LEVANTAMENTO DO POTENCIAL ... -...

MAURÍCIO FERREIRA

LEVANTAMENTO DO POTENCIAL HIDRELÉTRICO NA ÁREA URBANA DE PONTA GROSSA - PR PARA PEQUENAS CENTRAIS

COM O USO DE FERRAMENTAS DE GEOPROCESSAMENTO

Monografia apresentada ao Curso de Engenharia Industrial Elétrica- Ênfase Eletrotécnica, Departamento de Eletrotécnica, Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná

Orientador: Prof. Msc. Gilberto Manoel Alves

Co-orientador: Profª. PhD. Líbia Patrícia Peralta Agudelo

CURITIBA ABRIL 2004

ii

Dedico este trabalho as pessoas que tornaram essa jornada possível:

Aos meus pais, Manoel e Marina, exemplos de vida, eternamente em minha memória.

Aos meus irmãos José, Edvaldo,Maria, Moisés e Donizete, exemplos de luta e perseverança.

As minhas cunhadas, sobrinhos e sobrinhas, pelo carinho e motivação.

iii

Ter problemas na vida é inevitável. Ser derrotado por eles é opcional.

Roger Crawford

É melhor tentar, ao invés de sentar-se e nada fazer;

É melhor falhar, mas não deixar a vida passar; Eu prefiro na chuva caminhar, do que em dias tristes em casa me esconder;

Prefiro ser feliz, embora louco, do que viver infeliz em são conformismo. Martin Luther King

Longe é um lugar que não existe.

Richard Bach

iv

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus, por manter-me confiante da realização desse

sonho, e por ter colocado em meu caminho tantas pessoas maravilhosas, que

ajudaram na concretização deste trabalho.

Aos professores Gilberto Alves e Líbia Patrícia, por terem acreditado em

uma idéia, e por meio de seus ensinamentos, orientações e apoio, terem

transformado-a em realidade.

A amiga Ana Célia Vieira, por meus primeiros ensinamentos de

geoprocessamento, por materiais fornecidos e por seu companheirismo, paciência e

dedicação, nos passos inicias deste trabalho.

Ao professor Rodolfo Humberto Ramina por suas orientações inicias de

como desenvolver esse trabalho.

A Prefeitura Municipal de Ponta Grossa, no nome do Engenheiro Joel

Larocca Júnior, por sua contribuição através informações e materiais.

Ao Departamento de Eletrotécnica, nos nomes dos professores, Antônio

Carlos Pinho, Carlos Alberto Dallabona, Ney José Araújo Kloster e Paulo Sérgio

Walenia, e a todos os professores que direta ou indiretamente, auxiliaram na

realização deste trabalho.

Aos amigos de turma, que tanto me escutaram falar sobre “esse tal mundo”

do geoprocessamento e sempre me apoiaram em seguir nesse caminho, em

especial aos colegas Juliano De Pellegrin Pacheco e Rodrigo Fagundes Eggea, por

suas contribuições a esse trabalho.

A minha família: irmãos,cunhadas,sobrinhos e sobrinhas; razão dos meus

esforços, por sua compreensão, carinho e companheirismo, em especial, meu irmão

Donizete e meu sobrinho Lincoln César pela paciência nas visitas de campo finais.

v

SUMÁRIO

LISTA DE QUADROS ..................................................................................................................... vii LISTA DE ILUSTRAÇÕES.............................................................................................................. viii LISTA DE SIGLAS........................................................................................................................... ix RESUMO .................................................................................................................................. x ABSTRACT .................................................................................................................................. xi 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................... 1 2 REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................................................ 4 2.1 O MERCADO DE ENERGIA NO BRASIL ...................................................................................................... 4 2.2 CENTRAIS HIDRELÉTRICAS NO BRASIL.................................................................................................... 5 2.2.1 Classificação das centrais quanto à potência de geração........................................................................... 6 2.2.1.1 Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH’s) ...............................................................................7 2.2.1.2 Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH’s).................................................................................7 2.2.2 Centrais a Fio D’água e Centrais de Regularização.................................................................................. 10 2.3 BACIA HIDROGRÁFICA .............................................................................................................................. 10 2.4 CÁLCULO DE VAZÕES...............................................................................................................................12 2.4.1 Método de Transposição de Vazões ......................................................................................................... 12 2.4.2 Método Racional para o cálculo de vazões............................................................................................... 14 2.5 CÁLCULO DE POTENCIAL ELÉTRICO ...................................................................................................... 15 2.6 SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS (SIG)............................................................................. 16 2.6.1 Modelo Digital de Elevação ( MDE ).......................................................................................................... 18 3 METODOLOGIA .............................................................................................................................. 21 3.1 DESCRIÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO ............................................................................................ 21 3.2 MATERIAL ................................................................................................................................................... 21 3.2.1 Material Cartográfico ................................................................................................................................. 21 3.2.2 Equipamentos ........................................................................................................................................... 23 3.2.3 Programas utilizados................................................................................................................................. 23 3.3 MÉTODOS ................................................................................................................................................... 23 3.3.1 Visita de campo inicial ...............................................................................................................................23 3.3.1.1 Utilização do programa Hidro .................................................................................................24 3.3.1.2 Aplicação do método racional.................................................................................................25 3.3.2 Geração do MDE....................................................................................................................................... 26 3.3.3 Integração das informações ...................................................................................................................... 28 3.3.4 Cálculo do potencial hidrelétrico................................................................................................................ 29 3.3.5 Visita de campo para verificação dos pontos escolhidos .......................................................................... 31 4 RESULTADOS................................................................................................................................. 32 4.1 PONTOS ESCOLHIDOS.............................................................................................................................. 32 4.2 PONTOS NÃO ESCOLHIDOS..................................................................................................................... 42 4.3 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS .............................................................................................................. 44 5 CONSIDERAÇÕES GERAIS DO PROJETO.................................................................................. 46 5.1 ENERGIA ELÉTRICA EM PONTA GROSSA............................................................................................... 46 5.1.1 Um breve histórico da energia elétrica em Ponta Grossa ......................................................................... 46 5.1.2 Consumo de energia atualmente .............................................................................................................. 47 5.1.3 Contribuição desta pesquisa ..................................................................................................................... 48 5.1.3.1 Energia como fator de melhora da vida das pessoas ............................................................49 5.2 A VISÃO OBTIDA AO LONGO DO PROJETO ............................................................................................ 50 5.3 AS PRINCIPAIS DIFICULDADES ENCONTRADAS.................................................................................... 51 5.4 SUGESTÕES DE PESQUISAS PARA OS PRÓXIMOS TRABALHOS........................................................ 52 6 CONCLUSÕES................................................................................................................................ 53 REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 56

vi

LISTA DE QUADROS

QUADRO 1- PRINCIPAIS USINAS DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO........................................ 6 QUADRO 2- CLASSIFICAÇÃO DAS PCH’S QUANTO À POTÊNCIA E QUANTO À QUEDA DE

PROJETO ........................................................................................................................... 8 QUADRO 3- DADOS DOS POSTOS .................................................................................................... 13 QUADRO 4- VALORES DO COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL................................ 15 QUADRO 5- POSTOS PLUVIOMÉTRICOS ESCOLHIDOS................................................................. 25 QUADRO 6- DADOS NECESSÁRIOS PARA O CÁLCULO DOS PONTOS ESCOLHIDOS ............... 45 QUADRO 7- EVOLUÇÃO DO PIB DO MUNICÍPIO EM ALGUNS SETORES ECONÔMICOS

(VALORES EM R$)........................................................................................................... 47 QUADRO 8- CONSUMIDORES E CONSUMO NA CIDADE PONTA GROSSA .................................. 48

vii

LISTA DE ILUSTRAÇÕES FIGURA 1- LOCALIZAÇÃO DOS PEQUENOS APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS (MICRO

CENTRAIS E PCH’S) EXISTENTES NO BRASIL ............................................................ 9 FIGURA 2- MODELO DE UMA BACIA HIDROGRÁFICA................................................................... 11 FIGURA 3- REPRESENTAÇÃO DE UM SIG DE INFORMAÇÕES ESPACIAIS................................ 18 FIGURA 4- OCUPAÇÃO URBANA DE PONTA GROSSA ................................................................. 22 FIGURA 5- ÁREAS VISITADAS.......................................................................................................... 24 FIGURA 6- DETALHE DA URBANIZAÇÃO NO ENTORNO DE UM DOS PONTOS ESTUDADOS . 26 FIGURA 7- CURVAS DE NÍVEL DA ÁREA URBANA DE PONTA GROSSA..................................... 27 FIGURA 8- DETALHE DE UMA REGIÃO ONDE FOI GERADO O MDE A PARTIR DAS CURVAS DE

