publicação da portaria 463 surpreende mercado de...

Ano 12 Revista nº 44JAN/FEV/MAR - 2010

Publicação da Portaria 463 surpreende mercado de PCHs

Setor Hidrelétrico brasileiro: desafios e metas - Entrevista com Nelson Hubner, Diretor da ANEEL

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Publication of Law 463 surprises SHP market

Brazilian Hydropower Sector: challenges and goals - In a interview, Mr. Nelson Hubner

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Geraldo Lúcio Tiago FilhoCamila Rocha Galhardo

Adriana Barbosa MTb-MG 05984Adriana Barbosa

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PCH Notícias & SHP Newsé uma publicação trimestral do CERPCH

The PCH Notícias & SHP Newsis a three-month period publication made by CERPCH

Tiragem/ : 5.800 exemplares/Edition issues

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Fax/Tel: (+55 35) 3629 1443

ISSN 1676-0220

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Presidente - President

Editores Associados - Associated PublishersGeraldo Lúcio Tiago Filho - CERPCH UNIFEI

Adair Matins - UNCOMA - ArgentinaAlexander Gajic – University of SerbiaAlexandre Kepler Soares - UFMTÂngelo Rezek - ISEE UNIFEIAntônio Brasil Jr. - UNBArtur de Souza Moret - UNIRAugusto Nelson Carvalho Viana - IRN UNIFEIBernhard Pelikan - Bodenkultur Wien – ÁustriaCarlos Barreira Martines - UFMGCélio Bermann - IEE USPEdmar Luiz Fagundes de Almeira - UFRJFernando Monteiro Figueiredo - UNBFrederico Mauad – USPHelder Queiroz Pinto Jr. - UFRJJaime Espinoza - USM - ChileJosé Carlos César Amorim - IMEMarcelo Marques - IPH UFRGSMarcos Aurélio V. de Freitas - COPPE UFRJMaria Inês Nogueira Alvarenga - IRN UNIFEIOrlando Aníbal Audisio - UNCOMA - ArgentinaOsvaldo Livio Soliano Pereira - UNIFACSZulcy de Souza - LHPCH UNIFEI

Publicação da Portaria 463 surpreende mercado de PCHsPublication of Law 463 surprises SHP market

Setor Hidrelétrico brasileiro: desafios e metasBrazilian Hydropower Sector: challenges and goals

As mudanças climáticas no contexto do planejamento de novas PCHsClimatic changes within the scenario of new SHP planning

Brasil pretende construir Hidrelétrica no Haiti

Empreendedores de CGHs e PCHs no Sul de Minas lutam para obter olicenciamento ambiental

Brazil intends to build Hydropower plant in Haiti

CGH and SHP entrepreneurs of the south of Minas Gerais struggle to attain

environmental license

Legislação

Legislação

Agenda

Artigos Técnicos

Opinião

Curtas

Legislation

Legislation

Schedule

Technical Articles

Opinion

News

EditorialEditorial

9 771676 022092

44000

02

Dando continuidade a pauta que abordamos da edição 43, onde mencio-

namos em nosso editorial a portaria 463, nessa edição procuramos detalhar

a portaria publicada pelo Ministério de Minas e Energia (MME).

A Portaria 463 estabelece a metodologia para o cálculo dos montantes

de garantia física de energia de usinas hidrelétricas não despachadas centra-

lizadamente pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) para fins de

participação no Mecanismo de Realocação de Energia (MRE) e nos Leilões de

Compra de Energia Elétrica.

Ouvimos a opinião de representantes de associações e empresas do se-

tor, entramos em contato com o MME, mas até o fechamento desta edição

não obtivemos retorno.

Nesta edição trazemos, também, uma entrevista com o diretor geral da

Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), Nelson Hubner, que nos falou

sobre o papel das PCHs na matriz energética brasileira, e revisão tarifária.

Hubner veio palestrar no curso de especialização sobre pequenas e médias

centrais hidrelétricas promovido pelo Centro Nacional de Referência em Pe-

quenas Centrais Hidrelétricas (CERPCH), juntamente com a Universidade Fe-

deral de Itajubá (Unifei) e com o apoio da Fundação de Pesquisa e Assesso-

ramento à Indústria (FUPAI).

Abordamos a intenção do Brasil em construir uma usina hidrelétrica no

Haiti, por meio de uma entrevista com o Chefe da Subdivisão de Pesquisa e

Extensão do Instituto Militar de Engenharia (IME), José Carlos Amorim.

No ano em que completamos 12 anos esperamos, cada vez mais, propi-

ciar aos nossos leitores um espaço democrático para discutirmos as resolu-

ções, portarias e assuntos que estão ligados ao setor.

Gostaríamos de ouvir sugestões, críticas e opiniões de nossos leitores,

contamos com sua participação. Entrem em contato conosco por meio do

nosso site www.cerpch.org.br, e-mail: [email protected], Twit-

ter: www.twitter.com/cerpch.

Geraldo Lúcio Tiago Filho.

In order to continue to discuss the issues that were approached by the

last magazine, where we mentioned Law 463 in the editorial, this edition will

detail the Law published by the Ministry of Mines and Energy (MME).

Law 463 establishes the methodology for the calculation of the amount

of physical guarantee of energy of plants that are not centralized by the Na-

tional System Operator (ONS) with the purpose of participating in the Energy

Reallocation Mechanism (MRE) and in the Purchase Auctions of Electric

Power.

We heard the opinion of representatives of associations and companies

of the sector and we tried to talk with the MME, but so far we have not re-

ceived a reply.

This edition brings an interview with the general director of the National

Agency for electric Energy (Aneel), Mr. Nelson Hubner, who talked about the

role of the SHPs in the Brazilian energy matrix and the tariff review.

We also talked about the government's intention to build a Hydropower

plant in Haiti in an interview with Mr. José Carlos Amorim.

In the year we celebrate our 12th anniversary, we expect to provide

more and more democratic space to our readers, where we can discuss reso-

lutions, bills, and other issues related to the sector.

We would like to receive suggestions, reviews and opinions from you. We

rely on your participation. Please, contact us through our website

www.cerpch.org.br, e-mail: [email protected], or Twitter:

www.twitter.com/cerpch.

Geraldo Lúcio Tiago Filho.

EDITORIAL

03

Ministério deMinas e Energia

APOIO:

solução 169/2001, que estabeleceu critérios para a utilização do

Mecanismo de Realocação de Energia (MRE) por centrais hidrelétri-

cas não despachadas centralizadamente pelo ONS.

Nessa ocasião, explica Ricardo Pigatto, houve a necessidade de

serem publicadas as energias asseguradas das pequenas centrais

hidrelétricas, assim como das CGHs sob a égide de concessões de

serviço público em operação no Brasil, com o propósito de atender

a nova regra que estava por vir. Dessa forma, como anexo à Reso-

lução 169, foi publicada uma relação de PCHs (CGHs) e suas res-

pectivas potências e energias asseguradas. Contudo, o critério de

determinação destas energias não foi aquele publicado na Resolu-

ção e sim baseado na energia média que cada usina estava produ-

zindo, a partir de informações dos titulares das usinas. “Muitas des-

tas informações acabaram não se configurando como realidade,

acarretando distorções e uso indevido do MRE, levando ao relatório

da Aneel com as 94 PCHs, com geração média muito abaixo das

energias asseguradas publicadas anteriormente”, aponta o presi-

dente da APMPE.

Antes da publicação da Portaria 463, o MRE para PCHs advinha

do cálculo da energia média da usina, baseado na estatística dos úl-

timos 30 anos de hidrologia, descontadas as paradas forçadas e

A Portaria

Para entender o tema

A Portaria 463 estabelece a metodologia para o cálculo dos mon-

tantes de garantia física de energia de usinas hidrelétricas não des-

pachadas centralizadamente pelo Operador Nacional do Sistema

Elétrico (ONS) para fins de participação no Mecanismo de Realoca-

ção de Energia (MRE) e nos Leilões de Compra de Energia Elétrica.

Essa decisão foi tomada após um levantamento feito pela Agên-

cia Nacional de Energia Elétrica (Aneel) em 94 empreendimentos

em operação há mais de 5 anos, sem contabilizar as atuais peque-

nas centrais em operação. Tal estudo mostrou que a maioria tinha

geração abaixo da garantia física. Dessa forma, a Aneel levou a dis-

cussão ao MME, sugerindo a modificação da forma de contabilizar a

garantia física.

A questão de como 'firmar' a energia das PCHs foi o grande gar-

galo no sentido de viabilizá-las comercialmente. A venda da ener-

gia dos pequenos empreendimentos não poderia ser feita pelo mes-

mo critério das grandes hidrelétricas, pois as PCHs não têm regula-

rização de seus reservatórios. Nesse sentido, após a realização de

uma série de reuniões entre agentes do setor, a Aneel publicou a re-

Os cenários previstos para o futuro do planeta não são os mais animadores. A intensificação dos fenômenos naturais – furacões, ondas

intensas de calor, aumento do nível do mar, alagamentos – fazem com que a sociedade e seus representantes repensem o modelo de de-

senvolvimento baseado em fontes não-renováveis de energia e no consumo desenfreado até então adotado e busquem medidas mitiga-

doras. O tema mudanças climáticas transcende o espaço acadêmico e passa a ser indispensável em rodas políticas, econômicas e no dia a

dia das pessoas.

Nesse aspecto, o Brasil sempre deu um bom exemplo. Com exceção do inexplicável desmatamento da Floresta Amazônica, o país é

destaque positivo por possuir uma matriz energética limpa e por buscar aproveitar o seu potencial para a geração de energia a partir de

fontes renováveis – solar, biomassa, eólica e pequenas centrais hidrelétricas (PCHs).

Contudo, o Ministério de Minas e Energia (MME) implantou o que pode ser prejudicial para a questão das fontes renováveis no Brasil,

em especial para as pequenas centrais hidrelétricas: a publicação da Portaria 463, de 03 de dezembro de 2009. “Enquanto transcorre a re-

união em Copenhague, o Brasil atravessa o discurso e derruba uma das bases de sustentabilidade ambiental em geração de energia elétri-

ca, que são as PCHs”, protesta Ricardo Pigatto, presidente da Associação de Pequenos e Médios Produtores de Energia (APMPE).

LEGISLAÇÃO

Publicação da Portaria 463 surpreende mercado de PCHsA portaria estabelece a metodologia para o cálculo dos

montantes de garantia física de energia de PCHsPor Fabiana Gama VianaColaboração: Adriana Barbosa

04

Foto

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s

LEGISLATION

The Moment of RenewablesSpecial Committee of the Congress approves what may be the regulatory markof the renewables in Brazil

The scenarios forecast for the future of the planet are not bright. The intensification of natural phenomena – hurricanes, heat waves,

rise in the sea level, floods – make the society and its representatives rethink the model of development based on non-renewable sources

of energy and in extreme consumption adopted so far, and start to look for mitigating measures. The issue 'climatic changes' goes beyond

the academic sphere and becomes indispensible in political, economic and people's daily conversations.

In this aspect, Brazil has always set a good example. Except from the inexplicable deforestation of the Amazon forest, the country has

an outstanding position because it has a clean energy matrix and because it continually looks for using its potential to generate energy out

of renewable sources – solar, biomass, wind and Small Hydropower Plants (SHPs).

Against the world's common sense, the Ministry of Mines and Energy (MME) implemented what might represent a shot in the foot in re-

lation to the renewables in Brazil, especially regarding SHPs: the publication of Law 463, December 3rd, 2009. “While the meeting in Co-

penhagen takes place, Brazil goes against the flow and pulls down one of the bases of environmental sustainability for electric energy gen-

eration, which are the SHPs”, protests Ricardo Pigatto, president of the Association of Small and Medium Energy Producers (APMPE).

