação excedente Sob o ponto de vista do escoamento é também conhecida como escoamento superficial direto ou runoff Alguma evaporação também ocorre desse escoamento superficial direto viii O destino final de todos os cursos dágua naturais são os lagos mares e oceanos que com mais intensidade estão sujeitos à evaporação ix A evaporação junto com a transpiração leva a umidade água na forma de vapor de volta à atmosfera resultando na formação das nuvens 23 GTD UNA Representação esquemática do caminho das águas de chuva até a alimentação de um curso dágua natural 24 GTD UNA AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DOS COMPONENTES DO CICLO HIDROLÓGICO A EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO Em termos quantitativos o ciclo hidrológico pode ser representado por uma equação de balanço hídrico que expressa o princípio da conservação da massa conhecida como equação da continuidade A equação do balanço hídrico dependendo dos propósitos para os quais é escrita pode admitir a subdivisão a consolidação ou a eliminação de um ou outro termo Em geral a equação do balanço hídrico é empregada para a um determinado intervalo de tempo que pode ser alguns minutos horas ou dias ou um período mais longo como um mês ou um ano b uma pequena área de drenagem natural ou artificialmente limitada ou uma bacia hidrográfica ou um corpo dágua como um lago ou reservatório ou ainda um lençol subterrâneo c uma região da atmosfera fase vapor acima da superfície terrestre 25 GTD UNA AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DOS COMPONENTES DO CICLO HIDROLÓGICO A EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO São mais comuns três tipos aplicações da equação do balanço hídrico 1 equação do balanço hídrico para bacias hidrográficas grandes áreas de drenagem 2 equação do balanço hídrico para corpos dágua como rios lagos e reservatórios 3 equação do balanço hídrico para o escoamento superficial direto runoff Nos primeiros dois casos são consideradas as quantidades acima e abaixo da superfície da terra 26 GTD UNA AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DOS COMPONENTES DO CICLO HIDROLÓGICO A EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO Em sua forma geral a equação é escrita para um volume de controle adequadamente escolhido e para dado intervalo de tempo como Quantidade que entra no vol de controle Quantidade que sai do vol de controle Variação da quantidade acumulada no interior do vol de controle P Rin Gin E T Rout Gout ΔS em que P precipitação R escoamento superficial G escoamento subterrâneo E evaporação T transpiração ΔS variação do armazenamento no interior do volume de controle GTD UNA EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO PARA GRANDES BACIAS HIDROGRÁFICAS EM INTERVALOS DE LONGA DURAÇÃO Em uma bacia de grande área de drenagem a equação do balanço é usada na avaliação quantitativa das demandas eou disponibilidades hídricas visando à concretização de grandes projetos que envolvem variados tipos de usos ou para fins de gestão do controle e preservação dos recursos hídricos Nos casos em que o balanço hídrico é realizado para um longo intervalo de tempo que contém vários ciclos anuais os valores dos componentes envolvidos geralmente se referem a um ano médio Para uma bacia de grandes dimensões e para um longo intervalo de tempo de análise em termos médios as variações anuais do armazenamento que podem ser positivas e negativas tendem a equilibrarse o que permite que o termo médio ΔS seja desprezado Ainda no caso de grandes bacias as trocas de água subterrânea com as bacias vizinhas chamadas de fugas ocorrem em um sentido e outro o que permite que o termo de variação média também seja anulado isto é Gin Gout Desde que não haja transposição de água de uma bacia para outra o único input na bacia em estudo é a precipitação pois não pode haver escoamento superficial através da linha de contorno divisor da bacia portanto Rin 0 28 GTD UNA Assim com todas essas considerações para uma bacia de grandes dimensões e para um longo tempo de análise média de vários anos a Equação reduzse a P E T Rout As grandezas da Equação 12 podem ser escritas em termos de volumes L3 alturas L ou taxas na forma de volumes por unidade de tempo L3T1 ou alturas por unidade de tempo LT1 P ET Rout ET representa a evapotranspiração isto é soma dos processos de evaporação das superfícies líquidas e da umidade do solo e de transpiração dos vegetais Rout que representa a quantidade escoada pela seção de saída da bacia seção exutória é normalmente conhecida na forma de vazão Q ou vazão específica vazão por unidade de área da bacia q QA mas pode ser escrita em termos do volume de saída da bacia Vols ou da altura de lâmina dágua escoada hs correspondente 29 GTD UNA EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO PARA GRANDES BACIAS HIDROGRÁFICAS EM INTERVALOS DE LONGA DURAÇÃO Exemplo 11 A bacia do rio São Francisco um dos mais importantes cursos dágua do Brasil chamado de rio da integração nacional possui aproximadamente 640000 km2 de área de drenagem Sabendose que a vazão média de longo período na foz do rio São Francisco é de 3000 m3 s e que a precipitação média anual em toda a bacia é de 1040 mm pedese a calcular a altura média da lâmina dágua anualmente escoada na foz do rio São Francisco em milímetros b estimar a evapotranspiração média anual na bacia do rio São Francisco 30 GTD UNA a Se a vazão média anual na foz do rio São Francisco é Q 3000 m³s então em um ano o volume total escoado será Vols Q Δt 3000 m³s 365 dias 86400 sdia 94608 10¹⁰ m³ Se a área de drenagem é A 640000 km² 64 10¹¹ m² então a altura média escoada na foz do rio São Francisco será hs VolA 94608 10¹⁰m³ 64 10¹¹m² 0148 m hs 148 mm b Da Equação 13 P ET Rout ou P ET hs Para as grandezas escritas em termos de alturas com Rout hs ET P hs 1040 148 ET 892 mm GTD UNA EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO PARA CORPOS DÁGUA EM CURTOS INTERVALOS DE TEMPO No caso de reservatórios lagos e rios a equação do balanço hídrico pode ser usada por exemplo em análises que envolvem as operações diárias de uma estrutura para se preverem as consequências das condições hidrológicas sobre ela O curto intervalo de tempo empregado nas análises exige que o termo de variação do armazenamento ΔS seja necessariamente considerado Contudo o termo de evaporação geralmente é muito pequeno e pode ser desprezado Se não ocorrer uma chuva no período de análise a equação do balanço hídrico poderá ser escrita como Rin Gin Rout Gout ΔS No caso de um curto trecho de rio em que as trocas subterrâneas possam ser desprezadas Rin Rout ΔS 32 GTD UNA EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO PARA CORPOS DÁGUA EM CURTOS INTERVALOS DE TEMPO Ou em termos de taxas volumétricas em que Qin e Qout são as vazões de entrada e saída no volume de controle e ΔS Δt representa a variação do armazenamento volumétrico no interior do trecho do rio volume de controle no intervalo Δt 33 GTD UNA Exemplo 12 Em um dado instante o armazenamento em um trecho de rio é de 68200 m3 No mesmo instante a vazão de entrada no referido trecho é de 106 m3s é de 159 m3s mente 170 m3 s Decorridas duas horas as vazões de entrada e saída são respectivamente 170m3s e 191 m3s Determine a a variação do armazenamento no trecho da calha do rio durante as duas horas b o volume armazenado no trecho ao final das duas horas Sugestão admitir variação temporal linear das vazões de entrada e saída no trecho 34 GTD UNA Solução Solução a Em termos de volumes a equação do balanço hídrico se escreve QinΔt QoutΔt ΔS 35 GTD UNA De maneira análoga o volume de saída pode ser obtido pelo cálculo da área sob a linha de variação da vazão de saída do trecho Qout Δt 190 159 2 2 3600 126000 m³ Assim a variação do armazenamento no transcurso de duas horas será ΔS 99360 126000 ΔS 26640 m³ b Como ΔS Sfinal Sinicial S2h S0 então Sfinal S2h S0 ΔS 68200 26640 S2h 41560 m³ GTD UNA É a área ou região de drenagem de um rio principal e seus afluentes É a porção do espaço em que as águas das chuvas das montanhas subterrâneas ou de outros rios escoam em direção a um determinado curso dágua abastecendoo 37 Geração de Energia Bacia Hidrográfica Fonte rachacucacombr O ciclo hidrológico em nível global é fechado isto é a quantidade de água existente no planeta Terra é constante Em função do interesse prático os balanços hídricos se aplicam em nível regional ou local em unidades hidrológicas que são tratadas como sistemas abertos Os estudos envolvendo os problemas das enchentes e inundações assim como as questões que abrangem a disponibilidade hídrica a análise da viabilidade do aproveitamento da água para abastecimento irrigação geração de energia etc requerem a adoção da bacia hidrográfica como unidade hidrológica principalmente pela simplicidade que oferece à aplicação dos equacionamentos e interpretação dos resultados 38 GTD UNA Bacia Hidrográfica A bacia hidrográfica é definida pela área topográfica drenada por um curso dágua ou um sistema conectado de cursos dágua de modo que toda a vazão efluente seja descarregada através de uma saída simples A bacia hidrográfica é o sistema físico que coleta a água proveniente da precipitação e a faz convergir para uma seção de saída denominada seção exutória foz ou desembocadura 39 GTD UNA Bacia Hidrográfica Nas aplicações da equação do balanço hídrico em que o volume de controle é a bacia hidrográfica o volume de água precipitado será a quantidade de entrada enquanto a quantidade de saída será dada pelo volume de água escoado através da seção exutória somado ao volume de água decorrentes da evaporação e transpiração As quantidades infiltradas poderão ser tratadas como perdas saídas ou incorporadas no termo de armazenamento Principais Bacias Hidrográficas do Brasil Bacia Amazônica Maior bacia hidrográfica do mundo localizada na região norte do país com aproximadamente 7 milhões de Km2 de extensão no qual cerca de 4 milhões de Km2 estão no território brasileiro O principal rio da Bacia Amazônica é o rio Amazonas sendo seus principais afluentes os rios Negro Solimões Madeira Purus Tapajós Branco Juruá Xingu e Japurá Bacia do TocantinsAraguaia Maior bacia hidrográfica totalmente brasileira a bacia do TocantinsAraguaia está localizada nas regiões norte e central do país e possui cerca de 2500 km Sua denominação advém da união dos nomes dos dois rios mais importantes da bacia o Araguaia e o Tocantins Nela destacamse as usinas hidrelétricas de Tucuruí no rio Tocantins e a de Belo Monte no rio Xingu A bacia conta com a maior ilha fluvial do mundo a Ilha de Bananal localizada no Araguaia Bacia do Rio Parnaíba Localizada na região nordeste do país a bacia do rio Parnaíba possui cerca de 340 mil Km2 de extensão O principal rio é o Parnaíba e seus afluentes que merecem destaque são Parnaíbinha Gurguéia Balsas Medonho UruçuíPreto Poti Canindé e Longa 40 GTD UNA Bacia do Rio São Francisco Localizada na região sudeste Minas Gerais e em maior parte na região nordeste do país a bacia do rio São Francisco possui aproximadamente 640 mil Km2 de extensão Seu principal rio é o rio São Francisco popularmente chamado de Velho Chico sendo seus principais afluentes os rios Pardo Paraopeba Jequitaí Pará Abaeté Grande Verde e das Velhas Bacia do Paraná Localizada na região sudeste e sul do Brasil a bacia do Paraná possui cerca de 800 mil Km2 de extensão O principal rio é o Paraná que recebe as águas de muitos afluentes com destaque para os rios Grande Tietê Paranapanema Dentre as bacias citadas a do rio Paraná e suas subbacias reúnem mais 50 de usinas hidrelétricas UHEs as quais somadas concentram cerca de metade da capacidade de geração hidráulica do Brasil 527GW¹ As subbacias do Grande e do Paranaíba reúnem cerca de 44 da capacidade de armazenamento