NÍVEL................................................................................................................................ 28 FIGURA 9- INTEGRAÇÃO DO TEMAS: MDE, MALHA URBANA E HIDROGRAFIA ........................ 30 FIGURA 10- CURVAS DE NÍVEL COM AS COTAS DE ALTITUDE E HIDROGRAFIA....................... 31 FIGURA 11- ARROIO UEPG................................................................................................................. 33 FIGURA 12- ARROIO UEPG COM O DETALHE DA ÁREA DO RESERVATÓRIO ............................ 34 FIGURA 13- ARROIO MADUREIRA .................................................................................................... 35 FIGURA 14- ARROIO MADUREIRA COM O DETALHE DA ÁREA DO RESERVATÓRIO................. 36 FIGURA 15- ARROIO PILÃO DE PEDRA, PONTO I............................................................................ 37 FIGURA 16- ARROIO PILÃO DE PEDRA, PONTO II........................................................................... 38 FIGURA 17- RIO VERDE ...................................................................................................................... 39 FIGURA 18- RIO VERDE COM O DETALHE DA ÁREA DO RESERVATÓRIO .................................. 40 FIGURA 19- DETALHE DO RIO VERDE .............................................................................................. 41 FIGURA 20- DETALHE DA OCUPAÇÃO EM TORNO DE UM ARROIO ............................................. 42 FIGURA 21- DETALHE DE UMA REGIÃO PLANA .............................................................................. 43 FIGURA 22- DETALHE DE UMA REGIÃO COM PRESENÇA DE MATA............................................ 44 FIGURA 23- PONTOS AVALIADOS ..................................................................................................... 54 FIGURA 24- PONTOS AVALIADOS COM A MALHA URBANA........................................................... 55

viii

LISTA DE SIGLAS

ANA - Agência Nacional das Águas

ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica

CCC - Conta de Consumo de Combustível

CGH - Central Geradora Hidrelétrica

CNPE - Conselho Nacional de Política Energética

ESRI - Environmental Systems Research Institute

GIS - Geographical Information Systems

MAE - Mercado Atacadista de Energia Elétrica

MDE - Modelo Digital de Elevação

MDT - Modelo Digital de Terreno

ONS - Operador Nacional do Sistema Elétrico

PCH - Pequena Central Hidrelétrica

PROINFA - Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica

SIG - Sistemas de Informações Geográficas

TIN - Triangular Irregular Network

UEPG - Universidade Estadual de Ponta Grossa

ix

RESUMO

Este trabalho apresenta o levantamento do potencial hidrelétrico de Ponta

Grossa-PR, com o uso de ferramentas de geoprocessamento. Esta ferramenta é

hoje muito utilizada nas mais diversas áreas do conhecimento, sendo que

especificamente nesse trabalho usou-se o recurso da integração de um Modelo

Digital de Elevação do local em estudo, com dados de vazão, mapas de hidrografia

e malha urbana. A integração destes dados permitiu o conhecimento do potencial

hidrelétrico de um determinado local. Para o desenvolvimento da pesquisa utilizou-

se como ferramenta de trabalho, o programa Arcview, da empresa ESRI, com as

extensões 3D Analyst e Spatial Analyst. Os principais dados para desenvolvimento

do projeto foram; os temas de hidrografia e malha urbana obtidos junto à Prefeitura

Municipal de Ponta Grossa, os dados de vazão junto à Agência Nacional das Águas

(ANA), o Modelo Digital de Elevação, desenvolvido em 2001, por Vieira, como

trabalho de conclusão de curso na Universidade Estadual de Ponta Grossa. O

levantamento do potencial hidrelétrico constitui uma importante informação para o

desenvolvimento de projetos de centrais geradoras elétricas, além de permitir que

políticas de desenvolvimento na cidade possam ser elaboradas visando a

exploração dos potênciais avaliados. E também com relevância, foram levantados

problemas de ocupação urbana nas margens dos arroios o que representa um fator

dificultador para projetos de construção de centrais elétricas. Os dados obtidos e

suas aplicações se constituem em uma importante ferramenta para o planejamento e

desenvolvimento da cidade e a melhora de vida de seus habitantes.

Palavras-chave: Geoprocessamento; Ponta Grossa; potencial hidrelétrico;

planejamento.

ABSTRACT

This work presents the hydroelectric potential survey of the city of Ponta

Grossa-PR, state of Paraná, Brazil, with the use of Geographical Information

Systems-GIS tools. These tools have been used in various areas of knowledge, and

specifically in this work were used to integrate a Digital Elevation Model (DEM) of the

study area, with sewage data, area survey, hydrographic maps and city maps. The

integration allowed the assessment of hydro electrical potential of a particular area.

The software that supported the development of this survey was Arcview, from the

ESRI Company, with the 3D Analyst extension. Main data was obtained as follows:

the maps were obtained at Ponta Grossa’s city hall, the sewage data with the

National Agency of Water, the Digital Elevation Model, was developed in 2001, by

Ms. Vieira, for the final project of graduation in the State University of Ponta Grossa.

The hydro electrical potential survey represents an important source of information to

the development of small hydro electrical power plants, and allows the development

of new projects where this potential can be explored. As a second point, but not less

important, urban occupation rates were obtained on the borders of little rivers, that

can represent a difficult point to construct little power plants and can be a risk to the

residents due to floods. The data and its applications compose an important tool for

the planning and the development of the city and to improve the quality of life of its

citizens.

Key-word: GIS; Ponta Grossa; hydroelectric potential; development;

planning.

x

1

1 INTRODUÇÃO

A presença da energia elétrica nos mais diversos setores da economia, fez

com que a mesma adquirisse importância nas sociedades de tal forma que o

domínio de sua exploração tornou-se essencial para o desenvolvimento dos países

e conseqüentemente da melhora de condições de vida de sua população.

Hoje, a nível mundial, a geração de energia elétrica concentra-se

principalmente em termelétricas a carvão, a petróleo e nucleares e usinas

hidrelétricas, sendo que outras formas de geração atualmente não são de grande

representatividade.

No Brasil, a energia hidráulica responde por 42% da nossa matriz

energética e por 90% da energia elétrica produzida (Agencia Nacional de Energia

Elétrica, 2002).

Esse elevado percentual foi atingido ao longo dos anos com a construção

de dezenas de usinas nos melhores pontos potênciais, tanto no aspecto do

aproveitamento dos melhores cursos d’água, quanto do aspecto comercial, por

estarem mais próximas dos grandes centros consumidores.

Em função dos melhores aproveitamentos do ponto de vista técnico e

comercial já estarem quase todos explorados surge a necessidade de termos em

nosso país alternativas para geração de energia, como é o caso da construção de

pequenas centrais, uma vez que as mesmas apresentam algumas vantagens, como

seu tempo de construção menor, que representa um mais rápido retorno aos seus

investidores. Estas ainda apresentam menores impactos ambientais por não

necessitarem de grandes reservatórios nem de grandes cursos de água.

Isso torna viável sua construção em áreas urbanas onde as exigências de

otimização do espaço são uma necessidade e por estarem nessas áreas a maior

concentração de consumidores, diminuindo os custos com transmissão como é o

caso em usinas tradicionais que estão mais longe dos centros consumidores quando

comparada a centrais na área urbana.

Especificamente na área urbana de Ponta Grossa-PR, local onde será

desenvolvido todo o projeto, os aspectos positivos associados às pequenas centrais,

em conjunto com condições geográficas e hidrológicas favoráveis da cidade,

acentuadas declividades e regimes de chuvas constante, permitem que projetos

2

associados a pequenas centrais possam ser viabilizados de forma a ampliar a oferta

de energia elétrica no município, condição essencial para o desenvolvimento

econômico, além de ser mais uma fonte de energia para a matriz energética já

existente na cidade.

Baseado nessas condições favoráveis, o objetivo geral do trabalho foi fazer

o levantamento do potencial hidrelétrico instalado na área urbana, a fim de propor

uma nova alternativa para a matriz energética no município de Ponta Grossa visando

em conjunto com outras formas de geração de energia, sua auto-suficiência.

Como objetivos específicos destacam-se os seguintes pontos:

• Delimitação e analise de pontos potenciais;

• levantamento de dados sobre a vazão dos cursos de água

considerados aproveitáveis;

• avaliação do potencial elétrico aproveitável na área urbana de Ponta

Grossa;

• geração de um mapa dos pontos aproveitáveis e seus potenciais;

• geração de dados para a tomada de decisões de planejamento em

temas relacionados à geração de energia no município de Ponta

Grossa.

O objetivo principal no desenvolvimento deste trabalho foi obter o

conhecimento do potencial elétrico instalado na área urbana de Ponta Grossa para

subsidiar decisões de maneira a propiciar a construção de pequenas centrais,

garantindo assim uma maior disponibilidade de energia.

Com esse conhecimento, decisões relacionadas à geração de energia,

podem ser mais ágeis e permitir um melhor planejamento do desenvolvimento do

município em função de suas necessidades energéticas.

Saliento ainda o aspecto de ser um trabalho inovador no país, já que a

princípio não foi encontrada referência de trabalhos semelhantes de levantamento

de potenciais hidrelétricos em área urbana.

Há ainda a multidisciplinaridade envolvida, com a união de conhecimentos

da engenharia elétrica, engenharia civil, geografia, geologia, entre outras, que

motivam a uma visão mais ampla do engenheiro no desempenho de suas

atribuições.

3

Para uma melhor compreensão do trabalho, será apresentado no próximo

capítulo o principal conceito dos temas envolvido nesse trabalho: método racional

para cálculo de vazão, cálculo do potencial hidrelétrico, central geradora hidrelétrica,

sistemas de informação geográfica, geoprocessamento.

A seguir no capítulo 3, será apresentada a região de estudo, os materiais,

métodos, dados e ferramentas envolvidas para o desenvolvimento do projeto.

No capítulo 4 é feita uma análise dos dados levantados e uma descrição

dos resultados obtidos, a partir desses a aplicação na matriz de energia do

município.

No capítulo 5 são feitas considerações gerais do projeto, aspectos

relevantes, a importância da energia na qualidade de vida das pessoas, dificuldades

encontradas e sugestões de pesquisa.

No capítulo 6 são apresentadas as conclusões finais do projeto.

4

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 O MERCADO DE ENERGIA NO BRASIL

A partir de 1995 o mercado de energia do Brasil passou a sofrer grandes

transformações com a desestatização das empresas, abertura do mercado a

investimentos estrangeiros e o fortalecimento de órgãos reguladores.

Para concretizar as mudanças de 1995, algumas decisões foram tomadas

como a criação de um agente regulador para o setor de energia, a Agência Nacional

de Energia Elétrica-ANEEL, a instituição de um modelo comercial competitivo com a

criação do Mercado Atacadista de Energia Elétrica-MAE e a transição do modelo de

mercado regulado pelo governo, para o mercado competitivo (ANEEL, 2003, p. 13).