The Law

Understanding the issue

Law 463 establishes the methodology for the calculation of the

amounts of physical guarantee of energy of hydropower plants that

are not send by the National System Operator (ONS) in a central-

ized way with the purpose of participating in the Energy Realloca-

tion Mechanism (MRE) and in the Electric Energy Purchase Auc-

tions.

This decision was made after research carried out by the Na-

tional Agency for Electric Energy (Aneel) in 94 enterprises operat-

ing over 5 years, without taking the power plants that are currently

operating into account. Such study showed that the generation of

most of the plants was below the physical guarantee. This way,

Aneel took the problem to the MME, suggesting a change in the way

the physical guarantee was counted.

The issue regarding how to 'firmar' the energy from the SHPs

was the great stranglehold towards making this energy commer-

cially feasible. The sale of the energy of the small enterprises could

not be carried out using the same criteria as the ones used for large

hydropower plants, given that the SHPs do not have a regulation re-

garding their reservoirs. Thus, after carrying out several meetings

with agents of the sector, Aneel published Resolution 169/2001,

which established the criteria for the utilization of the Energy Real-

location Mechanism (MRE) by hydropower plants whose energy is

not sent through the ONS in a centralized way.

At that time, explains Mr. Ricardo Pigatto, it was necessary to

publish the assured energy of the SHPs, as well as the hydropower

generating units (CGHs) under the protection of concession of pub-

lic services in operation in Brazil, aiming at attending the new rule

that was about to come. This way, an attachment to Resolution 169

was published, containing a list of the SHPs (CGHs) and their power

and assured energy. However, the criterion used to determined

these energies was not the one published in the Resolution, but one

based on the medium energy that each plant was producing, col-

lected from information given by the owners of the plants.“A lot of

this information ended up not matching the reality, causing distor-

tions and wrongful use of the MRE, making Aneel's report with the

94 SHPs show an average generation far below the assured energy

previously published”, points out APMPE´s president.

Before the publication of Law 463, the MRE for the SHPs came

from the calculation of the medium energy of the plant based on

Translation Adriana Candal

05

LEGISLAÇÃO

obrigatórias (manutenção periódica) e as perdas de rendimento do

conjunto motriz. Nesse caso, a energia assegurada (Ea) era com-

pensada para mais e para menos por meio da tarifa de compensa-

ção entre as usinas hidrelétricas que compõem o MRE.

Assim, as PCHs possuíam esse mecanismo de proteção para

venda de sua energia assegurada, com critério de revisão baseado

no Mecanismo de Redução de Energia Assegurada (MRA), o qual, a

cada 5 anos, revisaria a Ea das pequenas centrais hidrelétricas; en-

tretanto, mantendo a base de cálculo na hidrologia de no mínimo

30 anos, revisando as paradas forçadas e obrigatórias.

Com a Portaria, essa metodologia mudou, e as PCHs passam a

ter sua energia revisada após 48 meses e não mais pela hidrologia

e deixam de compartilhar seus riscos hidrológicos com as demais

usinas hidrelétricas do sistema interligado. “Este é um contra-

senso, pois o compartilhamento do risco hidrológico é a principal

justificativa para participação no MRE de usinas não despachadas

centralizadamente”, explica o engenheiro Márcio Severi, da em-

presa ERSA – Energias Renováveis.

A publicação da Portaria no final do ano passado pegou o mer-

cado de surpresa e pode ter comprometido um dos setores mais tra-

dicionais e auto-sustentáveis no cenário energético brasileiro.

Além de ir de encontro às atuais preocupações ambientais, a Porta-

ria pode prejudicar a quem investe em pequenas centrais hidrelé-

tricas. Segundo Márcio Severi, da empresa ERSA – Energias Reno-

váveis, a Portaria surpreendeu negativamente o setor, pois além

de ter imputado ao agente gerador o risco hidrológico, esperava-se

que o tema fosse tratado de forma mais transparente. “Esse tema

estava sendo discutido no âmbito da Audiência Pública nº

049/ANEEL (exclusão de usinas do MRE) e, portanto, seria de se es-

perar que uma nova regulamentação com tamanha importância

(revisão da energia assegurada) também fosse submetida à Au-

diência Pública, garantindo a transparência típica com que é con-

duzida a regulação do setor elétrico pela Aneel”, afirma Severi.

O temor dos investidores é perder a estabilidade de conhecer a

garantia física dos empreendimentos. “Qualquer mudança de re-

gra no meio do jogo é indesejável”, lamenta Cristiano Abijaode

Amaral, vice-presidente da Associação Brasileira dos Investidores

em Autoprodução de Energia (Abiape). “Alterar a forma de cálculo

da garantia física das PCHs pode prejudicar projetos já implanta-

dos e não parece justa ao aplicar uma regra geral. Se existe proble-

ma com algumas PCHs, deve-se analisar caso a caso”, completa.

Antes da Portaria, essa garantia só era revista em situações ex-

Prejuízos ao setor

cepcionais, como interrupção da produção por causa intempestiva.

Agora todas as PCHs terão que passar por essa revisão. “O MME

age certo quando procura coibir práticas desonestas e é justo ao im-

plantar políticas saneadoras ao mercado; porém, neste caso, o que

se questiona é colocar todos os produtores independentes de ener-

gia sob suspeição de más práticas empresariais”, atesta o profes-

sor Geraldo Lúcio Tiago Filho, secretário-executivo do Centro Naci-

onal de Referência em PCHs (CERPCH).

Nesse sentido, Ricardo Pigatto, presidente da APMPE, explica

que a Portaria acaba com a financiabilidade das usinas e traz inse-

gurança institucional ao setor, uma vez que altera, de forma brusca

e radical, regras existentes há muito tempo e que foram capazes de

implantar mais de 2.500 MW em menos de 6 anos, com investi-

mentos de cerca de R$15 bilhões. “Ela gera desorganização nos cri-

térios de financiabilidade, provocando incertezas e, por decorrên-

cia, recusa em aceitar financiar a construção de PCHs, basicamen-

te pela impossibilidade de prever um fluxo de caixa estável para pa-

gamento de amortização e juros, assim como operação e manu-

tenção dos empreendimentos”, lamenta.

Quando se trata da venda de energia, no mercado livre ou no re-

gulado, é fundamental que se tenha uma energia assegurada está-

vel e duradoura para a segurança dos consumidores. E essa Porta-

ria retira exatamente esta estabilidade. “Como o empreendedor po-

derá dar garantias aos empréstimos se não há como se manter a

energia assegurada por todo o período da autorização da central?”,

indaga Tiago.

Desde a publicação da Portaria, a Associação de Pequenos e Mé-

dios Produtores de Energia (APMPE) e a Associação Brasileira dos

Produtores Independentes de Energia Elétrica (Apine), entidades

representativas do setor, estão realizando um estudo com o objeti-

vo de mostrar os impactos das novas regras advindas da Portaria

no mercado de PCHs. Tal estudo será concluído na segunda quinze-

na de março deste ano e deverá ser apresentado ao MME e à Aneel.

“O que esperamos é justamente dar elementos de convicção ao

MME para a revogação da Portaria e a publicação de nova regra,

que seja justa, tanto no sentido da punição aos incorretos, quanto

no benefício aos corretos”, conclui Ricardo Pigatto, presidente da

APMPE.

A PCH & Notícias & SHP News entrou em contato com o Ministé-

rio de Minas e Energia (MME), mas até o fechamento desta edição

não obteve retorno.

Estudo

Desde a publicação da Portaria 463 no final do ano passado, a Associação de Pequenos e Médios Produ-

tores de Energia (APMPE) tem sido bastante atuante no sentido de tentar reverter as novas regras e mini-

mizar os impactos negativos ao setor de pequenas centrais hidrelétricas. Nesse sentido, a APMPE, em con-

junto com a Associação Brasileira dos Produtores Independentes de Energia Elétrica (Apine), encomendou

um estudo com o objetivo de mostrar os prejuízos da Portaria ao setor e os mecanismos de manter o MRE

para PCHs no critério justo da hidrologia. Em entrevista à PCH Notícias & SHP News, o presidente da

APMPE, Ricardo Pigatto, analisa a Portaria 463 e mostra o quão impactante ela é para as PCHs.

“Teríamos muito a colaborar no estudo”Entrevista Ricardo Pigatto, presidente da APMPE

06

LEGISLATION

the statistics of the past 30 years of hydrology, not taking the

forced and mandatory shutdowns (periodic maintenance) and the

efficiency losses of the driving equipment into account. In this

case, the assured energy (Ea) was compensated for more or for

less through the compensation tariff among the hydropower plants

that form the MRE.

This way, the SHPs had this protection mechanism to sell their

assured energy, with a review criterion based on the Assured En-

ergy Reduction Mechanism (MRA), which, every five years, would

review the Ea of the Small Hydropower Plants, but keeping the cal-

culation base on the hydrology of at least 30 years, reviewing the

forced and mandatory shutdowns.

With the law, this methodology changed and the SHPs start to

have their energy reviewed after 48 months and no longer through

the hydrology and stop sharing their hydrological risk with the

other plants of the interconnected system. “This is non-sense,

given that the sharing of the hydrological risk is the main justifica-

tion for the participation of the MRE of the plants that are not sent

in a centralized way”, explains engineer Márcio Severi from the com-

pany ERSA – Energias Renováveis.

The publication of the Law last December caught the market by

surprise and may have undermined one of the most traditional and

self-sustainable sectors of the Brazilian energy scenario. Besides

going against today´s environmental concerns, the Law repre-

sents a threat to those who invest in SHPs. According to Mr. Márcio

Severi the Law caused a negative surprise within the sector, for be-

sides having forced the hydrological risk to the generating agent, it

was expected that the issue was treated in a more transparent way.

“this issue was being discussed in the sphere of Public Hearing

049/ANEEL (exclusion from the MRE) and, therefore, it would be ex-

pected that a new regulation with such importance (review of the

assured energy) would also be submitted to a Public Hearing, as-

suring the typical transparence used by Aneel to conduct the regu-

lations of the electric sector”, says Mr. Severi.

The investors are afraid to lose the stability of knowing the phys-

ical guarantee of the enterprises. “Any changes in the rules during

the game is undesirable”, says Mr. Cristiano Abijaode Amaral, vice-

president of the Brazilian Association of Investors in Self-

production of Energy (Abiape). “Changing the way to calculate the

physical guarantee of the SHPs may harm projects that are already

implemented and it does not sound fair when it is applied as a gen-

Sector losses

eral rule. If there is a problem with some SHPs, each case must be

analyzed”, he says.

Before this Law, this guarantee was only reviewed in special oc-

casions such as the interruption of production due to adverse

causes. Now, all of the SHPs will have to go through this review.

“The MME acts correctly when it tries to stop dishonest practices

and it is fair when it implements measures to organize the market;

but in this case, what is questioned is put all of the independent pro-

ducers of energy under the suspicion of bad entrepreneurial prac-

tices”, says professor Geraldo Lúcio Tiago Filho, executive secre-

tary of CERPCH (National Center of Reference for Small

Hydropower Plants).

In this sense, Mr. Ricardo Pigatto, president of APMPE, explains

that the Law puts an end to the funding of the plants and brings in-

stitutional insecurity to the sector, given that it radically changes

laws that have existed for a long time and that have been able to im-

plement more than 2,500 MW in less than 6 years with investments

of about R$15 billion. “The law generates disorganization in the

funding criteria, causing uncertainties and, consequently, the re-

fusal to fund the construction of SHPs, basically because of the im-

possibility of forecasting a stable cash flow for the payment of the

amortization and the interests, as well as the operation and main-

tenance of the enterprises”, he says.

When the issue is the energy sale in the free or regulated mar-

ket, it is important to have a stable and lasting assured energy for

the security of the consumers. And this law removes exactly this

stability. “How can the entrepreneur give guarantees to the loans if

there is no way to maintain the assured energy all along the autho-

rization period of the plant?” asks Mr. Tiago.