fundamentais para a regularização da geração no período de poucas chuvas na região que geralmente ocorre entre os meses de maio e agosto 41 GTD UNA Principais Bacias Hidrográficas do Brasil Bacia do Rio Paraguai Localizada na região centro oeste do país a bacia do Paraguai possui cerca de 1100000 Km2 de extensão O principal rio é o Paraguai um dos afluentes do rio Paraná Bacia do Rio Paraíba do Sul Localizada na região sudeste a Bacia do rio Paraíba do Sul possui cerca de 60 mil Km2 de extensão Seu principal rio é o Paraíba do Sul que banha os estados do Rio de Janeiro São Paulo e Minas Gerais principais afluentes são os rios Paraibuna Jaguari Buquira Pomba Piabanha e Muriaé Bacia do Rio Uruguai Localizada na região sul do Brasil a bacia do rio Uruguai possui aproximadamente 385 mil Km2 de extensão donde 180000 Km2 estão no território brasileiro Seu principal rio é o Uruguai com destaque para seus afluentes Peixe Chapecó PeperiGuaçu Passo Fundo Ijuí Negro e da Várzea Bacia Platina A Bacia do rio da Prata Bacia Platina formada pelas Bacias do Uruguai Paraná e Paraguai é considerada uma das maiores bacias hidrográficas do mundo com cerca de 3 milhões Km2 de extensão sendo 14 milhão Km2 em território brasileiro 42 GTD UNA Principais Bacias Hidrográficas do Brasil Tipos de Bacias Hidrográficas Bacias Endorreicas Não possuem saída para o mar ou oceano A água se acumula em lagos lagoas ou pântanos dentro da própria bacia Um exemplo conhecido é a Bacia do Mar Morto localizada entre Israel Jordânia e Palestina Bacias Exorreicas Possuem uma saída para o mar ou oceano A água coletada de diferentes fontes como rios e afluentes flui para um rio principal que deságua no mar Por exemplo a Bacia Amazônica que abrange vários países sul americanos e deságua no Oceano Atlântico Bacias Arreicas São bacias que não possuem um único rio principal para escoar a água coletada Em vez disso a água se acumula em lagos ou se infiltra no solo sem chegar ao mar Esse tipo de bacia é comum em regiões áridas ou semiáridas onde a evaporação é alta e as precipitações são escassas A Bacia do Rio Colorado nos Estados Unidos é um exemplo de bacia arreica Bacias Criptorreicas São bacias que não possuem um escoamento superficial óbvio A água é retida no subsolo fluindo em camadas profundas ou alimentando aquíferos Um exemplo é a Bacia do Aquífero Guarani localizada na América do Sul abrangendo partes do Brasil Argentina Paraguai e Uruguai 43 GTD UNA Vazão Q Q Volume Tempo V Δt m³s Transposição Vazão 45 Geração de Energia Eletricidade no contexto do uso da água No Brasil a dissociação entre os projetos de geração hidrelétrica e os relativos a outros usos da água é histórica e tem grande amparo no arcabouço institucional e legal mais recentemente vem sendo aperfeiçoado Podem ser citados algumas exigências nesse sentido Estudo de Inserção Ambiental EIA Relatório de Impacto no Meio Ambiente RIMA Criação dos comitês de bacias hidrográficas Criação da Agência Nacional das Águas ANA 46 Geração de Energia Agência Nacional das Águas ANA É uma autarquia federal vinculada ao Ministério do Meio Ambiente responsável pela implementação da gestão dos recursos hídricos brasileiros Foi criada pela lei 99842000 e regulamentada pelo decreto nº 36922000 Tem como missão regulamentar o uso das águas dos rios e lagos de domínio da União e implementar o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos garantindo o seu uso sustentável evitando a poluição e o desperdício e assegurando água de boa qualidade e em quantidade suficiente para a atual e as futuras gerações 47 Geração de Energia Política Nacional de Meio Ambiente Lei N 693881 Órgão criado em 1982 pela Lei nº 693881 que estabelece a Política Nacional do Meio Ambiente Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA é o órgão consultivo e deliberativo do Sistema Nacional do Meio Ambiente SISNAMA O CONAMA existe para assessorar estudar e propor ao Governo as linhas de direção que devem tomar as políticas governamentais para a exploração e preservação do meio ambiente e dos recursos naturais Também cabe ao órgão criar normas e determinar padrões compatíveis com o meio ambiente ecologicamente equilibrado e essencial à sadia qualidade de vida 48 Geração de Energia Fonte wwwmmagovbrconama Política Nacional de Recursos Hídricos Lei N 943397 Lei das Águas Política Nacional de Recursos Hídricos PNRH estabeleceu instrumentos para a gestão dos recursos hídricos de domínio federal Criou o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos SINGREH A PNRH é considerada uma lei moderna que criou condições para identificar conflitos pelo uso das águas por meio dos planos de recursos hídricos das bacias hidrográficas e arbitrar conflitos no âmbito administrativo 49 Geração de Energia Fonte www3anagovbr Discussão em Grupos Ainda temos recursos hídricos para a construção de novas Usinas Hidrelétricas 50 GTD UNA Referências Bibliográficas Júnior Antenor Rodrigues B Elementos de hidrologia aplicada Disponível em Minha Biblioteca Editora Blucher 2022 51 GTD UNA