As principais leis que regulamentaram essas mudanças foram as

seguintes:

Lei nº 8.987, de 13 de fevereiro de 1995 - Lei de Concessões de Serviços

Públicos, de caráter geral;

Lei n.º 9.074, de 07 de julho de 1995, especifica para o setor elétrico, onde

seus principais pontos estão associados a criação do Produtor Independente de

Energia Elétrica, a instituição dos consumidores livres e a garantia do livre acesso

aos sistemas de transmissão e de distribuição;

Lei nº 9.427, de 26 de dezembro de 1996, que criou a ANEEL;

Lei nº 9.648, de 27 de maio de 1998, estabeleceu a segmentação das

atividades de geração, transmissão/distribuição e comercialização, além da criação

do Operador Nacional do Sistema Elétrico-ONS e a instituição do Mercado Ataca-

dista de Energia Elétrica – MAE.

Esse modelo de mercado, que procurava abrir o mercado de maneira a

aumentar a oferta de geração, transmissão e distribuição, passou a ser repensado

em 2002 após a real ameaça de racionamento em 2000, pois se verificou que os

investimentos necessários não haviam acontecido na proporção necessária para

que fatos como esse não viessem a acontecer.

Com o novo governo no inicio de 2003, o mercado de energia iniciou um

processo de mudanças. A Resolução nº 005, de 21 de julho de 2003, do Conselho

5

Nacional de Política Energética – CNPE, que aprovou as diretrizes básicas para

reforma institucional do setor elétrico, como prevalência do conceito de serviço

público, universalização do acesso e do uso dos serviços de eletricidade, deixa claro

essa tendência do governo do aumento de oferta ao consumidor final.

Outra indicação da preocupação do governo no aumento da oferta de

energia é no fortalecimento do Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de

Energia Elétrica – PROINFA, para aumentar a participação da energia elétrica

produzida por empreendimentos de produtores independentes autônomos,

concebidos com base em PCH, e fontes eólica e biomassa, mediante procedimentos

estabelecidos nas Leis 10.438, de 26 de abril de 2002, Lei 10.762, de 11 de

novembro de 2003, e Decreto 4.541, de 23 de dezembro de 2002

(ANEEL,2003, p. 9,13-18).

2.2 CENTRAIS HIDRELÉTRICAS NO BRASIL

No Brasil as centrais hidrelétricas são responsáveis por 90% da energia

elétrica gerada. Entretanto mesmo com essa grande representatividade o parágrafo

a seguir nos mostra como ainda temos um grande potencial a ser explorado.

O potencial hidrelétrico brasileiro é estimado em cerca de 260 GW, dos quais 40,5% estão localizados na Bacia Hidrográfica do Amazonas. Entre as demais bacias, destacam-se a do Paraná, com 23% desse potencial, a do Tocantins (10,6%) e a do São Francisco (10%). As bacias do Uruguai e do Atlântico Leste representam cerca de 5% cada uma e as demais (Atlântico Sudeste e Atlântico Norte/Nordeste) somam juntas apenas 5% do referido potencial. Contudo, apenas 63% desse potencial foi inventariado, de modo que essas proporções mudam significativamente em termos de potencial conhecido. (ANEEL,2002,p.19)

O Brasil possuía 433 centrais hidrelétricas em 2002, gerando um total de

62.020MW, sendo que 337 centrais eram projetos de pequeno porte (abaixo de 30

MW) e responsáveis por 2,41% do total gerado (ANEEL,2002,p.50).

6

As 3 maiores usinas do sistema elétrico brasileiro respondem por 32,32%

do total gerado (Quadro 1).

QUADRO 1- PRINCIPAIS USINAS DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO

Usina Proprietário Município -UF Rio Potência Instalada (MW)

Itaipu (lado brasileiro

e lado paraguaio)

Itaipu Binacional Foz do Iguaçu-PR Paraná 12.600

Tucuruí I e II Centrais Elétricas do Norte

do Brasil S/A

Tucuruí - PA Tocantins 4.001

Ilha Solteira Companhia Enérgica do

Estado de SP

Ilha Solteira -SP Paraná 3.444

FONTE: ANEEL.

NOTA: Dados retirados do Atlas de energia elétrica do Brasil. Disponível em: < http://www.aneel.gov.br/arquivos/

PDF/livro_atlas.pdf > Acesso em: 20 nov. 2002.

O Brasil se caracterizou nas décadas de 70 e 80 na construção de grandes

obras, como é o caso de Itaipu, ainda a maior usina em operação no mundo, obras

essas caracterizadas por grandes investimentos e grandes áreas inundadas.

Com as mudanças colocadas ao mercado, tanto do ponto de vista

econômico, com menor disponibilidade de recurso, e ambiental, com leis mais

severas de preservação procura-se atualmente que empreendimentos de menor

porte sejam incentivados, de maneira a garantir investimentos em geração, com

menores impactos ao meio ambiente.

2.2.1 Classificação das centrais quanto à potência de geração

A ANEEL em seu Guia do Empreendedor de Pequenas Centrais

Hidrelétricas classifica as centrais em três grandes grupos, que são eles:

• Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH’s), empreendimentos com

potência instalada de até 1.000KW;

• Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH’s), empreendimentos com

potência instalada entre 1.000kW até 30.000kW e com reservatório

inferior a 3 km²;

• Grandes Centrais Hidrelétricas, com potência instalada, superior a

30.000kW.

7

2.2.1.1 Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH’s)

O artigo 5 do Decreto nº 2.003, de 1996, regulamentou que as CGH’s

independem de concessão ou autorização, devendo, entretanto, ser comunicados ao

órgão regulador e fiscalizador do poder concedente para fins de registro

(ANEEL, 2003, p.71).

O que se procurou com tal medida foi facilitar a construção de CGH’s, por

produtores independentes, sendo que em 2003, tivemos mais uma lei vindo de

encontro a esse propósito, a Lei nº 10.762, de 11 de novembro de 2003, alterando

os artigos 17 e 26 da Lei nº 9.427, de 26 de dezembro de 1996, incluindo para a

CGH o desconto não inferior a cinqüenta por cento a ser aplicado às tarifas de uso

dos sistemas elétricos de transmissão e de distribuição, além de autorizar a

comercialização energia elétrica para consumidor, cuja carga seja maior ou igual a

500 kW (ANEEL, 2003, p.71-72).

2.2.1.2 Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH’s)

As recentes mudanças institucionais e regulamentares, introduzindo incentivos aos empreendedores interessados e removendo uma série de barreiras à entrada de novos agentes na indústria de energia elétrica, assim como as revisões do conceito de pequenas centrais hidrelétricas (PCH’s) têm estimulado a proliferação de aproveitamentos hidrelétricos de pequeno porte e baixo impactos ambiental no Brasil. Esses empreendimentos procuram atender demandas próximas aos centros de carga, em áreas periféricas ao sistema de transmissão e em pontos marcados pela expansão agrícola nacional, promovendo o desenvolvimento de regiões remotas do País. Com isso, espera-se adicionar ao sistema elétrico nacional cerca de 5.000 MW de potência nos próximos 10 anos (ANEEL, 2002, p.59).

Para estimular a construção de novas PCH’s, a ANEEL criou condições de

incentivo aos empreendedores, destacando-se as seguintes, citadas no Atlas de

Energia Elétrica do Brasil: 1. Autorização não-onerosa para explorar o potencial hidráulico (Lei no 9.074, de 7 de julho de 1995, e Lei no 9.427, de 26 de dezembro de 1996); 2. Descontos superiores a 50% nos encargos de uso dos sistemas de transmissão e distribuição (Resolução no 281, de 10 de outubro de 1999); 3. Livre comercialização de energia para consumidores de carga igual ou superior a 500 kW (Lei no 9.648, de 27 de maio de 1998); 4. Isenção relativa à compensação financeira pela utilização de recursos hídricos (Lei no 7.990, de 28 de dezembro de 1989, e Lei no 9.427, de 26 de dezembro de 1996); 5. Participação no rateio da Conta de Consumo de Combustível – CCC, quando

8

substituir geração térmica a óleo diesel, nos sistemas isolados (Resolução no 245, de 11 de agosto de 1999); 6. Comercialização da energia gerada pelas PCH’s com concessionárias de serviço público, tendo como limite tarifário o valor normativo estabelecido pela Resolução no 22, de 1o de fevereiro de 2001. Ainda hoje se encontram bibliografias que classificam uma PCH baseada

na primeira edição do Manual da Eletrobrás para pequenas centrais hidrelétricas

(ELETROBRÁS/DNAEE, 1982), que considerava ser uma PCH quando:

• a potência instalada total estivesse compreendida entre 1,0 MW e

10 MW;

• a capacidade do conjunto turbina - gerador estivesse compreendida

entre 1,0 MW e 5,0 MW;

• não fossem necessárias obras em túneis (conduto adutor, conduto

forçado, desvio de rio, etc.);

• a altura máxima das estruturas de barramento do rio (barragens,

diques, vertedouro, tomada d’água, etc.) não ultrapassasse 10 m;

• a vazão de dimensionamento da tomada d’água fosse igual ou

inferior a 20 m3/s.

Além dos itens anteriores, as PCH’s podem ser ainda classificadas quanto

à potência instalada e quanto à queda de projeto, em micro, minis e pequenas

centrais (Quadro 2).

QUADRO 2- CLASSIFICAÇÃO DAS PCH’S QUANTO À POTÊNCIA E QUANTO À QUEDA DE PROJETO

POTÊNCIA - INSTALADA

QUEDA DE PROJETO - Hd (m) CLASSIFICAÇÃO DAS CENTRAIS

(kW) BAIXA MÉDIA ALTA MICRO P < 100 Hd < 15 15 < Hd < 50 Hd > 50

MINI 100 < P < 1.000 Hd < 20 20 < Hd < 100 Hd > 100 PEQUENAS 1.000 < P < 30.000 Hd < 25 25 < Hd < 130 Hd > 130

FONTE: ELETROBRÁS.

NOTA: Disponível em: < http://www.eletrobras.com.br/downloads/EM_Atuacao_Manuais/Cap2_maninv.zip>

Acesso em 16 nov. 2002.