Since the Law was published, the Association of Small and Me-

dium Energy Producers (APMPE) and the Brazilian Association of

Electric Energy Independent Producers (Apine), entities that are

representative of the sector, have been carrying out a study aiming

at showing the impacts of the new rules on the SHP market. Such

study will be concluded in late March and must be presented to the

MME and Aneel. “What we expect is give conviction elements to the

MME to revoke this law and to publish a new rule that is fair, punish-

ing the wrong doers and benefiting the ones that do things right”,

concludes Mr. Pigatto.

A PCH & Notícias & SHP News contacted the Ministry of Mines

and Energy (MME) But there have been no reply so far.

Study

“We would have a lot to contribute towards the study”Interview with Mr. Ricardo Pigatto, president of APMPE

Since Law 463 was published in December 2009, the Association of Small and Medium Energy Producers (APMPE) have been very acti-

ve towards trying to reverse the new rules and mitigate the negative impacts on the sector of Small Hydropower Plants (SHPs). This way,

the APMPE, together with the Brazilian Association of Electric Energy Independent Producers (Apine), ordered a study aiming at showing

the all the harm the Law has brought upon the sector and the mechanisms to maintain the MRE to SHPs using the fair criterion of hydro-

logy. In an interview to the PCH Notícias & SHP News, the president of APMPE, Mr. Ricardo Pigatto, analyzes Law 463 and shows the im-

pacts on the SHPs.

07

LEGISLAÇÃO

- Por que a Portaria 463 é tão prejudicial ao setor de

PCHs?

- O setor de PCHs, em especial a APMPE, tinha conheci-

mento das discussões que estavam ocorrendo entre Aneel e

MME em relação à metodologia para o cálculo de garantia fí-

sica de energia de usinas hidrelétricas?

- Vocês tinham conhecimento do levantamento feito pe-

la Aneel nas 94 PCHs em operação há mais de 5 anos?

- A APMPE participou dessas discussões?

- Como o mercado viu a publicação dessa Portaria?

Esta Portaria retira, após 48 meses de geração comercial, a ba-

se de cálculo hidrológico das PCHs e transforma a Ea [energia asse-

gurada] em um número mutável ano a ano, baseado na energia mé-

dia efetivamente gerada. O malefício só não é maior porque o De-

creto 2.655/2004 protege as PCHs dizendo que a Ea não pode vari-

ar mais de 5% na primeira revisão e mais do que 10% no total. Mas

cabe lembrar que este Decreto não foi fei-

to para proteger as PCHs, mas sim as

UHEs. As PCHs pegaram uma “carona”

nesta proteção, senão as Ea poderiam

sim baixar até o limite das médias efeti-

vamente geradas.

Infelizmente não. Só ficamos sabendo quando a Aneel já havia

concluído o estudo que envolvia 94 PCHs (CGHs) e havia encami-

nhado ao MME, causando um grande desconforto e mal estar ao se-

tor. Com certeza, se tivéssemos sido chamados a colaborar no estu-

do, teríamos buscado os mecanismos necessários para penalizar

os maus empreendedores que estavam (e estão) se beneficiando

do MRE e protegido os bons empreendedores, que operam suas usi-

nas dentro das regras previstas pelo MRE [Mecanismo de Realoca-

ção de Energia] e MRA [Mecanismo de Redução de Energia Assegu-

rada].

Não. Teríamos muito a colaborar no es-

tudo. Lembremo-nos que as PCHs que

operam há mais de 5 anos são aquelas,

em sua maioria, que estavam na lista ane-

xa à Resolução 169/2001, as quais tive-

ram suas Ea baseadas nas informações

dos próprios operadores e não com base em não menos que 30

anos de hidrologia.

Infelizmente não.

Sabíamos que estava em gestação no MME uma Portaria Minis-

terial que alteraria os critérios de MRE para PCHs e buscávamos in-

teragir com o MME na busca de consensar tal critério. A linha geral

do que estava por vir já tinha sido definida no estudo da Aneel e

também sabíamos que estávamos protegidos pelo Decreto na ques-

tão dos 10% de limite máximo para redução. No dia 02 de dezem-

bro de 2009, tivemos uma reunião no MME e obtivemos a informa-

ção que a modificação do critério ainda demoraria e que passaria

por audiência pública. Para nossa surpresa, a Portaria 463/2009 foi

publicada 2 dias depois. O mercado reagiu com muita força na pro-

teção contra os efeitos desta Portaria,

principalmente no que diz respeito à fi-

nanciabilidade das usinas, haja vista que

coloca sobre os empreendimentos a espa-

da da incerteza do fluxo-de-caixa, e, por

consequência, a redução da capacidade

de pagamento dos financiamentos, elimi-

nando a possibilidade de financiar PCHs

por project finance, permitindo financiamento apenas com garan-

tias reais e corporativas, o que retira os pequenos e médios (mas

não menos sérios) empreendedores do mercado.

A APMPE e APINE contrataram a empresa de consultoria PSR,

renomada e qualificada para fazer o estudo em questão, que de-

monstrará os malefícios da Portaria, assim como mecanismos de

manter o MRE para PCHs no critério justo da hidrologia, sem prote-

ger indevidamente aqueles que operam deficientemente suas usi-

nas. Este estudo deverá estar concluído na segunda quinzena de

março/2010 e será apresentado ao MME e à Aneel, inclusive no âm-

bito da Audiência Pública 049/2009, que tem como objeto a exclu-

são de PCHs do MRE.

Sim, sem dúvidas. O que esperamos

com este estudo é justamente dar ele-

mentos de convicção ao MME para a revo-

gação da Portaria e a publicação de nova

regra, que seja justa tanto no sentido da

punição aos incorretos quanto no benefício aos corretos. O que não

pode permanecer é a adoção deste “remédio” que, ministrado na

dose errada na busca de punir os maus, está matando a todos.

Com bom senso e interagindo de forma amistosa como está acon-

tecendo, juntos – Aneel, MME e agentes do setor - buscaremos a

melhor solução, sem comprometer o futuro desta forma de gera-

ção de energia elétrica tão necessária ao desenvolvimento do Bra-

sil.

- Como está o andamento do estudo, desenvolvido pela

APMPE, sobre os impactos desta Portaria ao setor?

- Há a possibilidade de alterar es-

sa Portaria?

“Só ficamos sabendo quando a Aneel jáhavia concluído o estudo que envolvia

94 PCHs (CGHs) e havia encaminhado aoMME, causando um grande desconforto

e mal estar ao setor.”

“O que não pode permanecer é a adoçãodeste “remédio” que, ministrado na

dose errada na busca de punir os maus,está matando a todos.”

Foto

: M

ateu

s Ric

ardo

08

LEGISLATION

PCH Notícias & SHP News: Why is Law 463 so harmful to

the SHP sector?

PCH Notícias & SHP News: Did the SHP sector, especially

the APMPE, know about the discussions that were happe-

ning between Aneel and the MME in relation to the metho-

dology for the calculation of the physical energy of the

hydropower plants?

PCH Notícias & SHP News: Did you know about Aneel's

study on 94 SHPs operating over five years?

PCH Notícias & SHP News: Did

the APMPE participate in those dis-

cussions?

After 48 months of commercial generation, this law removes

the base of hydrological calculation of the SHPs and transforms the

Ea (assured energy) into a changeable number year by year, based

on the medium energy that was effectively generated. The harm is

not bigger because Decree 2655/2004 protects the SHPs saying

that the Ea cannot change more than 5% in the first review and mo-

re than 10% altogether. It is important to

remember that this Decree was not writ-

ten to protect the SHPs, but the large

hydropower plants (UHEs). The SHPs got

a “ride” in this protection. Otherwise the

Ea could go as low as the medium energy

effectively generated.

Unfortunately, we did not. We only knew about this when Aneel

had already finished the study that involved the 94 SHPs (CGHs)

and sent it to the MME, causing significant discomfort within the

sector. Certainly, if we had been invited to collaborate with the

study, we would have looked for the necessary mechanism to pena-

lize the bad entrepreneurs that were (and still are) benefiting from

the MRE and protect the good ones, who operate their plants under

the rules forecast by the MRE (Energy Reallocation Mechanism)

and MRA (Assured Energy Reduction Mechanism).

No. We could have collaborated a lot. It is important to remem-

ber that most of the SHPs that have been operating over five years

are those that were in the list attached to Resolution 169/2001; the

ones whose Ea were based on the information of the operators

themselves, not based on the 30-year hydrology.

Unfortunaly not.

PCH Notícias & SHP News: How did the market see the pu-

blication of this Law?

PCH Notícias & SHP News: How is the study, developed

by APMPE, on the impacts of this Law on the sector?

PCH Notícias & SHP News: Is there a possibility of chan-

ging this Law?

We knew that the MME was conceiving a Ministerial Law that

would change the MRE criteria for SHPs and we tried to interact

with the MME for the search of of a consensual criterion. The gene-

ral line of what was about to come had already been defined by Ane-

el's study and we also knew that we were protected by the Decree

regarding the issue of the maximum limit of 10% reduction. On De-

cember 2nd, 2009, we had a meeting at

the MME and we received the information

that the change in the criterion would still

take some time and would be submitted

to a public hearing. For our surprise, Law

463/2009 was published 2 days after-

wards. The market reacted powerfully in

relation to the protection against the effects of this Law, mainly re-

garding the funding of the plants, given that the Law creates uncer-

tainties in relation to the cash flow and, consequently, the reducti-

on in the capacity to pay the loans, eliminating the possibility of fun-

ding SHPs through project finance, allowing funding only with real

and corporative guarantees, which removes small and medium

(but not less serious) entrepreneurs from the market.

The APMPE and APINE hired the consultancy company PSR,

well-known and qualified to do the study that will show the negati-

ve points of the Law, as well as mechanisms to keep the MRE for

SHPs within the fair criterion of the hydrology without protecting

those that do not operate their place correctly. This study might be

concluded by the end of March/2010 and will be presented to the

MME and Aneel, including the scope of the public hearing

049/2009, whose objective is the exclusion of SHPs from the MRE.

Absolutely. The expectation we have with this study is to give

conviction elements to the MME to revoke this law and to publish a

new rule that is fair, punishing the wrong doers and benefiting the

ones that do things right. What cannot re-

main is the adoption of this “remedy”

that if the wrong dose is given to punish

the bad, it will kill us all. With common

sense and interacting in an amicable

way, as it is going on, together – Aneel, MME and agents of the sec-

tor – we will find the best solution without compromising the future

of this sort of electric energy generation, which is so important for

the development of the country.

“What cannot remain is the adoption ofthis “remedy” that if the wrong dose is

given to punish the bad, it will kill us all.”

“We only knew about this when Aneelhad already finished the study that

involved the 94 SHPs (CGHs) and sent itto the MME, causing significantdiscomfort within the sector.”

09

OPINIÃO

As mudanças climáticas no contexto do planejamento de novas PCHs

Os investidores deverão considerar as oportunidades e riscos associados à regulamentação da Política

Nacional de Mudança do Clima e das Políticas Estaduais de Mudanças Climáticas.

Por Decio Michellis Jr.

A cúpula de Copenhague (COP-15) desmoronou sem conseguir

um tratado justo, ambicioso e legalmente vinculante, dando lugar

ao Acordo de Copenhague, um acordo político, ao invés de um tra-

tado sujeito a assinatura - mandatório virou apenas declaratório.

A COP-16, em Cancún no México promete ser ainda mais frus-

trante, sem chances de um acordo multilateral, onde devem preva-

lecer os interesses econômicos nacionais dos 192 países, resultan-

tes da combinação entre segurança energética e novos negócios

baseados em soluções de baixo carbono.