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Geração Transmissão Distribuição e usos Finais da Energia Elétrica 1 GTD UNA Estudo das Águas Hidrologia 2 GTD UNA Hidrologia Noções Básicas Hidrologia é uma ciência multidisciplinar que lida com a ocorrência circulação e distribuição das águas na Terra suas propriedades físicas e químicas e sua interação com o meio ambiente 3 GTD UNA Estudos das Águas ÁGUA IMPORTÂNCIA E DISTRIBUIÇÃO A água líquido precioso e bem comum de toda a humanidade é um recurso natural de grande valor econômico ambiental e social fundamental à sobrevivência e ao bemestar do homem e dos ecossistemas Pelo fato de 70 da superfície terrestre serem cobertos por água há a falsa impressão de que ela é um recurso infinito 4 GTD UNA O volume total de água presente no globo terrestre é de aproximadamente 14 milhão de quilômetros cúbicos dos quais em torno de 975 encontramse nos oceanos 25 são de água doce cuja maior parte todavia encontrase na forma de gelo nas calotas polares e nos cumes de montanhas restando uma pequena porcentagem de águas superficiais e subterrâneas para as atividades humanas 5 GTD UNA Estudos das Águas Em termos aproximados quase 70 apresentamse na forma de gelo Perto de 30 estão nos aquíferos água subterrânea 05 corresponde às águas que formam os rios e lagos 09 o restante está distribuído na atmosfera em reservatórios de água na forma de vapor Devido ao crescimento populacional acelerado e ao desenvolvimento industrial e tecnológico as fontes disponíveis de água doce estão cada vez mais comprometidas O desmatamento e a impermeabilização do solo o assoreamento dos rios e lagos a poluição dos mananciais e o uso inadequado da água na irrigação têm sido as principais causas de comprometimento das fontes de água doce no planeta Atualmente em torno de 15 bilhão de pessoas carece de água potável no mundo E o consumo humano de água segundo diversos estudos duplica a cada 25 anos aproximadamente 6 GTD UNA Estudos das Águas Como consequência desse cenário a água doce progressivamente vem se tornando escassa aumentandose cada vez mais o seu valor econômico e a concorrência por ela Segundo estimativas da Organização das Nações Unidas para a Educação a Ciência e a Cultura UNESCO 2012 se o atual ritmo de crescimento demográfico mundial for mantido e se não for estabelecida uma exploração sustentável da água do planeta o consumo humano neste século poderá chegar a 90 de toda a água doce disponível o que significa que restarão apenas 10 para os outros seres vivos 7 GTD UNA Estudos das Águas Em termos médios globais 67 da água utilizada pelo homem são para fins agrícolas 23 para fins industriais e 10 para abastecimento público Nos países mais desenvolvidos ocorre uma inversão dos números relativos aos usos na agricultura e na indústria 8 GTD UNA Estudos das Águas Embora sejam crescentes as preocupações com o uso sustentável da água para o futuro do planeta há um flagrante descompasso com a realidade especialmente em países pouco desenvolvidos onde há um desperdício desenfreado aliado à poluição dos rios lagos e nascentes Nesses países a água utilizada pelo homem quase sempre retorna ao meio ambiente sem tratamento contribuindo decisivamente para a contaminação dos rios próximos às cidades A fim de satisfazer e conciliar as necessidades de água para as atividades humanas e para a manutenção dos ecossistemas aquáticos visando à perenidade desse recurso devemse proteger as fontes e os mananciais de água O entendimento geral é de que o desenvolvimento e o uso dos recursos hídricos devem estar prioritariamente associados tanto à satisfação das necessidades básicas humanas quanto à proteção dos ecossistemas e ainda de que à água deve ser atribuído valor econômico o que significa que os usuários devem pagar tarifas adequadas em função da natureza e modalidade do uso 9 GTD UNA Estudos das Águas Em nosso país a despeito dos esforços de conscientização da necessidade de o homem empreender o enfrentamento do problema da escassez e da contaminação da água podese dizer que os resultados práticos ainda não são satisfatórios 10 GTD UNA Estudos das Águas Com exceção das regiões em que a água é naturalmente escassa como ocorre no Nordeste brasileiro em muitos lugares a população aparentemente ainda não se deu conta de que é finita a disponibilidade desse recurso fundamental para a vida no planeta Quando o assunto é disponibilidade de água doce o Brasil é um país privilegiado pois em torno de 13 dessas reservas mundiais estão no território brasileiro Em nosso país a distribuição dessa água é bastante irregular Praticamente 68 dela encontramse na região Norte onde vivem aproximadamente 7 de toda a população do país Já a região Sudeste onde se encontram 43 da população a maior concentração dispõe de apenas 6 dos recursos hídricos nacionais No Nordeste onde vivem 29 da população os recursos hídricos atingem pouco mais de 3 Na região Sul que abrange 15 da população brasileira os recursos hídricos disponíveis atingem 7 do total nacional O CentroOeste que abriga pouco mais de 6 da população brasileira dispõe de quase 16 dos recursos hídricos nacionais 30 dos recursos hídricos brasileiros estão disponíveis para 93 da população Somase a isso o problema da distribuição da água tratada nos centros urbanos onde 40 a 60 de todo o volume são perdidos no percurso entre a captação e o consumo 11 GTD UNA Estudos das Águas Recursos Hídricos x População 12 GTD UNA HIDROLOGIA ENGENHARIA DE RECURSOS HÍDRICOS E APLICAÇÕES Hidrologia é uma ciência interdisciplinar que se desenvolveu significativamente ao longo do tempo em face do aumento do uso da água dos crescentes problemas decorrentes da ação antrópica nas bacias hidrográficas e dos impactos produzidos sobre o meio ambiente 13 GTD UNA Hidrologia A hidrologia é bastante abrangente e pode ser subdividida em diferentes áreas de conhecimento associadas hidrometeorologia que estuda a água na atmosfera limnologia voltada para o estudo dos lagos e reservatórios potamologia que estuda os rios glaciologia que estuda a água superficial particularmente quando esta se apresenta sob a forma de gelo hidrogeologia que é especificamente voltada para o estudo das águas na crosta terrestre com ocorrência subterrânea Considerados o alcance da definição apresentada para a ciência hidrológica e a abrangência das subáreas do conhecimento enunciadas podese prever com relativa facilidade a variedade de profissionais que potencial e frequentemente podem atuar nos diversos campos da hidrologia engenheiros agrônomos geólogos geógrafos biólogos químicos matemáticos e estatísticos entre outros 14 GTD UNA Hidrologia Quantificando os recursos hídricos no tempo e no espaço e avaliando o impacto da