No Brasil a maior concentração de micro centrais e PCH’s instaladas é nas

regiões sul e sudeste (Figura 1).

9

FIGURA 1- LOCALIZAÇÃO DOS PEQUENOS APROVEITAMENTOS HIDRELÉTRICOS (MICRO CENTRAIS E

PCH’S) EXISTENTES NO BRASIL

FONTE: ANEEL.

NOTA: Dados retirados do Atlas de energia elétrica do Brasil. Disponível em: < http://www.aneel.gov.br/arquivos/

PDF/livro_atlas.pdf > Acesso em: 20 nov. 2002.

10

2.2.2 Centrais a Fio D’água e Centrais de Regularização

As centrais a fio d’água são empregadas quando a vazão mínima do rio é

igual ou maior que a vazão necessária à potência a ser instalada para atender à

demanda do mercado consumidor.

Neste caso, a captação da água poderá ser feita através de uma pequena barragem, desprezando-se o volume do reservatório criado e projetando-se todo o sistema de adução para conduzir a descarga necessária à potência que atenda à demanda máxima. O aproveitamento energético do local será parcial e haverá descargas pelo vertedouro na quase totalidade do tempo (Eletrobrás,1985,p.4).

O outro tipo de central é a central de regularização. Esse tipo de central é

empregado quando a vazão mínima do rio não é suficiente para atender à descarga

necessária à potência para suprimir a demanda máxima do mercado consumidor e

recorre-se à contribuição de reservatórios que, através do seu volume d’água

utilizável diariamente, acresce à descarga mínima do rio uma descarga regularizada

correspondente.

Quando, mesmo com a regularização diária do reservatório, não for obtido um valor suficiente para a descarga desejada, pode-se ainda assim projetar a adução para uma descarga maior que a mínima e suficiente para, juntamente com a descarga de contribuição de regularização diária do reservatório, atender, na maior parte do tempo, à descarga necessária ao mercado. Nesse caso, haverá períodos de águas baixas nos quais a descarga de adução será insuficiente para alimentar a unidade geradora em sua potência máxima (Eletrobrás, 1985, p.4).

2.3 BACIA HIDROGRÁFICA

Podemos definir como a bacia hidrográfica de um curso de água, a área

superficial do solo, que coleta a água das chuvas e a conduz para esse curso de

água, diretamente ou indiretamente, por meio de seus afluentes. Ela é delimitada,

portanto, pelos divisores de água que a circundam (Souza, 1983, p.87).

Segundo Silveira, citado por Grossi (2003, p. 9), a bacia hidrográfica pode

ser considerada um sistema físico, onde a entrada é o volume de água precipitado e

a saída e o volume escoado, considerando-se como perdas intermediárias os

volumes evaporados, transpirados e também os infiltrados através do escoamento

subterrâneo (Figura 2). O papel hidrológico da bacia hidrográfica é o de transformar

uma entrada de volume concentrada no tempo (precipitação) em uma única saída de

11

água (escoamento).

FIGURA 2- MODELO DE UMA BACIA HIDROGRÁFICA

FONTE: Grossi,2003.

Quanto ao tamanho as bacias hidrográficas podem ser classificadas em

pequenas, médias e grandes.

Essa classificação considera que pequenas bacias são as que possuem

uma área inferior a 100 km², médias as situadas entre 100 e 1000 km² e grandes

bacias as com área acima de 1000 km² (Grossi, 2003, p.11).

Outro critério para classificação é quanto à vazão da bacia, pequenas

bacias são influenciadas pelas condições físicas do solo e sua ocupação, do clima e

da vegetação. A medição da vazão é feita por métodos indiretos, uma vez que o

homem tem ação direta nas condições de escoamento e conseqüentemente da

vazão. Nas grandes bacias há também uma influencia das condições do solo, do

clima e vegetação na vazão da bacia, porém aqui a ação do homem é

12

mais limitada, e as medições de vazão são feitas por métodos

diretos (Costa; Lança, 2001, p.10-11).

2.4 CÁLCULO DE VAZÕES

Umas das características fundamentais para que um determinado rio possa

ser utilizado para um aproveitamento hidrelétrico é a sua vazão, ou seja, o volume

de água que passa em uma seção reta do mesmo, na unidade de tempo, a unidade

usualmente utilizada é m³/s(Reis; Silveira, p.64-65).

As vazões podem ser calculadas por métodos diretos, através de medições

realizadas diretamente nos rios, ou por métodos indiretos, quando não há

possibilidade de uma medição no próprio rio em estudo.

E importante salientar que mesmo nos grandes paises os dados de vazões

para pequenos rios são raros, uma vez que não há menor interesse econômico

(Costa; Lança, 2001, p. 42-43).

Para o cálculo da vazão os métodos que serão aqui apresentados serão

métodos indiretos, sendo o método de transposição de vazões, mais utilizado

quando não se tem a série histórica da área de estudo,mas tem-se o dado de áreas

de drenagem semelhante e o método racional, que leva em consideração a

precipitação média anual sobre uma bacia.

2.4.1 Método de Transposição de Vazões

Esse método calcula a vazão de uma determinada área de drenagem, a

partir de dados de vazão conhecidos de áreas com características como topografia,

geologia e cobertura vegetal semelhante. E preferencialmente que estejam na

mesma faixa de paralelos terrestres (Souza;Santos;Bortoni, 1999, p.55-59).

13

O método baseia na procura de uma função que relacione a vazão no

ponto de interesse, com os dados de outros pontos avaliados. Essa função

exponencial é descrita por:

Q= α.Aβ (1)

Onde :

Q é a vazão procurada (m³/s);

α é um estimador calculado pelo método dos mínimos quadrados;

A é a área da bacia hidrográfica em estudo (km²);

β é um estimador calculado pelo método dos mínimos quadrados.

Eis um exemplo prático do cálculo de uma função para alguns pontos da

região de Ponta Grossa (Quadro 3). Esses pontos foram obtidos da base de dados

da Agência Nacional das Águas.

QUADRO 3- DADOS DOS POSTOS

Nome do Posto

Código do

Posto Cidade Rio Área da

Bacia (km²) Vazão média

(m³/s) BOM JARDIM 64460000 Tibagi Capivari 722 12,4

CASTRO 64475000 Castro Iapó 1193 18,9 FUNDÃO 64476000 Castro Iapó 1232 23,4

CHÁCARA CACHOEIRA 64477600 Castro Iapó 1604 42,3 ENGENHEIRO ROSALDO LEITÃO 64447000 Ponta Grossa Tibaji 5731 126

SANTA CRUZ 64440000 Ponta Grossa Tibaji 1340 21,5 TIBAGI 64465000 Tibagi Tibaji 8948 159

PONTE DO ACUNGUI 65021800 Campo Largo Acungui 540 11,5 FONTE: ANA.

NOTA: Dados compilados a partir das informações disponíveis na base de dados da ANA. Disponível em: <

http://www.hidroweb.ana.gov.br > Acesso em: 15 set. 2003.

14

Para a determinação dos estimadores da função, o método utiliza o cálculo

dos mínimos quadrados. Para os postos do quadro 3, o método foi aplicado e os

estimadores obtidos foram, α= 0,01695605059 e β= 1,01648269. Sendo a função

resultante:

Q= 0,01695605059. A1,01648269 (2)

Onde:

Q é a vazão média procurada para a bacia hidrográfica em estudo (m³/s);

A é a área da bacia hidrográfica em estudo (km²).

Com essa função podemos calcular a vazão para bacias hidrográficas de

áreas conhecidas, que atendam aos requisitos mostrados nos parágrafos inicias.

2.4.2 Método Racional para o cálculo de vazões

É utilizado nos casos em que dispomos apenas dos índices pluviométricos

de uma determinada área de estudo e necessitamos da vazão de um determinado

curso d’água, que se encontre nessa região.

Esse método pode ser empregado em projetos de drenagem urbana, que

possuam galerias pluviais e bueiros, por exemplo (Pedrazzi, cap.10, p.10-3). O método leva em consideração três variáveis da bacia hidrográfica em

estudo, sua área, índice pluviométrico e o coeficiente de escoamento superficial ou

coeficiente de “run off” (Quadro 4), que é relacionado às características da bacia

(Costa e Lanza, p.50).

O cálculo da vazão pelo método racional é dado pela seguinte fórmula:

Q= C. I.A (3)

Onde :


C é coeficiente de escoamento superficial, adimensional (Quadro 4);

I é a intensidade pluviométrica na região de estudo (m/s);

A é a área da bacia hidrográfica em estudo (m²).

15

QUADRO 4- VALORES DO COEFICIENTE DE ESCOAMENTO SUPERFICIAL

Tipo de Ocupação C Tipo de Ocupação C

Zonas verdes (jardins, parques) 0,05-0,35 Ruas e entradas 0,70-0,95

Zonas comerciais 0,50-0,95 Passeios 0,75-0,85

Zonas residenciais 0,25-0,70 Baldios 0,10-0,30

Zonas industriais 0,20-0,90 Zonas industriais 0,20-0,90

Vias férreas 0,20-0,40 Áreas agrícolas 0,10-0,50

Centro da cidade 0,70-0,90 Asfalto 0,70-0,95

FONTE: Costa, T.; Lança, R.

NOTA: Adaptado pelo autor do trabalho Hidrologia de Superfície. Disponível em: <http://w3.ualg.pt/~rlanca/

sebenta-hid-aplicada/ha-01-hidrologia.pdf> Acesso em 14 jan. 2004.

Cabe ao pesquisador levar em conta as características da área em estudo

para a escolha do coeficiente de escoamento superficial.

2.5 CÁLCULO DE POTENCIAL ELÉTRICO

Essa terminologia, potencial hidrelétrico, está associada à energia cinética

ou potencial das águas dos rios que se concentra nos aproveitamentos hidrelétricos

e é transformada em energia mecânica, e posteriormente em elétrica.