A Política Nacional de Mudança do Clima (Lei Nº. 12.187/09)

perdeu a chance de incentivar as PCHs, em razão do veto presiden-

cial ao Art. 10º, alegando que as diretrizes do dispositivo desconsi-

deram a possibilidade de utilização de energia produzida a partir de

centrais hidrelétricas que poderia fragilizar a confiabilidade e a se-

gurança do sistema energético nacional.

Ainda assim, as iniciativas relativas a reduções de emissões em

soluções de baixo carbono continuam sendo uma prioridade de in-

vestimentos no Brasil e no mundo, incluindo as PCHs.

O que tudo isso significa para os empreendedores?

i. Os investidores deverão considerar a ponderação sistê-

mica de riscos (revisão das políticas energética e fiscal, majoração

dos custos dos empreendimentos; aumento da carga tributária pe-

la criação de ecotaxas, etc.) e oportunidades (incentivos fisca-

is/desoneração tributária; priorização e menores taxas de juros

em financiamentos públicos; ampliação do prazo de renovação de

licenças ambientais; criação de um Mercado de Permissões, etc.)

associados à regulamentação da Política Nacional de Mudança do

Clima e das Políticas Estaduais de Mudan-

ças Climáticas.

ii. Que devem analisar com cuida-

do novos investimentos em projetos de

MDL – Mecanismo de Desenvolvimento

Limpo, para a geração de créditos por Re-

duções Certificadas de Emissões – RCEs,

uma oportunidade de geração de receita

não operacional na operação de PCHs,

frente ao fim do protocolo de Quioto em

2012 e incertezas do mercado de carbono;

iii. Necessidade de maior capacitação para lidar com ques-

tões complexas quanto à regulação global sobre mudanças climáti-

cas, mecanismos jurídicos para a proteção da saúde humana e am-

biental, de defesa do consumidor e de demais interesses difusos,

maior controle social nos processos de licenciamento ambiental,

metas de eficiência e desempenho ambiental.

A (pre)ocupação é estar a frente em estratégias e cuidados no

planejamento de novas PCHs no contexto das mudanças climáti-

cas. Por mais vantagens comparativas que as PCHs apresentem

em relação às outras fontes de energia elétrica, não estão imunes

aos conhecidos problemas que envolvem a geração de energia elé-

trica, incluindo a frustração de receitas pela potencial redução na

produção de energia por aumento do intemperismo climático. A so-

lução reside num conjunto integrado de iniciativas, gestões, legis-

lação, visão solidária e conhecimento técnico.

Secretário executivo do Comitê de Meio Ambiente da Associa-

ção Brasileira de Concessionárias de Energia Elétrica (ABCE) e dire-

tor de energia do Departamento de Infraestrutura da FIESP - Fede-

ração das Indústrias do Estado de São Paulo.

Foto

: Arq

uiv

o C

ERPC

H

10

OPINION

Climatic changes within the scenario of new SHP planning

Investors must consider the opportunities and risks associated with the regulation of the National Policy for

Climatic Change and the State Policies for Climatic Changes.

of a Permission Market, etc..) associated with the regulation of the

National Policy for Climatic Changes and the State Policies for Cli-

matic Changes.

ii. They must carefully analyze the new investments in CDM

– Clean Development Mechanism for the generation of credits due

to Certified Emission Reductions – CERs, an opportunity to gener-

ate non-operational revenue in the operation of SHPs, facing the

end of the Kioto's Protocol in 2012 and the carbon market uncer-

tainties;

iii. The need of better qualification to deal with complex is-

sues regarding the world's regulation on climatic changes, legal

mechanisms for the protection of human and environmental

health, for the defense of the consumers and other interests, a

better social control in the environmental licensing processes, envi-

ronmental performance and efficiency goals.

The concern is to be ahead in terms of strategies and the careful

planning of new SHPs in the scenario of climatic changes. It does

not matter the comparative advantages SHPs have against other

sources of electric energy, they are not immune against the well-

known problems that involve electric energy generation, including

the frustration of revenues because of the potential reduction in en-

ergy production caused by climatic adversities. The solution lies in

a set of interconnected initiatives, managements, legislation, sym-

pathetic view and technical knowledge.

The United Nations Climate Change Conference, held in Copen-

hagen (COP-15) fell apart without a fair, ambitious and legally bind-

ing agreement. Instead it gave place to the Copenhagen Accord, a

political agreement instead of an agreement submitted to signa-

tures – from mandatory it became declaratory.

COP-16, in Cancun, Mexico, promises to be even more frustrat-

ing without the chance of a multilateral agreement, where the na-

tional economic interests of the 192 countries must prevail, result-

ing from the combination between energy security and new trades

based on low carbon solutions.

The National Policy for Climatic Change (Law 12187/09) lost its

chance of encouraging SHPs due to the presidential veto to Article

10, saying that the guidelines do not consider the possibility of us-

ing energy produced out of hydropower plants that could weaken

the reliability and the security of the national energy system.

Still, the initiatives regarding the reductions in the emissions in

low carbon solutions continue to be the priority of the investments

in Brazil and in the world, including SHPs.

What do these all mean to the entrepreneurs?

i. The investors must consider the systemic reckoning of

risks (review of the energy and fiscal policies, rise in the costs of

the enterprises, rise in the tributary charges due to the creation of

“ecotaxes”, etc.) and opportunities (fiscal incentives/tributary re-

duction, prioritizing and lower interest rates in public funding, in-

crease in the deadlines to renew environmental licenses, creation

Executive secretary of the Environmental Committee of the Bra-

zilian Association of Electric Energy Concessionaires (ABCE) and

Energy director of the Department of Infra-structure of – Associati-

on of Industries of the state of São Paulo.


11

ARTI

GOS

TÉCN

ICOS

TECH

NICA

L ART

ICLE

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Technical Articles Seccion

COMPUTATION OF VELOCITIES AND PRESSURES ON BLADE OF PUMP-TURBINE RUNNER

Lecturer Dr. Eng. ANTON IOSIF, Prof. Dr. Eng. IOAN SARBU

FRICTIONAL FLOW IN A PELTON TURBINE AND THE METHOD OF FLOW CALCULATIONS

Dr. Ing. Zh. Zhang

MEASUREMENT OF PERIODIC FLOW FIELD IN A RADIAL DIFFUSER PUMP BY PIV AND LDV METHODS

Jianjun FENG, F. -K. BENRA, H. J. DOHMEN

OS INDICADORES DE QUALIDADE AMBIENTAL NO ÓRGÃO ESTADUAL DE CONTROLE AMBIENTAL DO ESTADO DE

SÃO PAULO

Luiz Carlos Corrêa, Caroline Alves Galharte, Maribel Santos Roque de Oliveira

UMA ANÁLISE DO CENÁRIO POLÍTICO E REGULATÓRIO BRASILEIRO DAS PCHS NO BIÊNIO

Prof. Dr. Geraldo Lúcio Tiago Filho, MSc. Camila Rocha Galhardo, Adriana de Cássia Barbosa

14

18

26

31

37

Classificação Qualis/Capes

B5ENGENHARIAS IIIINTERDISCIPLINARENGENHARIAS I

Áreas de: Recursos HídricosMeio AmbienteEnergias Renováveis e não Renováveis

13

ARTIGOS TÉCNICOS

COMPUTATION OF VELOCITIES AND PRESSURES ON BLADEOF PUMP-TURBINE RUNNER

Lecturer dr. eng. ANTON IOSIFProf. dr. eng. IOAN SARBU

1

2

cade presented in (Iosif 1998). The NP205 profile which is part of

the bladeD’s structure has a skeleton made of quadratic polynom

and a four digit NACA profile thicknes functions.

Equation for relative rotational motion on the stream surface.

The fluid flow in a Francis type runner is considered nonviscous and

incompressible. The crossing of the stream surface with the runner

blades in functioning as a pump will determine a radial-axial casca-

de with profiles represented in Fig. 1.

If we consider the relation between the absolute velocity , the

relative velocity and which represents the peripheral velocity ,

the absolute motion of the ideal fluid being considered potential as

well as introducing the Oq q q orthogonal curvelinear coordonate

system will lead to the obtaining of the stream surface motion equa-

tion (Carte 1987, Iosif 1998):

Where:

in which: , are the relative flow velocity components of the

motion on the stream surface, the angular velocity, the radi-

2 NUMERICAL MODEL

1 2 3

w w(1) (2)

ABSTRACT

It is well known, that the fluid motion in reversible hydraulic machinery elements is a complex three-dimensional problem. In this pa-

per it is developed an explicit two-dimensional finite element model for the simulation of the flow velocity and pressure distributions on bla-

de of the Francis type reversible radial-axial hydraulic machine’s runner, in the hypothesis of ideal incompressible fluid and the relative ro-

tational motion. The proposed numerical model was applied for a reversible radial-axial hydraulic machinery functioning as a pump. Also,

the blade’s design is obtained in the perpendicular plane on the axis of the model runner. The blade has the basic profile NP205. This profile

has a quadratic equation which defines its skeleton and its thickness function is that of a NACA profile with a maximum relative thickness

of five percent.

KEY WORDS: reversible hydraulic machines, radial-axial profile cascades, finite element method, velocity and pressure distributions,

two-dimensional numerical model, computer program.

1“Politehnica”University of Timişoara, Department of Building Equipments2“Politehnica”University of Timişoara, Department of Building Equipments, [email protected]

FIGURE 1 – Radial-axial cascade on the stream surface

P� 0R

� ��

� �

01

02

1

2

1

01��

PfRRq

wwRR

q

2

12

12

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�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

��

dz

dR

dz

dRf PP �

(1)

(2)

vw u

1 INTRODUCTION

At it is well known, when fluid motion in the reversible hydraulic

machinery elements is a complex three-dimensional problem

(Anton 1979, Dring et al. 1982, Kolšek et al. 2006, Naidu 1990,

Novac and Hearsey 1977).

Calculations of three-dimensional flow in rotating and statio-

nary blade passages of turbomachinery are approximated by assu-

ming that the three-dimensional flows can be represented by sepa-

rate, nearly orthogonal, two-dimensional flows (Abdallah and

Henderson 1987).

According to the authors, the Finit Element Method (FEM) al-

lows the transformation of the three-dimensional problem of fluid

motion in the reversible hydraulic machines (pump-turbines) run-

ner in to a simpler two-dimensional problem, in the hypothesis of

ideal incompressible fluid. For this purpose the following stages are

recommended:

a) The axisymmetric potential motion is solved for a given do-

main that permites the determination of the hydrodinamic field and

also the velocity and pressure distributions along the streamlines.

b) It is studied the fluid motion around radial-axial profile cas-

cades disposed on the stream surfaces.

The relative fluid motion around radial-axial profile cascades is

rotational. In order to determine this motion, the conformal map-

ping of the domain on the stream surface in an associated plane

was used as well shown by Carte (1987) and Abdallah and

Henderson (1987).

The crossing of the stream surface with the runner blades gene-

rates a radial-axial cascade of profiles. Because the stream surface

is deployble into a plane surface it is conformally mapped into an as-

sociated plane (Prasil) and the radial-axial cascade in a linear on.

The determination of the motion in this plane was made by solving

a boundary – value problem for the differential equation for the

stream function , obtaining the velocity and pressure field in the

associated plane. Next, the results were transposed to the stream

surface.

The numerical model was applied to the pump radial-axial cas-

14

�

�

ARTIGOS TÉCNICOS

us coresponding to the origin of curvelinear coordinates system,

and , the axial cordinates and radius, variables in the case of the

axisymmetric motion.