modificação da bacia hidrográfica sobre o comportamento dos processos hidrológicos Surge uma nova subdivisão da hidrologia representada pelas especializações nas seguintes subáreas hidrometeorologia geomorfologia de bacias hidrográficas que estuda as características do relevo da bacia hidrográfica para melhor interpretar os seus efeitos sobre o escoamento escoamento superficial que estuda o movimento da água sobre a superfície do terreno da bacia hidrográfica interceptação que avalia a interceptação da água de chuva pela cobertura vegetal e outros obstáculos na bacia hidrográfica rural ou urbana infiltração e escoamento em meio não saturado que cuida da observação e previsão da infiltração da água no solo e do escoamento no meio não saturado 15 GTD UNA escoamento em meio saturado que abrange o estudo do comportamento do fluxo em aquíferos evaporação e evapotranspiração que estuda e avalia as perdas de água por evaporação de superfícies livres como lagos e reservatórios e pela transpiração das árvores e outros vegetais escoamento em rios e canais que envolve a análise do escoamento em cursos de águas naturais e em condutos construídos pelo homem normalmente tratados como escoamentos unidimensionais fluxo dinâmico em reservatórios lagos e estuários que estuda o escoamento turbulento em meios de características multidimensionais produção e transporte de sedimentos que se ocupa da quantificação da erosão do solo e do transporte do sedimento na superfície da bacia e nos rios decorrentes de condições naturais e do uso do solo na bacia hidrográfica qualidade da água e meio ambiente que abrange a quantificação de parâmetros físicos químicos e biológicos da água e visa à interação dos diversos usos e à avaliação dos impactos sobre o meio ambiente aquático 16 GTD UNA Hidrologia Na utilização dos recursos hídricos são relevantes os aspectos relacionados à disponibilidade hídrica à necessidade de regularização de vazão etc dentro de um contexto que requer ações de planejamento operação e gerenciamento desses recursos Enumerase a seguir um conjunto de exemplos de campos de atuação na engenharia e de problemas correlacionados em que a hidrologia tem influência direta tanto nos projetos quanto no planejamento do uso dos recursos hídricos i Abastecimento de água escolha das fontes para uso doméstico ou industrial Ii Projeto e construção de obras hidráulicas estabelecimento do método construtivo iii Drenagem iv Irrigação v Regularização de cursos dágua e controle de inundações vi Controle da poluição vii Controle de erosão viii Navegação 17 GTD UNA Hidrologia ix Geração de energia aproveitamento hidrelétrico previsão das vazões máximas mínimas e médias dos cursos dágua para o estudo econômico e o dimensionamento das instalações de aproveitamento 18 GTD UNA Hidrologia verificação da necessidade de reservatório de acumulação determinação dos elementos necessários ao projeto e construção do reservatório de acumulação bacias hidrográficas volumes armazenáveis perdas por evaporação e infiltração x Operação de sistemas hidráulicos complexos xi Recreação e preservação do meio ambiente xii Preservação e desenvolvimento da vida aquática Ciclo Hidrológico 19 Geração de Energia Fonte wwwmmagovbr É o movimento contínuo da água presente nos oceanos continentes e na atmosfera Esse movimento é alimentado pela força da gravidade e pela energia do Sol que provocam a evaporação das águas dos oceanos e dos continentes Na atmosfera forma as nuvens que quando carregadas provocam precipitações na forma de chuva granizo orvalho e neve 1 Radiação solar é absorvida O aquecimento gera a evaporação 2 Vapor sob a atmosfera sistemas de vento distribuem o conteúdo ao redor do globo 3 Vapor condensa e precipita 14 22 sobre a terra O fluxo de água para rios e lagos pode ser usado para gerar energia elétrica Na natureza a água encontrase em permanente movimento em um ciclo interior às três unidades principais que compõem o nosso planeta a atmosfera camada gasosa que circunda a Terra a hidrosfera constituída pelas águas oceânicas e continentais e a litosfera ou crosta terrestre camada sólida mais externa constituída por rochas e solos A dinâmica das transformações e a circulação nas referidas unidades formam um grande complexo e intrínseco ciclo chamado ciclo hidrológico 20 GTD UNA Ciclo Hidrológico O ciclo hidrológico referese à troca contínua de água na hidrosfera entre a atmosfera e a água do solo águas superficiais subterrâneas e das plantas Ele representa o caminho percorrido pela água nos seus três estados físicos sólido líquido e gasoso Por conveniência o ciclo hidrológico tem origem na evaporação da água dos oceanos lagos e rios e das superfícies úmidas expostas à atmosfera Dependendo das condições climáticas e da combinação de outros fatores físicos o vapor dágua concentrase nas camadas mais altas formando as nuvens que se modelam e se movimentam em função do deslocamento das massas de ar Sob determinadas condições físicas surgem gotículas de água que por efeito da ação da força da gravidade precipitamse das nuvens Essa precipitação pode ocorrer na forma de chuva granizo ou neve Em nosso país pela sua importância e pela magnitude frente às outras ocorrências somente a precipitação na forma de chuva costuma ser considerada 21 GTD UNA Ciclo Hidrológico Ciclo Hidrológico Acompanhando o que ocorre com a água da chuva que cai em um dado local há as seguintes formas de repartição i Uma porção conhecida como interceptação é retida pela copa das árvores arbustos e outras plantas e diferentes obstáculos como telhados de construções etc evapora ii O excesso o que supera a capacidade de interceptação somase à parcela da chuva que atinge diretamente o solo iii Da água da chuva que atinge o solo uma fração infiltrase no terreno outra parte após excedida a capacidade de infiltração do solo formará poças ou pequenos armazenamentos nas depressões