Uma determinada quantidade de água caindo de uma altura produz um

trabalho (Schreiber,1977, p.9) :

Tt= V.γ.H (4)

onde:

T é o trabalho teórico ( J );

V é volume de água (m3);

У é peso específico da água (1t/m3);

H é altura da queda bruta (m).

16

A potência que podemos ter é (Schreiber,1977, p.10):

Pt = Q.H (5)

Onde:

Pt é a potência (tm/s);

Q é a vazão do curso d’água (m3/s);

H é altura da queda bruta (m).

Como unidade de potência temos (Schreiber,1977, p.10):

1tm/s = 9,81kW = 13,33 CV (6)

Para cálculos mais detalhados, um fator de rendimento η deverá ser

considerado, sendo que esse parâmetro é função de características do gerador e

turbina, (Souza,1983) e um parâmetro Ht, queda líquida, dado em função da queda

bruta menos as perdas nós órgãos de adução, em função dessas considerações

temos a potência efetiva que é (Schreiber,1977, p.10):

Pe= 9,81.η.Q.Ht (7)

onde:

Pe é a potência efetiva a ser gerada (kW);

η é o fator de rendimento (rendimento da turbina vezes o rendimento do

gerador);

Q é a vazão (m3/s);

Ht é a queda liquida (m), sendo a queda líquida igual à queda bruta menos

as perdas nos órgão de adução.

2.6 SISTEMAS DE INFORMAÇÕES GEOGRÁFICAS (SIG)

Com a evolução da informática e conseqüentemente a facilitação de uma

série de atividades, além de uma maior agilidade e confiabilidade na organização

das informações, foi possível realizar a integração dos mais diversos dados com

vistas a um mais rápido acesso e disponibilidade das informações de maneira muito

mais confiável.

17

Com as informações georeferenciadas, ou seja, dados referenciados à

superfície terrestre por meio de um sistema de coordenadas conhecidas, não foi

diferente, possibilitando que informações espaciais pudessem ser disponibilizadas

muito mais facilmente

Essa evolução fez com que surgisse uma nova tecnologia, o

Geoprocessamento e o SIG, sendo que suas definições apresentam uma série de

pontos de vistas apresentados a seguir.

Segundo definição de Rocha (2000, pg.210):

”...geoprocessamento é uma tecnologia transdisciplinar, que, através da axiomática da localização e do processamento de dados geográficos, integra várias disciplinas, equipamentos, programas, processos, entidades, dados, metodologias e pessoas para coleta, tratamento, análise e apresentação de informações associadas a mapas digitais georeferenciados.”

Para Teixeira, citado por Grassi (2003, p.14-15), há claramente a

associação dos dois temas Geoprocessamento e SIG:

Em um contexto mais amplo, os SIG incluem-se no ambiente tecnológico que se convencionou chamar de geoprocessamento, cuja área de atuação envolve a coleta e tratamento da informação espacial, assim como o desenvolvimento de novos sistemas e aplicações. A tecnologia ligada ao geoprocessamento envolve equipamentos e programas de computador com diversos níveis de sofisticação destinados à implementação de sistemas com fins didáticos, de pesquisa acadêmica ou aplicações profissionais e cientificas nos mais diversos ramos das geociências.

Lima (2001, p.1), nos apresenta uma definição onde, “...SIG , são mapas

em formato digital, ligados a banco de dados através de códigos de identificação que

oferecem a facilidade e conveniência de criação de mapas temáticos e análise de

dados através do cruzamento de informações alfanuméricas.”

Rocha (2000, p.48) define SIG como “...um sistema com capacidade para

aquisição, armazenamento, tratamento, integração, processamento, recuperação,

transformação, manipulação, modelagem, atualização, análise e exibição de

informações digitais georeferenciadas, topologicamente estruturadas, associadas ou

não a um banco de dados alfanumérico.”

Devido ao seu caráter multidisciplinar o SIG tem sido usado nas mais

diversas áreas do conhecimento, por facilitar a integração e manipulação de dados,

e com isso conseguir extrair relações que permitam um melhor entendimento de um

18

determinado fenômeno em estudo (Rosa, 2002, p.7).

Com o SIG pode-se ter a união de vários temas em um mesmo sistema de

informação (Figura 3).

FIGURA 3- REPRESENTAÇÃO DE UM SIG DE INFORMAÇÕES ESPACIAIS

FONTE: Rosa, 2002.

2.6.1 Modelo Digital de Elevação ( MDE )

Com a evolução da informática, principalmente no aspecto de máquinas

com maiores poder de processamento, aliadas a software com maior capacidade de

recursos, tornou-se possível que os modelos digitais de elevação, representações

digitais de uma superfície de maneira tridimensional, pudessem ser muito mais

facilmente construídos.

Segundo Vieira (2001, p13):

”...MDE, é um dos instrumentos analíticos usados para tratar informações tridimensionais, disponíveis na fase de manipulação dos dados em um Sistema de Informações Geográficas (SIG). Ele pode ser definido como uma representação contínua da superfície terrestre ou de qualquer área desta superfície a partir das coordenadas cartesianas (x, y, z), gerando informações primárias relativas a altimetria, deste modo mantendo uma relação de grande importância com a

19

topografia.”

Há ainda outros termos associados a MDE, BORROUGH (1988, p.39),

mostra-nos a diferença entre modelo de elevação e modelo de terreno:

“qualquer representação digital da variação de relevo sobre a superfície é conhecida como Modelo Digital de Elevação (MDE), já o termo Modelo Digital de Terreno (MDT) também é usado comumente. Porque o termo terreno implica freqüentemente atributos de uma paisagem diferente de altitude da superfície terrestre, o termo que MDE é mais utilizado para modelos que contêm só dados de elevação”.

Os MDE’s normalmente são feitos sobre estruturas que podem ser

regulares ou irregulares, essas estruturas são polígonos que associados cobrem

toda a superfície.

A estrutura regular mais utilizada é a retangular, que possui uma estrutura

matricial regular, por possuir espaçamentos constantes no eixo X e Y e retangular,

pois mesmos estes espaçamentos sendo constantes, são diferentes no eixo e X e Y.

A estruturas irregulares, como a estrutura “Triangular Irregular Network-

TIN” , representa a superfícies através de polígonos irregulares, neste caso por

triângulos. Há varias formas matemáticas de interligar esses polígonos, como é o

caso da triangulação de Delaunay, que é a triangulação utilizada pelo software

Arcview 3.2 da empresa “Environmental Systems Research Institute – ESRI”,

software utilizado no presente projeto.

Felgueiras, citado por Vieira (2001, p.19) apresenta sua definição para a

triangulação de Delaunay como sendo “....a maximização dos ângulos mínimos de

cada triângulo. Isto é equivalente a dizer que a malha final, deve conter triângulos o

mais próximo de eqüiláteros evitando a criação de triângulos afinados, ou seja,

triângulos com ângulos muito agudos”.

O que se procura com esses métodos é representar a superfície sempre o

mais próximo do real, para que se possam obter informações confiáveis, de maneira

que possam ser integradas a outros sistemas e obtenha-se resultados dentro uma

precisão esperada.

Os MDE’s podem ser usados em conjunto com outros temas para

representar informações meteorológicas, geológicas, fenômenos geofísicos e

geoquímicos.

20

Vieira (2001, p.15) apresenta algumas aplicações usuais para os MDE’s:

• Localização de represas;

• extrações de padrões (vales, divisores e forma de vertentes);

• planejamento de rotas de estradas;

• realização de estudos sobre problemas em corte e aterro;

• análise estatística e comparação de tipos diferentes de terreno;

• exibição de informações temáticas como uso da terra em

combinação com o relevo;

• exibição tridimensional de formas da terra, com finalidades

paisagísticas de planejamento;

• extração de perfis de terreno.

O MDE é uma importante ferramenta para manipulação, análise e

visualização de dados georeferenciados.

21

3 METODOLOGIA

3.1 DESCRIÇÃO GERAL DA ÁREA DE ESTUDO

Ponta Grossa está situada no 2º Planalto paranaense da região dos

Campos Gerais. Seu marco zero encontra-se na latitude 25º 50’ 58 “sul e longitude

50º 09’ 30” oeste . Limita-se ao norte com Castro e Carambeí, ao sul com Palmeira e

Teixeira Soares, ao leste com Campo Largo e ao oeste com Tibagi e Ipiranga.

Possui área total de 2.063,697 km² e área urbana de cerca de 200,33km² (Prefeitura

Municipal de Ponta Grossa,2002).

Temos uma imagem de satélite que mostra a ocupação urbana de Ponta

Grossa (figura 4).

A área urbana de Ponta Grossa apresenta uma amplitude altimétrica de

205 m, sendo que a altura mínima encontra-se as margens do rio Tibagi, com 780 m

e a maior altitude encontra-se, nas proximidades da TV Esplanada Ltda, no Bairro

Nossa Senhora das Graças, com altitude de 985 m.

3.2 MATERIAL

3.2.1 Material Cartográfico

Para desenvolvimento do trabalho foram utilizados os seguintes arquivos

georeferenciados,com informações relativas a área urbana :

• Arquivo com as curvas de nível,todas com suas cotas de altitude

(Vieira,2001);

• arquivo com os cursos d’água (Prefeitura Municipal de Ponta

Grossa, Departamento de Geoprocessamento,2000);

• arquivo com a malha urbana, apresentando quadras e ruas

(Prefeitura Municipal de Ponta Grossa, Departamento de

Geoprocessamento,2000);

22

• arquivo com informações da Bacia Hidrográfica do Paraná, com

informações dos municípios presentes na bacia, principais rios,

nomes dos postos pluviométricos e fluviométricos, tipo de solo

(Agência Nacional das Águas,2003).

Ainda foi utilizado como referência para análise da área de estudo uma

carta topográfica do município Ponta Grossa na escala 1:50.000, Folha SG.22-X-C-

II/2 MI-2840/2 (Ministério do Exército, Departamento de Engenharia e

Comunicações,1980).