Conformal mapping of the radial-axial cascade. Because equa-

tion (1) is not useful for the numerical calculation, there is a need

for the following change of variables (x; y):

Equations (3) carrie out the geometric transformation of the

stream surface in the associated plane and of the radial-axial cas-

cade into a linear one. In numerical computation accomplished in

associated plane where the linear cascade is found, as shown in

Fig. 2 are used the following dimensionless variables:

where:

in which: is the dimensionless arc coresponding to the origin O

(Fig. 1), the dimensional axial extension of the analysis doma-

in, and the length of cascade chord in the associated plane obta-

ined through the dimensionlles way of deeling with problem in the

stream function solved of the axisymmetric motion.

Solving the dimensionless differential equation for stream func-

tion in associated plane. In the associated plane, taking into ac-

count equation (1) it has been deduced the following differential di-

mensionless equation for the stream function in this plane:

Where:

and is thickness function of the variable fluid layer.

Differential equation (7) is solved with the FEM, if we take into

z R

FIGURE 2 - Analysis domain from the associated plane

fdr

dz

dr

dzP P

� �

�

�

�

�

�

� �

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

�

2 1

21

2

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� �h x �

11

0

0

1

dqRRx

q�

�� y q�

2; (3)

(4)xx

L�

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��y

y

L�

�

��

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s

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1

0

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y r� �

� 0�;

;

axax L

Rr

L

Rr ��

�� 00

(5)

(6)

(7)

(8)

�

0s

L�

axL

�

�

�

�

acount the analysis domain shown in Fig. 2 and the following boun-

dary conditions:

where is the cascade step from associated plane, the exter-

nal normal to boundary, and the angle between relative and pe-

ripheral velocity.

The function can be globally appoximated on by:

If the Galerkin method is applied to equation (7), which is inte-

grated by parts and (10) is kept in mind we arrive to the global

system:

where is the number of global nodes, and the cofficients and

free terms are expressed by:

For the finite element a local linear system can be analogi-

cally written and is crossing from the local system to the global one

is achieved with Booleane matrix (Chung 1978). The results from

the plane are transposed on the stream surface using the relations

below:

obtaining the velocity and pressure distributions ( , ) on

the profile from the radial-axial cascade, namely on the reversible

runner blades. The dimensionless velocity has the expresion:

where is the dimensionless velocity computed in the associated

plane, the dimensionless velocity upward the linear cascade,

and the dimensional meridional velocity corresponding to the

“ “ origin of the curvelinear coordinate system.

A computer program has been elaborated on the basis of the nu-

merical model developed. It was realized in the FORTRAN

O

15

KG,OBon

KG,OBon

HGon

ABon

KOon

IJon0

,

0,

0

��

��

�

�

��

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HIJA

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c

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nn

t

ctgctgn

ctgctgn

t

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�

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��Ω

��

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GFD ,1,; ��

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xhΩd

y

a

y

a

x

a

x

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��

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eΩ �

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��

� wRRw 1

0

� �w

� �p

w �

ww

wAM

�

�

��

w�

w AM�

vm 0

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

ARTIGOS TÉCNICOS

programming language, for IBM-PC compatible microsystems.

Numerical simulation of flow velocity and pressure distributi-

ons. The proposed computational model was applied for a reversi-

ble radial-axial hydraulic machinery functioning as a pump which

following fundamental characteristics:

The number of runner blades is and maximum relative

thickness of profile is = 0.5. Thickness function of the variable

fluid layer is expressed as follow:

Figure 3 shows computational grids for linear cascade of

associated plane. Analysis domain is discretized in a number of 209

linear isoparametrical finite elements and in a number of 240 glo-

bal nodes.

The flow velocity and pressure distributions on the reversible

runner blade are simulated with the computer program for the me-

dium stream surface generated by the streamline =0.6 and re-

presented in Figs 4 and 5. This representation was made along

the dimensionless loxodrome.

2 .3 RESULTS OF COMPUTATIONAL MODEL

APPLICATION TO A PUMP-TURBINE

d/l The Fig. 4 and 5 show that on the intrados (pressure side) and

the extrados (suction side) of the blade, for the maximum velociti-

es =1.48, respectively =1.42, we have the corresponding

minimum pressures = –0.9, respectively = –0.5. This pro-

wes that the sensitivity to cavitation is greater at the entrance of

the fluid flow in pump runner.

Design of the reversible runner blade. The achieve the design of

the model runner blade it is necessary to determine the profiles cor-

responding with the five linear cascades from the associated

plane (Fig. 6) taking into account relations (4) and the fact that the

basic profile . These linear cascades correspond to the radi-

al-axial cascades disposed on the stream surfaces given by the stre-

amlines = 0.1; 0.3; 0.6; 0.8; 1.0, corresponding to the hydrodi-

namic field (Iosif 1998, Iosif and Sârbu 2006).

The profiles disposed on the stream surfaces are projected on

the plane perpendicular to the turbomachine axis ( ). These

are crossed by axial semiplanes having a 10º step. Their crossings

with the intrados “ “ and extrados “ “ of the profiles are represen-

ted in the meridian plane (Fig. 7). The crossings with perpendicular

planes (having a 10 mm step) to the OZ axis allow to accomplish

the level lineas (1 , …14 ), (1 , …14 ), representing the design of

the model blade (Fig. 8). To mention is the fact that axial extension

of runner model = 203 mm.

NP 205

XOY OZ

i e

i i e e

16

� � 998.017.027.767.3838.8174.572345

��

�� xxxxxxh

x o y� �

FIGURE 3 - Discretization of analysis domain

�

�

�

LOXL

FIGURE 4 - Velocity distribution on the runner blade

FIGURE 5 - Pressure distribution on the runner blade

� �w

� �w

� �p

� �p

x o y� �

�

�

FIGURE 6 - Linear cascades

(17)

ARTIGOS TÉCNICOS

3 CONCLUSIONS

The developed numerical model allows a complex and comple-

te solving of the incompressible fluid motion around mobile radial-

axial cascades of variable breadth whith applications to Francis

type radial-axial turbomachine runners.

There has been described a methodology of obtaining the de-

sign of the model runner blade, which easily allows the achieve-

ment of the reversible hydraulic machinery blade design.

The elaborated computer program allows an analysis of the ve-

locity and pressure fields on the boundary of the profile forming the

radial-axial cascade. Analysis of the local pressure minima as well

as of the zones in which they occur allows modifications of the cas-

cades geometry in order to obtain the runner blades optimization.

The proposed computational model can serve as guidelines to

supplement existing procedures of turbomachine runner blades de-

sign.

4 REFERENCES

[1] ABDALLAH, S. and HENDERSON, R.E. (1987). Improved ap-

proach to the streamline curveture method in turbomachiney,

ASME Journal of Fluids Engineering, vol. 109, no. 3, pp.213-217.

[2] ANTON, I. (1979). Turbine hidraulice, Editura Facla,

Timisoara.

[3] ARAKAWA, C., MATSUO, Y. and KUBOTA, T. (1990).

Numerical simulation of Francis runner using pseudocompressibi-

lity, Proceding of XV IAHR Symposium, vol. C1, pp. 1-10, Belgrade,

Yugoslavia.

[4] BILLDAL, J.T., ANDERSSON, H.I., BREKKE, H. and HOLT, B.

(1994). A study on nonstationary flow effects in a Francis turbine

runner caused by the guide vane effects, Proceedings of XVII IAHR

Symposium, vol. J2, pp. 1161-1171, Beijing, China.

[5] CARTE, I. N. (1987). Determination of the incompressible

fluid motion round radial-axial profile cascades through the finite

element method, Mécanique Appliquée, tome 32, nr.6, pp. 639-

649.

[6] CHUNG, T.J. (1978). Finite Element Analysis in Fluids

Dynamics, Mc Graw-Hill, New York.

[7] DRING, R.P., JOSLYN, H.D., HARDIN, L.W. and WAGNER,

J.H. (1982). Turbine rotor-stator interaction, ASME Journal of

Engineering Power, vol. 104, pp. 729-742.

[8] FERZIGER, J. and , M. (1999). Computational met-

hods for fluid dynamics, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg,

Germany.

[9] IOSIF, A. (1998). Radial-axial reversible hydraulic machi-

nery, PhD Thesis, Faculty of Mechanical Engineering, Politehnica

University of Timisoara, Timisoara, Romania (in Romanian).

[10] IOSIF, A. and SÂRBU, I. (2006). Simulation of axisymme-

tric motion in Francis reversible runner, Proceedings of VII

International Conference on Hydroscience and Engineering, vol. 1,

pp. 291-297, Philadelphia, USA.

[11] MURAKAMI, M., KIKUYAMA, K. and ASAKURA, E. (1980).

Velocity and pressure distributions in the impeller passages of cen-

trifugal pump, ASME Journal of Fluids Engineering, vol. 102, no.4,

pp. 420-426.

[12] KOLŠEK, T., DUHOVNIK, J. and BERGANT, A. (2006).

Simulation of unsteady flow and runner rotation during shut-down

of an axial water turbine, Journal of Hydraulic Research, vol. 44,

no. 1, pp. 129-137.

[13] NAIDU, B.S.K. (1990). Computerised design development

and model testing of a high head Francis turbine runner,

Proceedings of XV IAHR Symposium, vol. Q4, pp. 1-11, Belgrade,

Yugoslavia.

[14] NOVAC, R.A. and HEARSEY, R.M. (1994). A nearly three-

dimensional intrblade computing system for turbomachinery,

ASME Journal of Fluids Engineering, vol. 99, no. 3, pp. 154-166.

[15] TIMOUCHEV, S.F. and ILLICHOV, K.P. (1995). 2D numeri-

cal simulation of unsteady pressure field in centrifugal pumps,

Proceedings of Int. INSE Symposium, vol. 3, Lyon, France.

PERIĆ

17

FIGURE 7 - Profile crossings with axial semiplanes

FIGURE 8 - Level lineas of model blade

FRICTIONAL FLOW IN A PELTON TURBINE AND THEMETHOD OF FLOW CALCULATIONS

ARTIGOS TÉCNICOS

Dr. Ing. Zh. Zhang1

ABSTRACT

The frictional flow in the rotating buckets of a Pelton turbine has been considered analytically for two special cases: the lateral

flow along the path of constant circumferential velocity and the longitudinal flow with varying circumferential velocity. For the first flow

form, the additional concept regarding the flow losses and dissipation in the flow has been accounted for to complete the existing flow fric-

tion theorem. For the longitudinal flow in the rotating buckets detailed analyses have been performed to confirm the influences of centrifu-

gal, Coriolis, frictional and inertia forces on the power exchange between water and rotating buckets. Because the flow of this form along

the bucket surface could not be integrated mathematically, the calculation algorithm by means of spreadsheet method has been presen-

ted. For both flow forms the flow friction has been again confirmed to be most effective in affecting the hydraulic efficiency. Because the

flow mechanism in the rotating buckets of a Pelton turbine has been extensively worked out, direct calculations of combined flows of other

forms become highly possible, for instance in using the spreadsheet, and can be considered at least as a best available alternative to the

computational fluid dynamics (CFD).

KEY WORDS: Frictional flow, computational fluid dynamics (CFD) and Pelton turbine.

1 INTRODUCTION

1.1 PELTON TURBINES AND INVESTIGATIONS

Pelton turbines have been in use for over 100 years since their

invention at the end of the nineteenth century. The objectives dealt

with in the hydraulic design of Pelton turbines mainly consist of the

jet flows from injectors, the interaction between the jet and rota-

ting buckets of the Pelton wheel as well as the relative flow in the

bucket. Relating to these aspects, improvements on Pelton turbi-

ne hydraulics till now have been achieved mostly by the expe-

rimental methods. Measurements of the jet for instance have been

performed mainly by the photographic method and the method by

means of pressure tubes [1, 2]. A great progress in describing the

jet flow dynamics was made at the beginning of the new century, as

both theoretical and experimental investigations were intensively

carried out based on laser applications in the jet flow measure-

ments [3, 4]. Main results of corresponding experimental investi-

gations have been summarized in [5]. On the state of the art of

such experimental investigations, both the jet flow with the free

surface and its generation mechanism have been almost comple-

tely understood.