do terreno Essa água de armazenagem superficial estará sujeita à evaporação iv Superada a capacidade de armazenamento nas depressões do terreno o restante da água escoará em direção às partes baixas formando o escoamento superficial v Da parcela da água de infiltração parte vai ocupar a zona das raízes e será utilizada pelas plantas 22 GTD UNA Ciclo Hidrológico vi Outra parte da água de infiltração escoa através dos espaços intergranulares e saturando o solo vai recarregar os aquíferos ou escoando em direção às camadas mais profundas vai formar os armazenamentos subterrâneos mais profundos vii A água que escoa superficialmente sob a ação da gravidade termina por se juntar aos cursos dágua naturais Relativamente ao total precipitado a parcela da água de precipitação que escoa pela superfície do terreno overland flow é chamada de precipitação efetiva ou precipitação excedente Sob o ponto de vista do escoamento é também conhecida como escoamento superficial direto ou runoff Alguma evaporação também ocorre desse escoamento superficial direto viii O destino final de todos os cursos dágua naturais são os lagos mares e oceanos que com mais intensidade estão sujeitos à evaporação ix A evaporação junto com a transpiração leva a umidade água na forma de vapor de volta à atmosfera resultando na formação das nuvens 23 GTD UNA Representação esquemática do caminho das águas de chuva até a alimentação de um curso dágua natural 24 GTD UNA AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DOS COMPONENTES DO CICLO HIDROLÓGICO A EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO Em termos quantitativos o ciclo hidrológico pode ser representado por uma equação de balanço hídrico que expressa o princípio da conservação da massa conhecida como equação da continuidade A equação do balanço hídrico dependendo dos propósitos para os quais é escrita pode admitir a subdivisão a consolidação ou a eliminação de um ou outro termo Em geral a equação do balanço hídrico é empregada para a um determinado intervalo de tempo que pode ser alguns minutos horas ou dias ou um período mais longo como um mês ou um ano b uma pequena área de drenagem natural ou artificialmente limitada ou uma bacia hidrográfica ou um corpo dágua como um lago ou reservatório ou ainda um lençol subterrâneo c uma região da atmosfera fase vapor acima da superfície terrestre 25 GTD UNA AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DOS COMPONENTES DO CICLO HIDROLÓGICO A EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO São mais comuns três tipos aplicações da equação do balanço hídrico 1 equação do balanço hídrico para bacias hidrográficas grandes áreas de drenagem 2 equação do balanço hídrico para corpos dágua como rios lagos e reservatórios 3 equação do balanço hídrico para o escoamento superficial direto runoff Nos primeiros dois casos são consideradas as quantidades acima e abaixo da superfície da terra 26 GTD UNA AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DOS COMPONENTES DO CICLO HIDROLÓGICO A EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO Em sua forma geral a equação é escrita para um volume de controle adequadamente escolhido e para dado intervalo de tempo como Quantidade que entra no vol de controle Quantidade que sai do vol de controle Variação da quantidade acumulada no interior do vol de controle P Rin Gin E T Rout Gout ΔS em que P precipitação R escoamento superficial G escoamento subterrâneo E evaporação T transpiração ΔS variação do armazenamento no interior do volume de controle GTD UNA EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO PARA GRANDES BACIAS HIDROGRÁFICAS EM INTERVALOS DE LONGA DURAÇÃO Em uma bacia de grande área de drenagem a equação do balanço é usada na avaliação quantitativa das demandas eou disponibilidades hídricas visando à concretização de grandes projetos que envolvem variados tipos de usos ou para fins de gestão do controle e preservação dos recursos hídricos Nos casos em que o balanço hídrico é realizado para um longo intervalo de tempo que contém vários ciclos anuais os valores dos componentes envolvidos geralmente se referem a um ano médio Para uma bacia de grandes dimensões e para um longo intervalo de tempo de análise em termos médios as variações anuais do armazenamento que podem ser positivas e negativas tendem a equilibrarse o que permite que o termo médio ΔS seja desprezado Ainda no caso de grandes bacias as trocas de água subterrânea com as bacias vizinhas chamadas de fugas ocorrem em um sentido e outro o que permite que o termo de variação média também seja anulado isto é Gin Gout Desde que não haja transposição de água de uma bacia para outra o único input na bacia em estudo é a precipitação pois não pode haver escoamento superficial através da linha de contorno divisor da bacia portanto Rin 0 28 GTD UNA Assim com todas essas considerações para uma bacia de grandes dimensões e para um longo tempo de análise média de vários anos a Equação reduzse a P E T Rout As grandezas da Equação 12 podem ser escritas em termos de volumes L3 alturas L ou taxas na forma de volumes por unidade de tempo L3T1 ou alturas por unidade de tempo LT1 P ET Rout ET representa a evapotranspiração isto é soma dos processos de evaporação das superfícies líquidas e da umidade do solo e de transpiração dos vegetais Rout que representa a quantidade escoada pela seção de saída da bacia seção exutória é normalmente conhecida na forma de vazão Q ou vazão específica vazão por unidade de área da bacia q QA mas pode ser escrita em termos do volume de saída da bacia Vols ou da altura de lâmina dágua escoada hs correspondente 29 GTD UNA EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO PARA GRANDES BACIAS HIDROGRÁFICAS EM INTERVALOS DE LONGA DURAÇÃO Exemplo 11 A bacia do rio São Francisco um dos mais importantes cursos dágua do Brasil chamado de rio da integração nacional possui