FIGURA 4- OCUPAÇÃO URBANA DE PONTA GROSSA

FONTE: EMBRAPA.

NOTA: Imagem Landsat do município de Ponta Grossa, com destaque para sua malha urbana.

Coordenadas Centrais da imagem: latitude 25º03’45’’S e longitude 50º11’15’’ . Disponível em <

http://www.cdbrasil.cnpm.embrapa.br/pr/htm0/pr24_54.htm> Acesso em 10 mai.2003.

23

3.2.2 Equipamentos

Todas as atividades de entrada, manipulação, armazenamento,

apresentação dos dados foram realizadas nos seguintes equipamentos:

• Computador AMD Athlon XP 2000, 2GHz, com 512MB de memória

RAM, disco rígido de 80 GB, monitor SVGA 17 “, placa de vídeo

G-Force IV 64 MB”;

• Impressora HP Deskjet 3820;

• Scanner Genius, Colorpage Vivid 4XE.

3.2.3 Programas utilizados

Como plataforma para o tratamento, análise e manipulação dos dados

georeferenciados foi utilizado o programa Arcview 3.2 (ESRI,2000), com as

extensões 3D Analyst, para geração do MDE, Spatial Analyst para análise de

superfícies, X-Tools para gerenciamento de unidades (área e comprimento).

Para tratamento dos dados de vazões e os dados pluviométricos, foi

utilizado o programa Hidro 1.0.8 (Agência Nacional das Águas, 2002).

3.3 MÉTODOS

3.3.1 Visita de campo inicial

Em janeiro de 2003 foi realizada uma visita de campo inicial em alguns

pontos da área de estudo (Figura 5) de maneira a ser ter uma visão mais realista dos

arroios de Ponta Grossa.

Essa vista de campo ocorreu durante um período de duas semanas, e

caracterizava-se, por percorrer as margens dos arroios, descrevendo características

marcantes, como cachoeiras, áreas assoreadas, ocupação urbana, poluição dos

arroios e pontos possíveis de aproveitamento para geração de energia.

24

FIGURA 5- ÁREAS VISITADAS

FONTE: O autor. NOTAS: 1 A visita de campo ocorreu nas áreas circundadas.

2 Essa figura foi produzida a partir da combinação dos temas: arquivo de curvas e arquivo de

hidrografia, processados no programa Arcview 3.2.

Nessa visita aproveitou-se para obter as cotas altimétricas com um GPS,

de alguns pontos marcantes da cidade (cruzamento de ruas importantes, cotas junto

aos rios, por exemplo), para que posteriormente pudessem ser avaliados os valores

das cotas altimétricas do arquivo de curvas de nível.

3.3.1.1 Utilização do programa Hidro

Inicialmente foram obtidas junto ao endereço eletrônico da Agência

Nacional das Águas - ANA, as bases de dados dos postos pluviométricos

compreendidos na região de estudo.

A escolha desses postos usou como referência o arquivo da ANA de

informações da Bacia Hidrográfica do Rio Paraná, pois nele foi possível encontrar os

postos compreendidos na área de estudo, com informações detalhadas de

localização e codificação do posto necessário.

25

No programa Hidro, foi possível fazer a análise dos postos pluviométricos

obter a informações necessárias ao projeto (Quadro 5).

QUADRO 5- POSTOS PLUVIOMÉTRICOS ESCOLHIDOS

Coordenadas

Nome do Posto Cidade Rio

Código

do Posto

Índice

Pluviométrico

(mm/ano)

Período de

Observação Latitude Longitude

Altitude

(m)

ENGENHEIRO

ROSALDO

LEITÃO

Ponta

Grossa Rio Tibaji 2450056 1522 12/75-12/98 -24º57’00 “ -050º03’00” 780

SANTA CRUZ

Ponta

Grossa Rio Tibaji 2550003 1513 10/45-12/98 -25º08’00” -050º09’00” 790

TIBAGI Tibagi Rio Tibaji 2450002 1518 01/38-12/98 -24º30’00” -050º24’00” 720

FONTE: ANA.

NOTA: Dados compilados a partir das informações disponíveis na base de dados da ANA. Disponível em: <

http://www.hidroweb.ana.gov.br > Acesso em: 15 set. 2003.

3.3.1.2 Aplicação do método racional

Com os dados dos índices pluviométricos foi obtida uma média deste

índice e feita sua conversão de unidades de mm/ano (milímetro por ano) para m/s

(metro por segundo), unidade de referência para aplicação do método.

O valor obtido para o índice pluviométrico foi de 4,28623.10-8 m/s (metros

por segundo).

A escolha do coeficiente superficial levou em consideração o fato de

termos na área em estudo uma grande diversidade de ocupações, com áreas com

forte urbanização (Figura 6), grande malha viária asfaltada, sistemas de drenagem

por bueiros com descargas diretas nos arroios, contrastando com áreas de pouca

ocupação urbana. Baseado nessas informações, e nos valores do coeficiente de

escoamento superficial do Quadro 4 optou-se no uso de um coeficiente de

escoamento superficial de 0,8; para efeitos de estudo.

26

Com esses dados tivemos uma equação geral para área de estudo:

Q= 0,8. 4,82623.10-8.A (8)

Onde :


A é a área da bacia hidrográfica considerada (m²).

FIGURA 6- DETALHE DA URBANIZAÇÃO NO ENTORNO DE UM DOS PONTOS ESTUDADOS

FONTE: O autor.

NOTA: Essa figura foi produzida a partir da combinação dos temas: arquivo de curvas, arquivo de hidrografia e

arquivo da malha urbana de Ponta Grossa, processados no programa Arcview 3.2.

3.3.2 Geração do MDE

A partir das curvas de nível (Figura 7) da área urbana de Ponta Grossa

(Vieira,2001), foi possível no programa Arcview 3.2 com a extensão 3D Analyst,

gerar o MDE das áreas de interesse (Figura 8). Para gerar o MDE foi utilizada a opção “Create Tin from Feature”, sendo

27

que para uma melhor visualização do modelo o número de escalas da elevação

(Elevation Range) foi estipulada em 10 níveis de elevação.

FIGURA 7- CURVAS DE NÍVEL DA ÁREA URBANA DE PONTA GROSSA

FONTE:O autor NOTA: Essa figura foi produzida a partir do arquivo de curvas de nível de Ponta Grossa processado no programa

Arcview 3.2.

28

3.3.3 Integração das informações

No programa Arcview passou-se para a fase de integração das

informações do arquivo de curvas, MDT, hidrografia e malha urbana.

FIGURA 8- DETALHE DE UMA REGIÃO ONDE FOI GERADO O MDE A PARTIR DAS CURVAS DE NÍVEL

FONTE:O Autor

NOTA: Essa figura foi produzida a partir do arquivo de curvas de curvas de nível de Ponta

Grossa, processado no programa Arcview 3.2 com a extensão 3D Analyst.

29

Nessa fase houve combinações para observar as melhores possibilidades

para integração e visualização dos dados. Algumas das combinações feitas foram

união de temas, como:

• MDE e malha urbana, utilizado para um conhecimento prévio das

áreas urbanizadas;

• MDE, Malha Urbana e hidrografia, para uma avaliação do quão

ocupados estavam os entornos dos arroios (Figura 9);

• MDE e hidrografia para delimitação das bacias hidrográficas;

• Arquivo das curvas de nível e hidrografia, para uma determinação

das cotas altimétricas nos entornos dos arroios (Figura 10).

A partir das combinações anteriores foi possível definir as melhores bacias

hidrográficas para o estudo. No MDE foram delimitadas suas áreas em m² (metro

quadrado) e com esse dado partiu-se para a fase final: o cálculo do potencial

hidrelétrico.

3.3.4 Cálculo do potencial hidrelétrico

Uma vez encontradas todas as variáveis (vazão, cota altimétrica do ponto

considerado e cota bruta possível), foi efetuado o cálculo do potencial dos pontos

escolhidos. Como rendimento do sistema (η) , foi adotado um valor de 0,815, média

aritmética dos valores considerados para esse tipo de projeto, que estão entre 0,76

e 0,87 (Souza, 1983, p.10),

Ao todo foram considerados cinco pontos para estudo, os quais têm seus

resultados apresentados no próximo capitulo.

30

FIGURA 9- INTEGRAÇÃO DO TEMAS: MDE, MALHA URBANA E HIDROGRAFIA

FONTE: O autor.

NOTA: Essa figura foi produzida a partir da combinação dos temas: arquivo de curvas,

arquivo de hidrografia e arquivo da malha urbana de Ponta Grossa, processados no

programa Arcview 3.2 e 3D Analyst.

31

FIGURA 10- CURVAS DE NÍVEL COM AS COTAS DE ALTITUDE E HIDROGRAFIA

FONTE: O autor

NOTA: Essa figura foi produzida a partir da combinação dos temas: arquivo de curvas, arquivo de hidrografia,

processados no programa Arcview 3.2.

3.3.5 Visita de campo para verificação dos pontos escolhidos

Após as simulações e determinação dos potenciais dos pontos, houve uma

nova visita em campo aos arroios, para garantir que os pontos escolhidos condiziam

com as informações obtidas no software com relação à ocupação urbana, e para

efetuar os registros destes pontos através de fotos.

32

4 RESULTADOS

4.1 PONTOS ESCOLHIDOS

Como dito anteriormente cinco foram os pontos escolhidos para avaliar o

potencial da região escolhida em Ponta Grossa. Suas escolhas levaram em conta,

condições geográficas favoráveis e que as populações no entorno dessas áreas não

fossem atingidas diretamente por reservatórios.

Os cinco pontos são apresentados com detalhes do local.

33

Arroio UEPG, potência avaliada de 4,73kW, valor calculado a partir do

método racional. (Figura 11); FIGURA 11- ARROIO UEPG

FONTE: O autor.