In the hydraulics of Pelton turbines, the jet-bucket interactions

as well as the water sheet flow in the rotating buckets represent the

key process of the power conversion. Because this process is highly

complex and the flow itself is hardly accessible, there have been ne-

arly no any reasonable investigations on such flows. Since long ti-

me the analysis made in [6] seems to be the only attempt to theo-

retically reveal the jet-bucket interactions and the associated

hydraulic losses. Experimental investigations have been mainly res-

tricted to the quantitative measurements of the pressure distribu-

tion on the bucket surface either in the rotating or non- rotating

buckets [7-9]. It should be mentioned that the flow dynamics in a

non-rotating bucket is not comparable with the real flow dynamics

in a rotating bucket. When the computational fluid dynamics (CFD)

has been widely applied at about the end of last century to simulate

the flows in the Pelton turbine, both the free surface jet and the

flow in the rotating buckets could be mapped within certain accu-

racy, as can be found for instance in the publications [10-13]. The

numerical simulation of complex flows as in Pelton turbines, howe-

ver, still needs the help of experimental validations. The most sig-

nificant weakness of the CFD method is that the method is unable

to reveal the inherent and the detailed mechanism of the power

conversion taking place in a Pelton turbine. Because of this and also

of varieties of applied turbulence models, calculation results usu-

ally could not be validated by themselves. The existence of the free

surface of the flow and singularities at the solid edges additionally

complicate computational simulations. Especially assuming the

free surface of flows as the finite region of the two-phase homoge-

neous model massively affects the calculation accuracy. In additi-

on, because of the lack of measurements of flows in the rotating

bucket, CFD simulations could not be validated directly.

Advanced flow dynamic analysis in the hydro-mechanics of

Pelton turbines has been carried out during the last years [14-18].

The introduction of the so-called invariance equation and the initia-

tion of the jet layer method to describe the relative flow in the rota-

ting buckets, enormously contribute to the simplification of flow cal-

culations. The basic investigation to the effect of flow frictions in

the rotating buckets on the system efficiency of a Pelton turbine

has led to the establishment of the flow friction theorem (FFT) [16,

17]. The application of FFT on a calculation example showed that

the flow friction in the rotating buckets of a Pelton turbine is the

most significant reason for the drop of hydraulic efficiency in the

turbine system. This result suggests that further investigations re-

garding the hydraulic efficiency in a Pelton turbine have to consider

the effect of flow frictions.

In actual fact, Pelton turbines can be designed nowadays to re-

ach a hydraulic efficiency above 90%, based on experimental in-

vestigations and practical operations. The further enhance-

ment in the hydraulic performance of Pelton turbines, however, is

only possible if any improvement potentials in the flow can be iden-

tified and the method for their quantifications is available. Because

Grimsel Hydro, Oberhasli Hydroelectric Power Company (KWO)e-mail: [email protected]

18

ARTIGOS TÉCNICOS

both the experimental and numerical methods are unable to con-

duct this fine improvement on the flow, the available way is pro-

bably the analytical method with which the real flow in the rotating

bucket can be detailed for more understanding.

1.2 SUBJECT OF THE PRESENT PAPER

2 BASIC EQUATIONS

In specifying the hydraulic performance of a Pelton turbine, it is

always interesting to know the final effect of flow interactions

on the hydraulic efficiency. This interest primarily requires the

determination of both the efficiency drop arising from the flow fric-

tions and the exit loss associated with the kinetic energy remaining

in the exit flow out of the buckets. In reality, the flow in the rotating

bucket is generally irregular and hence no simple solutions can be

obtained. It can be, however, expected that for special flow forms

the flow interactions and the associated effect on the hydraulic effi-

ciency can be accurately characterised. In deriving the flow friction

theorem in [16, 17] the lateral flow along the path of constant cir-

cumferential velocity in the rotating bucket (U=const) has been as-

sumed. This special flow form dominates in the operation of a

Pelton turbine. Another special flow form is the longitudinal flow

from the bucket cut-out towards the bucket root. It is of great rele-

vance to find out the common properties as well as the difference

between these two flow forms. Based on this comparable knowled-

ge the flow dynamics of other irregular flow forms can be well esti-

mated, without having to calculate the detailed flow in the rotating

bucket.

For this purpose and as the main subject of the present paper,

the additional concept regarding the flow losses and dissipation in

the lateral flow with constant circumferential velocity will be firstly

accounted for, aiming to complete the existing flow friction theo-

rem (FFT). More effort will then be applied to describe the radial

flow and to quantify the effectiveness of centrifugal, Coriolis and

inertia forces as well as the frictional force. Because of difficulties of

performing the integration calculations the method of using spre-

adsheet and the calculation procedure will be presented.

The calculation method presented in the current paper is based

on the maximum application of fluid dynamics of Pelton turbines,

as this fluid dynamics with corresponding laws has been extensi-

vely developed in the last few years [14-18]. Because calculations

do not require any hypothesis such as the turbulence model and

the two-phase homogeneous model for the free surface of water

flow, calculation results can be considered to be validated by them-

selves. This represents again the greatest advantage against the

numerical simulation by CFD, at least as a well available alternative

to the complex numerical simulations. This will be demonstrated

by directly calculating the real flow in the rotating bucket.

In addition, detailed calculations of influences of centrifugal

and Coriolis forces on the flow in the rotating bucket will give a refe-

rence, whether the relative flow in the rotating bucket could be ap-

proximated by the comparable flow in a fixed bucket. Pressure mea-

surements in a fixed bucket have been performed in some investi-

gations [19], however without quantitatively validating the com-

parability with the flow in the rotating bucket.

On the principle of converting hydraulic energy into the mecha-

nical energy, Pelton turbines are also known as the impulse turbi-

nes, as the power conversion takes place by the jet impact on the

rotating buckets. The hydraulic performance of a Pelton turbine the-

refore initially depends on the relation between the jet speed and

the rotational speed of the Pelton runner. For describing this relati-

on quantitatively, the so called specific circumferential velocity is

defined according to Fig. 1 by:

It represents the most important parameter in both the design

and the operation of a Pelton turbine.

In dependence on the specific circumferential velocity defined

in Eq. (1), the hydraulic efficiency of a Pelton turbine is basically re-

presented in the form:

This well-known expression is initially obtained from the jet in-

teraction with a straight-moving bucket in which frictionless

flow is assumed [15]. From this equation the maximum hydraulic

efficiency is achieved at 0.5 In the praxis of designing and ope-

rating a Pelton turbine however the specific circumferential velo-

city has always been specified to be within 0.45 to 0.48 for achie-

ving the maximum hydraulic efficiency. One reason for this para-

meter setting differing from 0.5 has been confirmed by fulfilling

the so called coincidence condition which implies that to each jet

instantaneously and in average two buckets undergo the jet impact

[14 15].

k

k

m

m

= .

, ,

,

=

,

,

Fig. 1 - Arrangement of the jet to the rotatingbuckets of a Pelton turbine

=UmkmC0

(1)

ηh =2km(1−km)(1–cos β2) (2)

19

In reality, Eq. (2) with its difference to 100% only accounts for

the unexploited kinetic energy which is involved in the outlet flow

out of the bucket. The efficiency loss related to this unexploited ki-

netic energy is known as the exit loss. According to the de-

tailed calculations made in [14, 15] for frictionless flows, this type

of efficiency loss reads only about 1%.

The centrifugal and Coriolis forces acting on a unit mass of the

flow in a rotating system are defined by:

and

respectively.

On the fact that in the flow in a rotating frame, the Coriolis force

always acts perpendicular to the flow direction and thus does not

influence the velocity value, the general equation describing the

change of the kinetic energy along the flow path s is given, accor-

ding to [16, 17] based on the Newton’s second law of motion, as:

Thereby the frictional force between the water sheet and the

bucket surface is calculated by means of the friction coefficient .

The water sheet depth is given by .

The first term on the RHS of Eq. (5) represents the effect of cen-

trifugal force on the relative flow in the rotating bucket. It will di-

sappear for the lateral flow across the path of constant radial dis-

tance to the rotational axis, i.e. the wheel axis. This case has alre-

ady been treated in [16, 17], as it will be summarized in the next

section with additional considerations.

Based on the geometrical and hydraulic layout of a Pelton turbi-

ne, the flow in the rotating bucket mainly follows the path of cons-

tant radial distance to the rotational axis of the Pelton wheel (Fig.

2a). Because of the negligible movement of water in the direction

in which the centrifugal force is found, the product of ds in Eq.

(5) becomes zero. The relative flow velocity in the rotating bucket

will only be affected by the flow frictions, as given by:

To describe the frictional effect on the relative flow, the friction

number was defined in [16,17] in the form:

The integration length denotes the path length of the flow in

the bucket from the bucket entrance to exit. Eq. (7) represents the

friction properties which are independent of the bucket rotation

and can thus be well determined from the flow properties in a fixed

bucket. The effect of viscous frictions in the rotating bucket on the

hydraulic efficiency has been determined in [16, 17] as:

c

h

F

S

f

ct

3 LATERAL FRICTIONAL FLOWS IN THE ROTATING

BUCKET

3.1 HYDRAULIC EFFICIENCY AND EFFICIENCY LOSSES

⋅

For frictionless flows it simply reduces to Eq. (2). As demons-

trated in [17] based on a calculation example, the friction number

may be of the order of about 0.2, so that the efficiency drop becau-

se of the flow frictions could reach an amount of 4%-7% or more,

depending on the bucket surface roughness.

Eq. (8) combines the frictional effect on the hydraulic efficiency

and the exit loss related to non-zero exit velocity. The correspon-

ding efficiency drop can be expressed as:

or in short

with

and

The expression of the efficiency drop is equal to the de-

viation of efficiency at Eq. (2) from 100% and thus possesses the

character of the exit loss. It, however, represents the exit loss only

exactly, if the frictional effect is neglected. Otherwise, because the

relative flow in the bucket and in turn the outlet flow out of the buc-

ket is affected by the flow friction, the expression of Eq. (11) does

not provide the true exit loss.

Although Eq. (10) already shows the resultant efficiency drop

in the real flow with frictions, it would be interesting to calculate the

true exit loss and the difference to that given by Eq. (11) for fricti-

onless flow. For this purpose Eq. (6) will be integrated as:

To perform the integration on the RHS of the above equation,

the approximation of the mean value theorem for integration is ap-

plied, so that:

Thereby the friction number c has already been defined by Eq.

(7).

From Eq. (14) the relative velocity at the bucket exit can be re-

w2

F =− ω×(ω ×R)ct(3)

F =−2ω ×WCo(4)

d(1 W2)=F ⋅ds −c

1W

2⋅dsct f

2h2 (5)

d(1 W2

2 )= − −c1

W2⋅dsf

2h(6)

−f

Sc

cw2 =� h

⋅ds0

(7)

ARTIGOS TÉCNICOS

(13)

(12)

Fig. 2 - Exit losses in comparison between frictionless andthe frictional flows in the rotating buckets of a

Pelton turbine. =0 2 =170ºcw2 2. , β

ηh=2km(1−km)[1−(1 1−−

2 cw2)cos β2] (8)

Δηh=1−ηh=1−2km(1−k m)(1−cos β2)− cw2km (1−km )cos β2 (9)

Δημ = −cw2km(1−km)cos β 2

Δηh =Δη exit ,0+Δημ (10)

Δ η exit ,0 =1−2km(1−km)(1−cos β2) (11)

Δ η exit ,0

1(W 2 −W2)=

1c

1 W2⋅ds

�2 1 2 20

hf

S

22 SW1 +W2 W11 +W2

2 2

22

�cf

hds=W1 − − −−W2 = cw2

2 20

(14)

20

solved as:

For usual flows in the Pelton buckets there is /2<<1, from

which 1 can be obtained. It follows then from the above

equation:

This approximation has been applied in [16, 17] for deriving

the flow friction theorem (FFT) of Pelton turbine hydraulics.