aproximadamente 640000 km2 de área de drenagem Sabendose que a vazão média de longo período na foz do rio São Francisco é de 3000 m3 s e que a precipitação média anual em toda a bacia é de 1040 mm pedese a calcular a altura média da lâmina dágua anualmente escoada na foz do rio São Francisco em milímetros b estimar a evapotranspiração média anual na bacia do rio São Francisco 30 GTD UNA a Se a vazão média anual na foz do rio São Francisco é Q 3000 m³s então em um ano o volume total escoado será Vols Q Δt 3000 m³s 365 dias 86400 sdia 94608 10¹⁰ m³ Se a área de drenagem é A 640000 km² 64 10¹¹ m² então a altura média escoada na foz do rio São Francisco será hs VolA 94608 10¹⁰m³ 64 10¹¹m² 0148 m hs 148 mm b Da Equação 13 P ET Rout ou P ET hs Para as grandezas escritas em termos de alturas com Rout hs ET P hs 1040 148 ET 892 mm GTD UNA EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO PARA CORPOS DÁGUA EM CURTOS INTERVALOS DE TEMPO No caso de reservatórios lagos e rios a equação do balanço hídrico pode ser usada por exemplo em análises que envolvem as operações diárias de uma estrutura para se preverem as consequências das condições hidrológicas sobre ela O curto intervalo de tempo empregado nas análises exige que o termo de variação do armazenamento ΔS seja necessariamente considerado Contudo o termo de evaporação geralmente é muito pequeno e pode ser desprezado Se não ocorrer uma chuva no período de análise a equação do balanço hídrico poderá ser escrita como Rin Gin Rout Gout ΔS No caso de um curto trecho de rio em que as trocas subterrâneas possam ser desprezadas Rin Rout ΔS 32 GTD UNA EQUAÇÃO DO BALANÇO HÍDRICO PARA CORPOS DÁGUA EM CURTOS INTERVALOS DE TEMPO Ou em termos de taxas volumétricas em que Qin e Qout são as vazões de entrada e saída no volume de controle e ΔS Δt representa a variação do armazenamento volumétrico no interior do trecho do rio volume de controle no intervalo Δt 33 GTD UNA Exemplo 12 Em um dado instante o armazenamento em um trecho de rio é de 68200 m3 No mesmo instante a vazão de entrada no referido trecho é de 106 m3s é de 159 m3s mente 170 m3 s Decorridas duas horas as vazões de entrada e saída são respectivamente 170m3s e 191 m3s Determine a a variação do armazenamento no trecho da calha do rio durante as duas horas b o volume armazenado no trecho ao final das duas horas Sugestão admitir variação temporal linear das vazões de entrada e saída no trecho 34 GTD UNA Solução Solução a Em termos de volumes a equação do balanço hídrico se escreve QinΔt QoutΔt ΔS 35 GTD UNA De maneira análoga o volume de saída pode ser obtido pelo cálculo da área sob a linha de variação da vazão de saída do trecho Qout Δt 190 159 2 2 3600 126000 m³ Assim a variação do armazenamento no transcurso de duas horas será ΔS 99360 126000 ΔS 26640 m³ b Como ΔS Sfinal Sinicial S2h S0 então Sfinal S2h S0 ΔS 68200 26640 S2h 41560 m³ GTD UNA É a área ou região de drenagem de um rio principal e seus afluentes É a porção do espaço em que as águas das chuvas das montanhas subterrâneas ou de outros rios escoam em direção a um determinado curso dágua abastecendoo 37 Geração de Energia Bacia Hidrográfica Fonte rachacucacombr O ciclo hidrológico em nível global é fechado isto é a quantidade de água existente no planeta Terra é constante Em função do interesse prático os balanços hídricos se aplicam em nível regional ou local em unidades hidrológicas que são tratadas como sistemas abertos Os estudos envolvendo os problemas das enchentes e inundações assim como as questões que abrangem a disponibilidade hídrica a análise da viabilidade do aproveitamento da água para abastecimento irrigação geração de energia etc requerem a adoção da bacia hidrográfica como unidade hidrológica principalmente pela simplicidade que oferece à aplicação dos equacionamentos e interpretação dos resultados 38 GTD UNA Bacia Hidrográfica A bacia hidrográfica é definida pela área topográfica drenada por um curso dágua ou um sistema conectado de cursos dágua de modo que toda a vazão efluente seja descarregada através de uma saída simples A bacia hidrográfica é o sistema físico que coleta a água proveniente da precipitação e a faz convergir para uma seção de saída denominada seção exutória foz ou desembocadura 39 GTD UNA Bacia Hidrográfica Nas aplicações da equação do balanço hídrico em que o volume de controle é a bacia hidrográfica o volume de água precipitado será a quantidade de entrada enquanto a quantidade de saída será dada pelo volume de água escoado através da seção exutória somado ao volume de água decorrentes da evaporação e transpiração As quantidades infiltradas poderão ser tratadas como perdas saídas ou incorporadas no termo de armazenamento Principais Bacias Hidrográficas do Brasil Bacia Amazônica Maior bacia hidrográfica do mundo localizada na região norte do país com aproximadamente 7 milhões de Km2 de extensão no qual cerca de 4 milhões de Km2 estão no território brasileiro O principal rio da Bacia Amazônica é o rio Amazonas sendo seus principais afluentes os rios Negro Solimões Madeira Purus Tapajós Branco Juruá Xingu e Japurá Bacia do TocantinsAraguaia Maior bacia hidrográfica totalmente brasileira a bacia do TocantinsAraguaia está localizada nas regiões norte e central do país e possui cerca de 2500 km Sua denominação advém da união dos nomes dos dois rios mais importantes da bacia o Araguaia e o Tocantins Nela destacamse as usinas hidrelétricas de Tucuruí no rio Tocantins e a de Belo Monte no rio Xingu A bacia conta com a maior ilha fluvial do mundo a Ilha de Bananal localizada no Araguaia Bacia do Rio Parnaíba Localizada na região nordeste do país a bacia do rio Parnaíba possui cerca de 340 mil Km2 de extensão O principal rio é o Parnaíba e seus afluentes que merecem destaque são Parnaíbinha Gurguéia Balsas Medonho UruçuíPreto Poti Canindé e Longa 40 GTD UNA Bacia do Rio São Francisco Localizada na