NOTAS: 1 Essa figura foi produzida a partir da combinação dos temas: arquivo

de curvas, arquivo de hidrografia e arquivo da malha urbana de Ponta

Grossa, processados no programa Arcview 3.2 e 3D Analyst.

2 Os valores utilizados para o cálculo do método racional aparecem em

um quadro ao final do capitulo.

34

Arroio UEPG, com o detalhe ilustrativo da área a ser ocupada por um

eventual reservatório (Figura 12); FIGURA 12- ARROIO UEPG COM O DETALHE DA ÁREA DO RESERVATÓRIO

FONTE: O autor.

NOTAS: 1 Essa figura foi produzida a partir da combinação dos temas: arquivo de

curvas, arquivo de hidrografia e arquivo da malha urbana de Ponta Grossa,

processados no programa Arcview 3.2 e 3D Analyst.

35

Arroio Madureira, potência avaliada de 10 kW(Figura 13); FIGURA 13- ARROIO MADUREIRA

FONTE: O autor. NOTAS: 1 Essa figura foi produzida a partir da combinação dos temas: arquivo de

curvas, arquivo de hidrografia e arquivo da malha urbana de Ponta




36

Arroio Madureira com o detalhe ilustrativo da área a ser ocupada por um

eventual reservatório (Figura 14); FIGURA 14- ARROIO MADUREIRA COM O DETALHE DA ÁREA DO RESERVATÓRIO


curvas, arquivo de hidrografia e arquivo da malha urbana de Ponta


37

Arroio Pilão de Pedra,ponto 1, potência avaliada de 33,5kW(Figura 15); FIGURA 15- ARROIO PILÃO DE PEDRA, PONTO I




2 Os valores utilizados para o cálculo do método racional aparecem em um

quadro ao final do capitulo.

38

Arroio Pilão de Pedra, ponto 2, potência avaliada de 107 kW(Figura 16); FIGURA 16- ARROIO PILÃO DE PEDRA, PONTO II

FONTE: O autor. NOTAS: 1 Essa figura foi produzida a partir da combinação dos temas: arquivo

de curvas, arquivo de hidrografia e arquivo da malha urbana de Ponta




39

Rio Verde, potência avaliada de 51,3kW. (Figura 17), FIGURA 17- RIO VERDE




2 Os valores utilizados para o cálculo do método racional aparecem em um

quadro ao final do capitulo.

40

Rio Verde, com o detalhe ilustrativo da área a ser ocupada por um

eventual reservatório (Figura 18); FIGURA 18- RIO VERDE COM O DETALHE DA ÁREA DO RESERVATÓRIO




41

O Rio Verde, apresenta uma característica de estar em pequeno vale, o

que poderia ser uma característica interessante, para a exploração de uma pequena

usina, associada a um parque no entorno (Figura 19).

FIGURA 19- DETALHE DO RIO VERDE

FONTE: O autor.

NOTA: Foto retirada em 15/02/04.

Dentro desta escolha dos pontos anteriores, um dos pontos estudados

merece atenção especial, o ponto do Arroio UEPG, pois a escolha desde ponto

levou em consideração,além das condições citadas inicialmente, um pedido do

diretor do Instituto de Planejamento de Ponta Grossa-IPLAN, em função de um

caráter social. A idéia é de construir um parque para ensinar a comunidade sobre

temas de ciência, como é o caso da geração de energia elétrica, e neste caso

teríamos um sistema completo simulando a geração, transmissão e distribuição de

energia elétrica.

42

4.2 PONTOS NÃO ESCOLHIDOS

Ao iniciar a pesquisa havia uma proposta de fazer um levantamento do

potencial hidrelétrico de toda á área urbana, porém nas visitas de campo vimos

alguns fatores decisivos para descartarmos alguns locais:

Elevada ocupação urbana das margens dos arroios (Figura 20);

FIGURA 20- DETALHE DA OCUPAÇÃO EM TORNO DE UM ARROIO

FONTE: O autor.


43

Regiões muito planas, onde mesmo com pequenas barragens já

poderíamos ter grandes áreas inundadas (Figura 21);

FIGURA 21- DETALHE DE UMA REGIÃO PLANA

FONTE: O autor.


44

Áreas com presença de matas (Figura 22).

FIGURA 22- DETALHE DE UMA REGIÃO COM PRESENÇA DE MATA

FONTE: O autor.


4.3 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Os pontos escolhidos tiveram seus potenciais calculados pelo método

racional e para tanto, os dados necessários foram obtidos conforme o descrito no

capítulo 3, e são apresentados no Quadro 6.

45

QUADRO 6- DADOS NECESSÁRIOS PARA O CÁLCULO DOS PONTOS ESCOLHIDOS

Ponto considerado Vazão

(m³/s)

Escoamento

Superficial

Índice

Pluviométrico

(m/s)

Área da bacia

(m²)

Queda

considerada

(m)

Potencial

Estimado

(kW)

Arroio UEPG 0,03941 0,8 4,28623.10-8 1.020.772,23 15 4,73

Arroio Madureira 0,125 0,8 4,28623.10-8 3.246.122,57 10 10

Arroio Pilão de Pedra,

Ponto I

0,332 0,8 4,28623.10-8 8.608.561,01 10 26,57

Arroio Pilão de Pedra,

Ponto II

1,33 0,8 4,28623.10-8 34.435.093,26 10 107

Rio Verde 0,428 0,8 4,28623.10-8 11.078.207,86 15 51,3

FONTE: O autor.

NOTA: Os dados de área das bacias hidrográficas, foram obtidos diretamente do programa Arcview 3.2, após ter

sido feito a delimitação da bacia hidrográfica.

O uso do geoprocessamento para a análise dos pontos de estudo foi de

fundamental importância para uma maior precisão dos resultados, tanto para uma

delimitação clara da bacia hidrográfica, quanto para a obtenção da área da bacia.

Com o uso do MDE combinado ao tema da malha urbana pode-se obter

diretamente as quedas a serem consideradas, de maneira a não atingir áreas com

ocupação urbana.

A facilidade em combinar temas como ocupação urbana (residências e

malha viária), com hidrografia e com o MDE, tornou a análise mais rápida e precisa

de onde poderiam, ou não, ser escolhidos os pontos de estudo.

46

5 CONSIDERAÇÕES GERAIS DO PROJETO

5.1 ENERGIA ELÉTRICA EM PONTA GROSSA

A história da energia em Ponta Grossa iniciou-se em 1902, tendo várias

fases e companhias operando no município até chegar aos dias atuais tendo a

Companhia Paranaense de Energia- COPEL, como fornecedora.

Como toda cidade urbanizada, tem na energia elétrica sua principal fonte

de energia, daí a importância em se ter o conhecimento das oportunidades de

exploração de energia no município.

Nos próximos parágrafos serão apresentados um pouco dessa história da

energia em Ponta Grossa, passando pelo consumo nos últimos anos e

apresentando como esse trabalho pode contribuir em futuras explorações de

geração.

5.1.1 Um breve histórico da energia elétrica em Ponta Grossa

Os principais fatos que marcam a historia da energia elétrica em Ponta

Grossa são (Silva,2001):

1902- primeiras tentativas de implantação de energia elétrica na cidade;

1904- primeiro contrato de fornecimento de energia elétrica, celebrado

entre a Prefeitura Municipal e os empresários Ericksen Filho e Osório Guimarães;

1905- Inauguração oficial da chegada da energia elétrica na cidade;

1909- troca prestadora de serviço de energia elétrica pela empresa Martins

& Carvalho;

1911- instalação do primeiro motor elétrico na cidade de Ponta Grossa na

Cervejaria Adriática;

1923- compra da empresa Martins & Carvalho, pela empresa Prada;

1935- inauguração da Usina do Sumidouro, que por problemas de projeto

operou apenas até 1947;

1945- inauguração da Usina de São Jorge;

1961- COPEL inicia um plano estadual de eletrificação, com construção de

47

usinas e interligação de centros consumidores;

1963- inauguração da linha de transmissão da Usina Termelétrica de

Figueira a Ponta Grossa;

1973- COPEL assume, desde então, os serviços de energia elétrica na

cidade, após a encampação da empresa Prada, por determinação do Ministério de

Minas e Energia.

5.1.2 Consumo de energia atualmente

A cidade de Ponta Grossa nos últimos anos apresentou um crescimento de

seu parque industrial, através da chegada de grandes industrias e

conseqüentemente isso representa aumento do consumo. Esse aumento da cidade

também se verifica pelo crescimento da área urbana com novos loteamentos.

O crescimento fica claro quando analisados a evolução do produto interno

bruto do município nos últimos anos (Quadro 7).

QUADRO 7- EVOLUÇÃO DO PIB DO MUNICÍPIO EM ALGUNS SETORES ECONÔMICOS (VALORES EM R$)

SETOR 1996 1997 1998 1999 2000

Indústria 1.777.798.953 1.884.852.505 1.919.488.067 2.628.048.467 3.359.418.732

Comércio 1.118.545.051 1.194.026.476 1.167.866.761 1.275.650.637 1.450.274.000

Energia Elétrica 26.502.661 32.594.739 33.774.836 35.145.980 49.401.112

Água 9.033.704 10.504.678 11.603.998 12.728.948 14.388.298

FONTE: Secretaria Municipal das Finanças.

NOTA: Dados da Coordenadoria de ICMS e ISS,2002.

Especificamente em relação ao consumo de energia os maiores

consumidores são os industriais (Quadro 8).

48

QUADRO 8- CONSUMIDORES E CONSUMO NA CIDADE PONTA GROSSA

CLASSE CONSUMIDORES CONSUMO EM kWH

Residencial 75.598 10.362.000

Industrial 944 28.097.000

Comercial 5.984 5.258.000

Rural 1.732 590.000

Poder Público 629 980.000

Iluminação

Pública

76 1.840.000

Serviços

Públicos

27 1.197.000

Próprio 7 39.000

TOTAL 84.997 48.367.000

FONTE: Prefeitura Municipal de Ponta Grossa

NOTA: Dados da COPEL,2002.