The absolute velocity at the bucket exit is calculated according

to Fig. 1 as:

It becomes then with respect of Eq. (15) to:

Because of and as well as /

the related exit loss is calculated as:

For frictionless flow there is simply 1 Eq. (19) reduces to

Eq. (11)

Fig 2b shows a calculation example comparing the exit losses

corresponding to the frictional and frictionless flows, respectively

Obviously a shift of for minimum exit loss has been resulted by

flow frictions In assuming the friction number to be 0.2 [16,

17] from which 0.818 is obtained, the specific circumferential

velocity for minimum exit flow is found to be:

Although this value satisfactorily matches the practical settings

of Pelton turbine operations, it does not imply that the practical set-

ting of the parameter would aim to minimize the exit loss. As po-

inted out above, the exit loss and the flow dissipation have been in-

terrelated to cause an efficiency drop, which according to Eq. (9)

has its minimum at the operating point 0.5.

The exit loss according to Eq. (19) can be simplified for /2

1 Because of 1 and it results from

Eq. (19).

and with

Because Pelton turbines are all operating in the adjacent of

0.5 and the friction number represents a quite small value,

there is 1 2 4 From Eq. (22) it follows:

It is equal to Eq. (11) for This equality points out that the

influence of flow friction.

c

c

U U U W C U k U C

k

c

k

k

k

c

c

k c

c k k

w2

w2

2 1 m 1 0 m m m 0

m

w2

m

m

m

w2

w2

m w2

w2 m m

Φ = −

= = = − = ,

Φ = .

.

.

.

,

. =

, Φ =

=

<<

. Φ= −

=

( − ) << .

.

� ��

� � �

3.2 DISSIPATION

4 LONGITUDINAL FRICTIONAL FLOWS IN THE

ROTATING BUCKETS

The hydraulic loss in dependence on the flow friction can also be

calculated based on the energy law. Because for cross flows with

U=const the change in the relative velocity is only resulted by the

flow friction, the associated specific dissipation can be calculated

from the change in the specific kinetic energy of the flow as:

With respect of Eq. (16) then there is simply:

This dissipation will be related to the specific kinetic energy of

the jet. The corresponding efficiency drop is then:

Because of = − = (1− ) this efficiency drop is then

expressed as the function of the specific circumferential velocity:

Regarding to Eq. (9) and (21) the following relationship can be

confirmed.

The total efficiency drop consists of the flow dissipation and the

real exit loss.This expression can be considered to be equivalent to

the expression given in Eq. (10).

In deriving Eq. (23), has been obtained.

From the comparison between Eq. (12) and Eq. (27) the following

result can also be confirmed for and 0.5:

Because for and 0.5 the exit loss according to Eq. (23)

becomes negligible, Eq. (29) then represents the main hydraulic ef-

ficiency drop in the Pelton turbine with frictional flows. The calcula-

tion can be easy performed by knowing the friction number cw2

from Eq. (7).

The longitudinal flow in the rotating buckets of a Pelton turbine

is encountered, when the jet enters into the bucket at the bucket

cut-out and moves towards the bucket root, as illustrated in Fig. 3.

For such a flow the general equation describing the relative flow in

the rotating bucket, given by Eq. (5), has to be considered.

According to [15] the integration of the first term on the RHS of this

equation along the flow path ( ) leads to ( so that the time

dependent relative velocity in the rotating bucket is obtained as:

This equation implies that the relative velocity in the rotating

bucket changes both with the local circumferential velocity and as

the result of the flow frictions. For frictionless flows ( = 0) the abo-

ve equation reduces to the so-called invariance equation derived in

[14, 15].

W C U C k

k

k

s U U

c

1 0 m 0 m

m

m

f

� ��

� � � �

),2 2−

ARTIGOS TÉCNICOS

W2=

1−−

cw22

W2 =ΦW

2.

2 1 11+c 2

w2

(15)

W2 =( ) .2 21−cw2 W1

(16)

C2

2=W2

2+U2

2+ 2U2W2 cos β2

(17)

C2 =ΦW1 +U2 +2U2 ΦW1 cos β2

2 2 2 (18)

C2

22

2Δηexit= 2

0C=Φ(1−k ) + k + 2km Φ(1−kmm )cos β2 (19)

km,min = = 0.4751+ Φ

Φ(20)

1−cw2≈1−cw2 2

Δηexit

=1−2km(1−k m)(1−cos β2)−cw2(1−k m)[1−km (1−cos β2)] (21)

Δηexit

=1−(1−k m)[4km+cw2(1−2km )] (22)

Δηexit

≈1−4km(1−km) (23)

=1(W 2 −− W 2)ediss 1 22 (24)

ediss= 2cw2

2W1

1 (25)

W 2

= diss =c 1

diss w2 C2C 2

20 0

Δηe

(26)

= c (1−k )2Δηdiss w2 m

(27)

Δηh=1−ηh =Δηexit+Δηdiss(28)

Δηexit Δηexit� ,0

Δημ =Δη diss=cw2 4 (29)

1

s1

W2⋅ds1(W 2 −W

2)= 1(U 2−U2)− −c

�1 2 f22h

0

(30)

21

The longitudinal flow in the rotating bucket will be affected by

centrifugal and Coriolis forces as well as by the frictional force

Because both the centrifugal and Coriolis forces are volume forces

they all act on the bucket with their components perpendicular to

the bucket surface Another volume force which also acts perpendi-

cular to the bucket surface ist the inertia force arising from the

change of the flow direction owing to the surface curvature The to-

tal force of unit mass normally towards the bucket surface is then

calculated as (Fig 3).

The inertia force of unit mass is expressed by = ( / )

with as the local curvature radius on the bucket surface. The nor-

mal of the bucket surface is specified by n which directs from the

bucket surface to the water flow.

On the other side the direct frictional force acting on the bucket

lies tangentially on the bucket surface in the flow direction. The

infinitesimal direct frictional force on an infinitesimal frictional

area is calculated as:

There by and , respectively, denote the flow path coordinate

and the width of the water sheet in the rotating bucket.

Because of the bucket rotation both the normal force and the

direct frictional force d do perform the mechanical work. There by

the effective force components of both and d are those on the

direction of the circumferential velocity. The power conducted by

respective specific volume forces and the direct frictional force are

thus calculated as:

and

To further calculate Eqs. (30), (33) and (34) the time-

dependent flow in the rotating buckets has to be calculated firstly.

For the reason of simplicity the bucket is assumed to be a circular

form of radius . This is validated, because the radial section of a

Pelton bucket commonly can be well approximated by a circular

segment.

.

,

.

.

.

F W r n

r

s d

F

F

F F

r

1 b

n

d

n d

b

2

4.1 KINEMATICAL EQUATION TO THE FLOW IN THE

ROTATING BUCKET

To follow the flow in the rotating bucket, a water particle at the

bucket inlet is assumed, according to Fig. 4, to be located by the po-

sitional angle = 0 to which the time is set to = 0The time depen-

dence of the flow is obtained from d = Wd as:

or in the function of the bucket rotational angle:

By applying the cosine law to Fig. 4 the radial position of the wa-

ter particle can be obtained as:

There by the angle is obtained by setting = 0 = as:

By applying the cosine law again to Fig. 4 the angle is obtai-

ned.

At the time = 0 there is accordingly.

The above equations show only the geometrical relations bet-

ween the geometrical parameters such as R , , and The ti-

me-dependent relative velocity is determined by Eq (30), from

which it yields with sin ds = - dR.

On the constant volume flow rate [18], the height of the water

sheet in the bucket is calculated as:

�

�

� �

�

� � � �

�

,

, .

.

t

r t

R R

t

b

c

Δ

ARTIGOS TÉCNICOS

Fig. 3 - Movement of water from the bucket cut-out towardsthe bucket root. , and are acting on the water

particle, acts on the bucket surface.F F F

Fct co I

d

2

−− F ⋅n−F ⋅nFn ct Corb=

W(31)

dF =c 1 ρW 2d ⋅dsd f 2

(32)

e =de

=F ⋅(−− n)⋅U = −−W

n⋅U+(F ⋅n)n⋅U+( ⋅n)n⋅Un ct FCodt r

2

b (33)

dP =c 1 ρW 2Ud cosβdsd f 2

(34)

Fig. 4 - Two-dimensional motion of a waterparticle in a circular bucket

t=�

b d0

W

�

�

r(35)

Δ =ωt = r ω1

d�Wb

0

�

�

� (36)

R =Ro + rb − 2rbRo cos( − )2 2 2� � (37)

R2+ r

2 −R2

cos = o b c

2rbRo

� (38)

R2 r 2 R2+ −cosβ =

2rb

b

R0

(39)

R2 +r

2 −R2

cosβ1=c b o

2r Rb c

(40)

R

R

2W1(W 2

2 −W2)= 1 ω2(R

2− −R

2)+ c dR1 2 1 2h sinβ

1

� f (41)

d2 W

h = 0 0x,o

4 d W

� (42)

22

There by is related to the jet layer on the jet axis and repre-

sents the component of the relative velocity on the jet axis. It is cal-

culated by = - and remains constant during the whole pro-

cess of the jet interaction with the rotating buckets. The jet diame-

ter and the width of the water sheet are denoted by and , res-

pectively. At the bucket entrance (s=0) there is according to

Fig 3. For simplicity the width of the water sheet can be assumed to

linearly depend on the flow path as:

with d2 as the water sheet width at the bucket exit.

By assuming the constant friction coefficient, Eq. (41) becomes

then.

This equation is denoted as the kinematical equation to the flow

in the rotating bucket. The integration can be approximated by the

summation calculation which can be performed easily by means of

spreadsheet method.

In order to perform the vector multiplications in Eq. (33),

the coordinate system t-n-z according to Fig. 3 is considered.

Thereby the z-coordinate coincides with the axis of the Pelton whe-

el. The corresponding geometrical and velocity vectors are given

by:

The power generated by flows while passing through the rota-

ting bucket is expressed by the process equation (33). Another

part of power which is not involved in the expression is the part

from the impact force at the bucket entrance. Such an impact force

arises from the abrupt change of the flow direction while getting in-

to the bucket. Its contribution to the power exchange is given by

the specific impact work which is related to the jet energy and deno-

ted as the partial efficiency [18]:

The specific work performed by the inertia force in the bucket

flow is calculated from Eq. (33).

Because of Wd = d , with as the flow path coordinate, and

sin d = −dR according to Fig. 3, Eq. (51) is rewritten as:

W

W C U

d d

d d

s

t s s

s

0x,o

0x,o 0 m

0

0�

�

.

4.2 EFFECTS OF VOLUME FORCES

4.2.1 IMPACT FORCE AT THE BUCKET CUT-OUT

4.2.2 INERTIA FORCE IN THE BUCKET FLOW

This specific mechanical work will be related to the specific kine-

tic energy /2 of the jet flow. With respect of -definition accor-

ding to Eq. (1) the corresponding partial efficiency is calculated as:

The integration can be approximated by means of the spreads-

heet calculations. For frictionless flows in a circular bucket, the inte-

gration in Eq. (52) has been performed in [20], so that:

The centrifugal force is given by Eq. (3). In using vector values

given by Eqs. (45) to (49), the specific work performed by the cen-

trifugal force is calculated from Eq. (33) as:

Thereby d = ds and sin ds = −d have been again applied.