região sudeste Minas Gerais e em maior parte na região nordeste do país a bacia do rio São Francisco possui aproximadamente 640 mil Km2 de extensão Seu principal rio é o rio São Francisco popularmente chamado de Velho Chico sendo seus principais afluentes os rios Pardo Paraopeba Jequitaí Pará Abaeté Grande Verde e das Velhas Bacia do Paraná Localizada na região sudeste e sul do Brasil a bacia do Paraná possui cerca de 800 mil Km2 de extensão O principal rio é o Paraná que recebe as águas de muitos afluentes com destaque para os rios Grande Tietê Paranapanema Dentre as bacias citadas a do rio Paraná e suas subbacias reúnem mais 50 de usinas hidrelétricas UHEs as quais somadas concentram cerca de metade da capacidade de geração hidráulica do Brasil 527GW¹ As subbacias do Grande e do Paranaíba reúnem cerca de 44 da capacidade de armazenamento fundamentais para a regularização da geração no período de poucas chuvas na região que geralmente ocorre entre os meses de maio e agosto 41 GTD UNA Principais Bacias Hidrográficas do Brasil Bacia do Rio Paraguai Localizada na região centro oeste do país a bacia do Paraguai possui cerca de 1100000 Km2 de extensão O principal rio é o Paraguai um dos afluentes do rio Paraná Bacia do Rio Paraíba do Sul Localizada na região sudeste a Bacia do rio Paraíba do Sul possui cerca de 60 mil Km2 de extensão Seu principal rio é o Paraíba do Sul que banha os estados do Rio de Janeiro São Paulo e Minas Gerais principais afluentes são os rios Paraibuna Jaguari Buquira Pomba Piabanha e Muriaé Bacia do Rio Uruguai Localizada na região sul do Brasil a bacia do rio Uruguai possui aproximadamente 385 mil Km2 de extensão donde 180000 Km2 estão no território brasileiro Seu principal rio é o Uruguai com destaque para seus afluentes Peixe Chapecó PeperiGuaçu Passo Fundo Ijuí Negro e da Várzea Bacia Platina A Bacia do rio da Prata Bacia Platina formada pelas Bacias do Uruguai Paraná e Paraguai é considerada uma das maiores bacias hidrográficas do mundo com cerca de 3 milhões Km2 de extensão sendo 14 milhão Km2 em território brasileiro 42 GTD UNA Principais Bacias Hidrográficas do Brasil Tipos de Bacias Hidrográficas Bacias Endorreicas Não possuem saída para o mar ou oceano A água se acumula em lagos lagoas ou pântanos dentro da própria bacia Um exemplo conhecido é a Bacia do Mar Morto localizada entre Israel Jordânia e Palestina Bacias Exorreicas Possuem uma saída para o mar ou oceano A água coletada de diferentes fontes como rios e afluentes flui para um rio principal que deságua no mar Por exemplo a Bacia Amazônica que abrange vários países sul americanos e deságua no Oceano Atlântico Bacias Arreicas São bacias que não possuem um único rio principal para escoar a água coletada Em vez disso a água se acumula em lagos ou se infiltra no solo sem chegar ao mar Esse tipo de bacia é comum em regiões áridas ou semiáridas onde a evaporação é alta e as precipitações são escassas A Bacia do Rio Colorado nos Estados Unidos é um exemplo de bacia arreica Bacias Criptorreicas São bacias que não possuem um escoamento superficial óbvio A água é retida no subsolo fluindo em camadas profundas ou alimentando aquíferos Um exemplo é a Bacia do Aquífero Guarani localizada na América do Sul abrangendo partes do Brasil Argentina Paraguai e Uruguai 43 GTD UNA Vazão Q Q Volume Tempo V Δt m³s Transposição Vazão 45 Geração de Energia Eletricidade no contexto do uso da água No Brasil a dissociação entre os projetos de geração hidrelétrica e os relativos a outros usos da água é histórica e tem grande amparo no arcabouço institucional e legal mais recentemente vem sendo aperfeiçoado Podem ser citados algumas exigências nesse sentido Estudo de Inserção Ambiental EIA Relatório de Impacto no Meio Ambiente RIMA Criação dos comitês de bacias hidrográficas Criação da Agência Nacional das Águas ANA 46 Geração de Energia Agência Nacional das Águas ANA É uma autarquia federal vinculada ao Ministério do Meio Ambiente responsável pela implementação da gestão dos recursos hídricos brasileiros Foi criada pela lei 99842000 e regulamentada pelo decreto nº 36922000 Tem como missão regulamentar o uso das águas dos rios e lagos de domínio da União e implementar o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos garantindo o seu uso sustentável evitando a poluição e o desperdício e assegurando água de boa qualidade e em quantidade suficiente para a atual e as futuras gerações 47 Geração de Energia Política Nacional de Meio Ambiente Lei N 693881 Órgão criado em 1982 pela Lei nº 693881 que estabelece a Política Nacional do Meio Ambiente Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA é o órgão consultivo e deliberativo do Sistema Nacional do Meio Ambiente SISNAMA O CONAMA existe para assessorar estudar e propor ao Governo as linhas de direção que devem tomar as políticas governamentais para a exploração e preservação do meio ambiente e dos recursos naturais Também cabe ao órgão criar normas e determinar padrões compatíveis com o meio ambiente ecologicamente equilibrado e essencial à sadia qualidade de vida 48 Geração de Energia Fonte wwwmmagovbrconama Política Nacional de Recursos Hídricos Lei N 943397 Lei das Águas Política Nacional de Recursos Hídricos PNRH estabeleceu instrumentos para a gestão dos recursos hídricos de domínio federal Criou o Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos SINGREH A PNRH é considerada uma lei moderna que criou condições para identificar conflitos pelo uso das águas por meio dos planos de recursos hídricos das bacias hidrográficas e arbitrar conflitos no âmbito administrativo 49 Geração de Energia Fonte www3anagovbr Discussão em Grupos Ainda temos recursos hídricos para a construção de novas Usinas Hidrelétricas 50 GTD UNA Referências Bibliográficas Júnior Antenor Rodrigues B Elementos de hidrologia aplicada Disponível em Minha Biblioteca Editora Blucher 2022 51 GTD UNA