5.1.3 Contribuição desta pesquisa

Com essa pesquisa algumas hipóteses levantadas quanto a exploração

dos pontos avaliados para geração:

• O valor total avaliado (199,6kW), soma do potencial dos cinco

pontos considerados, corresponderia a aproximadamente 10,67%

(Quadro 8) da energia necessária para iluminação pública;

• com estas centrais operando no sistema a fio d’água uma alternativa

para o aumento de geração durante um período, seria operar o

reservatório com acumulação, em um sistema de armazenamento

de água durante o dia, quando a oferta de energia é maior, para a

liberação da vazão durante a noite, quando essa oferta é menor;

• os projetos de construção de parques que possuem reservatórios,

por exemplo, já levassem em consideração a possibilidade da

construção de pequenas centrais associadas ao projeto principal,

para geração da energia, seja para consumo da própria estrutura do

parque, seja para fornecimento a consumidores do entorno;

• o crescimento da cidade fosse planejado, de modo a usar esses

49

potênciais de geração, de maneira a aliviar o sistema.

Outras contribuições que podem ser consideradas:

• Obtenção de uma curva de vazão que poderá auxiliar em outras

áreas do conhecimento;

• dados para o cálculo de outros pontos possíveis de geração que não

levantados neste trabalho;

• um mapa com os pontos avaliados, para facilitar a compreensão das

informações obtidas, e tornar mais ágeis processos de análise

desse tema (geração de energia) pelos organismos de planejamento

da cidade.

5.1.3.1 Energia como fator de melhora da vida das pessoas

Ao disponibilizarmos mais energia à população, principalmente para as

comunidades com menores poderes aquisitivos, estaremos conseqüentemente,

melhorando suas condições de sobrevivência.

Com esse intuito também esse trabalho procura contribuir, pois pequenos

potênciais hidrelétricos podem ser usados por comunidades, que nem sempre têm

um acesso tão fácil e barato à energia, sendo importante a presença do Estado em

investimentos nessa área.

A disponibilidade de energia está intimamente ligada ao desenvolvimento

de uma comunidade.

Os indicadores internacionais evidenciam que quanto maior a quantidade

de energia por habitante, maior o estado de desenvolvimento dessa nação. Esse

indicador pode parecer óbvio, mas é importante analisarmos outras informações que

esses números podem representar, como :

• Menor uso da força humana e animal no desempenho de atividades;

• menores taxas de analfabetismo;

• menores taxas de mortalidade;

• maior expectativa de vida;

• melhores índices de desenvolvimento humano (IDH).

Logo, disponibilizar energia elétrica às pessoas que ainda não têm acesso,

além de trazer um bem estar imediato, traz uma melhora para toda a sociedade em

50

função da melhora de índices sociais, como a diminuição da mortalidade infantil, por

exemplo (Goldemberg,2001, p.37-59).

5.2 A VISÃO OBTIDA AO LONGO DO PROJETO

Ao ter os primeiros contatos com o a tecnologia de geoprocessamento em

meados de 2000, e começar a ter as primeiras idéias de como aplicar essa

tecnologia na minha área do conhecimento, a engenharia elétrica, não imaginava o

quão fascinante seria esse caminho, até chegar à realização desse projeto.

A multidisciplinaridade ficou evidente ao longo das pesquisas, pois para o

desenvolvimento foi necessário conhecimento de algumas áreas como a seguir:

• Engenharia Elétrica, nos conceitos de geração de energia e sua

distribuição;

• Geografia, nos conceitos básicos sobre ocupação e

desenvolvimento urbano;

• Topografia na compreensão dos conceitos de relevo;

• Cartografia, em uma melhor compreensão de coordenadas

geográficas e mapas;

• Hidrologia, nos modelos de cálculo de vazão;

• História, ao conhecer a evolução do uso de energia elétrica em

Ponta Grossa;

• Questões sociais ligadas ao uso de energia elétrica;

• Legislações regulatórias do mercado de energia.

Muitas vezes era difícil de saber quando começava uma ciência ou outra,

tal era a inter-relação dos temas.

Essa possibilidade de coletar, filtrar, analisar e aplicar informações de

várias ciências na análise um problema especifico da minha área do conhecimento,

além de ser desafiador, motivam a uma visão mais ampla dos engenheiros no

desempenho suas atribuições.

E não menos importante, o conhecimento de uma realidade que eu sabia

existir, porém nunca havia me deparado tão claramente; as condições sociais das

pessoas que têm suas residências à margem de arroios, pois em muitos casos, vi

51

que as mesmas não possuíam energia elétrica, fazendo-me refletir do papel que nós

engenheiros eletricistas temos com essas populações e como projetos deste tipo

podem contribuir para que no futuro fatos assim não ocorram.

5.3 AS PRINCIPAIS DIFICULDADES ENCONTRADAS

Para a realização das simulações a dificuldade foi obter uma máquina que

atendesse aos requisitos necessários dos programas que seriam utilizados. Essa

dificuldade também se apresentava na obtenção do programas necessários, uma

vez que são programas relativamente caros. Essa dificuldade foi superada, após a

compra do computador descrito no item 3.2.2 deste trabalho e da obtenção do

software Arcview 3.2 e das extensões necessárias.

No levantamento de dados de vazão, verificou-se que não há dados

específicos para pequenos rios. Sendo necessário fazer o cálculo vazão da região

de estudo, a partir de dados de outros postos, assim como postos pluviométricos,

não localizados dentro da área urbana.

Na delimitação das bacias hidrográficas a atividade foi feita manualmente,

sendo que no inicio do ano de 2004, consegui-se um programa, Basins versão 3.0

de 2001, com a função de delimitar as bacias de maneira automática, o que

resultaria em maior precisão, porém o fator tempo não permitiu um maior

conhecimento de suas funcionalidades.

Por ser um trabalho multidisciplinar, requereu muitos estudos de áreas, a

principio, distantes da engenharia elétrica, o que por outro lado permitiu o contato

com pessoas de várias áreas com visões e posições sobre os temas que eu

pesquisava.

A falta de se ter mais profissionais do departamento de eletrotécnica

atuando na área de geoprocessamento, fazia com que muitos conhecimentos

viessem de outros departamentos e de outras instituições.

Ficando aqui o registro da necessidade, de formarmos mais engenheiros

eletricistas com conhecimento nas áreas afins ao geoprocessamento, devido o

campo para pesquisas integrando as duas áreas de estudo.

52

5.4 SUGESTÕES DE PESQUISAS PARA OS PRÓXIMOS TRABALHOS

As possibilidades que se abrem com o uso do geoprocessamento são

muitas, aqui algumas que vimos como possíveis de desenvolvimento futuro:

• A integração de pequenas centrais ao sistema elétrico de energia

(questões técnicas e econômicas);

• análises de viabilidade técnica e econômica de pequenas centrais

elétricas. Ressaltamos que está sendo iniciado uma pesquisa, como

continuação deste trabalho, já fazendo uma abordagem sobre essa

questão;

• questões ambientais relacionadas ao desenvolvimento de projetos

de geração de energia elétrica a partir do uso de cursos de água;

• panorama do setor de construção de pequenas centrais, a fim de

levantar o perfil do profissional necessários nesses projetos, visto o

quão multidisciplinares são;

• a questão energética como fator de melhora da qualidade de vida e

índices sociais e como o engenheiro eletricista pode atuar na

obtenção deste objetivo;

• uso do geoprocessamento para visualização de linhas de

transmissão e melhores análises na operação do sistema elétrico;

• integração de dados pluviométricos, obtidos em tempo real, com

informações de demanda, uma melhor operação de pequenas ou

grandes usinas, sendo que o ambiente de integração são softwares

de geoprocessamento.

53

6 CONCLUSÕES

Os resultados alcançados no estudo do levantamento do potencial

hidrelétrico, levam às seguintes conclusões:

• O uso do geoprocessamento tornou rápido e eficiente a delimitação

das áreas das bacias hidrográficas;

• o uso do geoprocessamento facilitou a integração de temas

distintos, como hidrografia, malha urbana, postos pluviométricos,

agilizando a análise dessas informações em conjunto;

• o uso do MDE tornou rápida a obtenção das cotas para o cálculo

das potências dos pontos de estudo;

• há na cidade pontos interessantes para desenvolvimento de projetos

de centrais geradoras hidrelétricas do ponto de vista técnico, sendo

necessário uma análise mais aprofundada das questões

econômicas e ambientais envolvidas;

• há outros pontos na cidade ainda a serem explorados, e não

levantados nesse projeto, para tanto é necessário um amplo estudo

da re-alocação das populações que vivem a margem dos arroios e

projetos urbanos que levem em consideração a hipótese do uso dos

arroios como meio de geração de energia.

O desenvolvimento desse projeto alcançou seus propósitos iniciais:

• Levantamento dos potênciais hidrelétricos de vários pontos na

cidade e apresentá-los como alternativa para matriz energética do

município de Ponta Grossa-PR;

• levantamento de dados de vazão para o município, baseado no

software Hydro da Agência Nacional das Águas e cálculo manuais

com os dados hidrológicos;

• geração de um mapa com os pontos levantados (Figura 23 e Figura

24);

• visão multidisciplinar obtida, através de conhecimentos de áreas

distintas, para a realização das várias etapas do mesmo.

54

FIGURA 23- PONTOS AVALIADOS

FONTE: O autor. NOTAS: Essa figura foi produzida a partir da combinação dos temas: arquivo de curvas

e arquivo de hidrografia de Ponta Grossa, processados no programa Arcview

3.2 e 3D Analyst.

55

FIGURA 24- PONTOS AVALIADOS COM A MALHA URBANA

FONTE: O autor. NOTAS: Essa figura foi produzida a partir da combinação dos temas: arquivo de curvas,

malha urbana e arquivo de hidrografia de Ponta Grossa, processados no programa

Arcview 3.2 e 3D Analyst.

56

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