In the related form to the jet energy ( /2 ) the corresponding

partial efficiency is calculated as:

The Coriolis force is given by Eq. (4). In using vector values gi-

ven by Eqs. (45) to (49), the specific work performed by the

Coriolis force is calculated from Eq. (33) as:

With respect of sin = − = −d /d it is further calculated

as:

In the related form and because of = for the cut-out of the

bucket, one obtains the corresponding partial efficiency.

It is independent of the path which the flow follows.

The direct frictional effect on the power generation is obtained

by integration of Eq. (34) as:

Because of sin d = d this equation is reformed to:

k

W t R

W W R t

R R

s R

m

r

1 c

4.2.3 CENTRIFUGAL FORCE

4.2.4 CORIOLIS FORCE

4.3 DIRECT FRICTIONAL EFFECT

�

�

� −

ARTIGOS TÉCNICOS

d −d+ 2 0 sd=d

0S

(43)

R 3d

dR1(W 2−W2

2)= 1 ω2(R2−R

2

2)+2 1 1

d0W

W

0x,o Rsinβ

1

2cf−−�

�

(44)

n=(0,1, 0) (45)

R=(− sin β,−RR cosβ,0) (46)

ω=(0, 0,ω) (47)

U=(ωRcosβ,−ωRsinβ,0) (48)

W=(W, 0,0). (49)

2 W0 Rc [cosβ0 −− cos( 0+ c)]ηIm =2kmU Rm m

� � (50)

tW

2 t

W2

eI =− − −�

n⋅Udt=�

ωR sinβdtr r

b b0 0

(51)

RWeI =− −ω� r

RdRR1

b

(52)

C 2

0

R

1 W R dR=− −−−− 2k 2

m �η =I

C 2R

r U R0 b m m

1

eI(53)

(W3−W

3)e =I,0 13ωrb

1(54)

t R

R

e = (F ⋅n)n ⋅Udt=− −ω3R

2cos β 1 dR

� �ct W0 1

ct (55)

C2

0

R

Um cos βdRη =−2k2

m �ct

RR

mW

1

R2

3 (56)

t t

e = (F ⋅n)n⋅Udt=2ω2WRsin βdt

� �Co Co

0 0

(57)

R

e =−2ω2R⋅dR=ω2(R

2−R2)=U

2−U

2

�Co 1 1

R1

(58)

R2

R2

ηCo=2k

m 2−−−

2R R

2 c�

�

�

�

�

�m m

(59)

s

�

1 ρ W 2Ud cos βdsP =cd f 2

0

(60)

(61)

R

�

dW

2U ⋅P =− −c dRf 2 tan β

R1

1 ρd

23

Because of the use of the water sheet width d according to Fig.

3 this power is conducted by the total flow frictions in one bucket.

With regard to the corresponding relative flow rate

[18] the specific work from direct flow frictions

is then calculated as:

It is again related to the specific kinetic energy of the jet flow.

The corresponding partial efficiency is then obtained as:

There by = / has been applied.

As will be shown, this partial efficiency associated with di-

rect flow frictions is negligible. Such a result has already been

confirmed in [16, 17] for flows with = const .

The frictional force between the flow and the bucket surface is

given by Eq. (32). The infinitesimal dissipation rate caused by the

flow friction is calculated as:

Along the flow path in the rotating bucket the accumulative dis-

sipation rate is obtained by integrating the above equation:

Because of the use of water sheet width this dissipation rate

applies to one bucket. Like Eq. (62) the specific dissipation is calcu-

lated as:

In relating to the specific kinetic energy of the jet flow, the cor-

responding efficiency drop because of the dissipation is calculated

as:

On the relationship of sin d = −d it is rewritten as:

For the flow throughout the bucket the upper integration limit

has to be set to = and = .

The water sheet width in Eq. (67) will be replaced by Eq. (42).

With [17] it yields then for the flow throughout the

bucket ( = ):

The integration term has been defined in Eq. (7) as the friction

number. With respect of = − = (1− k ) one obtains

from Eq. (69).

k U C

U

d

s R

s S R R

d

c W c W

s S

W C U C

m m 0

2

f f

0 x ,o 0 m 0 m

4.4 HYDRAULIC DISSIPATION

�

�

2 2

2

1

It is comparable with Eq. (27) for the lateral flow in the Pelton

buckets.

Based on the above calculations the total hydraulic efficiency is

calculated as:

Similar to Eq. (28) the difference of this hydraulic efficiency

from 100% represents the sum of friction-dependent dissipation

and the exit loss, as given by:

The exit loss for the considered flow with const can only be

calculated by tracking the flow in the bucket from the entrance to

the exit. The calculation result can be applied to validate the above

equation, as this will be shown in the following section.

In order to estimate the effectiveness of all flow forces and to

show the calculation processes of both the frictional flow in the

bucket and the hydraulic efficiency, the calculation is applied to one

bucket of a Pelton turbine which is specified in table 1.

The calculation can be performed by means of the spreadsheet

method, for instance by setting the step = 4.5°. Table 2 shows

the schema of such a spreadsheet calculation.

Table 1 - Parameter specification for the calculation example

Table 2 - Schema of a spreadsheet calculation

Calculation results have been shown in Fig. 5. Based on this dia-

gram following statements can be made:

- At the bucket entrance ( = 0 ) the contribution of the impact

force to the power conversion is confirmed to = 2.0%.

- The centrifugal force only has a negligible contribution to the

power generation.

- The direct influence of the friction force on the hydraulic effici-

ency takes less than 0.5%.

4.5 TOTAL EFFECTIVENESS OF ALL AVAILABLE FORCES

4.6 APPLICATION EXAMPLE

U �

�

!

�

Im

ARTIGOS TÉCNICOS

Qw= 4

d0(C0−− Um)2

1�

RPd 2cf

)�W 2ed=

ρQ=−−

d2(C −

−−U

U ⋅tan β

dd

Rw 0 0 m R1

�

(62)

2

=−−−−−−4cf

k

k

m 1 dW UdRη = 3

3

�dC0 2

2 2d0

1− m Um R

R

tan β1

ed

�(63)

dE =WdF = c 1 ρW 3d ⋅dsdiss d f 2(64)

s

E =c ρ�

W3d ⋅ds

diss f 20

1(65)

s

f

) �W d⋅ds

3ediss= ρQ=

d2(C −U0 0 m 0

w

2cdissE

�

(66)

sk

34c 1

Δηdiss=C

2 �W d⋅ds

0

=2 d

2 1−k U 3

3

0 0 m

m

m

disse

�

(67)

k 31

RW

3d4c

� sin βdRΔηdiss=−−−−−

d2 1−k U 3

0m

m

m R1

f

�

(68)

�

W2W

Sk 3

10x,oΔηdiss

cfh

⋅d s=1

1

−−− −

k U3

m

m

m 0

(69)

2W1

≈c (1−− k )2

Δη = cdiss w2

C2 w2 m

0

(70)

ηh=η

Im+ηI +η

ct+ηCo+η

d(71)

Δη =1−ηhh = Δηexit

+Δηdiss

(72)

24

- By reaching the bucket exit ( = 107.5° ) the total hydraulic ef-

ficiency reads 98.1%. The corresponding hydraulic loss is thus

1.9%.

The related absolute velocities C calculated in table 2 in de-

pendence on the bucket rotational angle have been shown in

Fig. 6 together with the total hydraulic efficiency in accordance

with that in Fig. 5, and with the efficiency drop due to the hydraulic

dissipation. The flow reaches the bucket exit after a rotation of the

bucket for about 28°. As can be confirmed in the presented calcula-

tion results, the sum of the total hydraulic efficiency, the related ab-

solute velocity ( C ) and the efficiency drop due to the hydraulic

dissipation is equal to unit throughout the flow. This equality at the

bucket exit just validates the relationship given in Eq. (72). It can

also be confirmed from Fig. 6 by considering the flow at the bucket

exit that the exit loss of about 0.37% is evidently smaller than the

hydraulic dissipation of about 1.5%.

In using such an application example, one can very conveni-

ently investigate the effects of all influence parameters such as ,

, and etc. Especially for = 0 one obtains the results which com-

pletely agree to the results obtained from the integration. This, ho-

wever, does not belong to the scope of the present paper.

!

C /

C /

k

c c

0

0

m

f 2 f

"�

�

2

5 SUMMARY

6 REFERENCES

The frictional flows in the rotating buckets of a Pelton turbine

are non-stationary and of irregular form along the bucket surface.

To make the quantitative description of the associated flow proper-

ties two regular forms of quasi stationary flows have been conside-

red: the flow along the path of constant circumferential velocity

and the longitudinal flow with varying circumferential velocity. The

hydraulic performances of such simplified flows are comparable to

the real flows in the rotating buckets, both qualitatively and quanti-

tatively in the aspects of power exchange between the water and

the rotating buckets.

The first form of the flow dominates in a Pelton turbine. For this

flow the additional concept regarding the flow losses and dissipati-

on in the flow has been accounted for to complete the existing flow

friction theorem. To the second form of the flow detailed analyses

have been performed to confirm the influences of centrifugal,

Coriolis, frictional and inertia forces on the power exchange betwe-

en water and rotating buckets. Because the flow of this form along

the bucket surface could not be integrated mathematically, the cal-

culation algorithm by means of the spreadsheet method has been

demonstrated with extraordinarily high calculation accuracy.

For both forms of the flow in the rotating buckets the flow fricti-

on has again been confirmed to be most effective in affecting the

hydraulic efficiency. Calculations demonstrate that exit losses asso-

ciated with the remaining kinetic energy in the exit flows out of the

buckets are nearly not influenced by the flow frictions. This enables

the exit losses to be determined simply by assuming the friction-

less flow.

While in the flow with constant circumferential velocity both

centrifugal and Coriolis forces do not contribute to the power ex-

change, the Coriolis force in the longitudinal flow considerably in-

fluences the flow and the power exchange. Because of this the rela-

tive longitudinal flow in the rotating buckets could not be approxi-

mated by the corresponding flow in a fixed bucket.

The knowledge of the frictional flows of both forms can be appli-

ed to estimate the end effects of flows of other combined forms on

the efficiency drop and exit loss, without having to completely cal-

culate the flow in the rotating buckets. Because the flow mecha-

nism in the rotating frame of a Pelton turbine has been widely wor-

ked out, further developments of the calculation method in using

the spreadsheet for instance would lead to direct calculations of

any complex flow in the rotating buckets. This would be at least a

best available alternative to the computational fluid dynamics

(CFD).

[1] Berntsen, G., Brekke, H., Haugen, J., and Risberg, S.

Analysis of the free surface nonstationary flow in a Pelton turbine.

Hydro2001, Opportunities and Challenges, Riva del Garda, Italy,

2001.

[2] Brekke, H. State of the art of small hydro turbines versus lar-

ge turbines, Hydro2005, Villach, Austria, 2005.

[3] Zhang, Zh., Muggli, F., Parkinson, E., and Schärer, C.

Experimental investigation of a low head jet flow at a model nozzle

of a Pelton turbine. Proc. 11th Int. Seminar on Hydropower Plants,

Vienna, Austria, 2000.

ARTIGOS TÉCNICOS

Fig. 5 - Contribution of diverse forces to the powerexchange in the bucket flow

Fig. 6 - Hydraulic efficiency, frictional dissipation andabsolute velocity in the flow model

according to Fig. 4

25

ARTIGOS TÉCNICOS

MEASUREMENT OF PERIODIC FLOW FIELD IN A RADIAL DIFFUSER PUMPBY PIV AND LDV METHODS

Jianjun FENGF. -K. BENRA

H. J. DOHMEN

1

1

1

ABSTRACT

In this paper, both Particle Image Velocimetry (PIV) and Laser Doppler Velocimetry (LDV) measurements have been conducted to mea-

sure the periodic flow fields in a low specific speed radial diffuser pump. The measurements are conducted at half blade height and for the

design operating point of the pump. Both the phase-averaged velocity fields and the turbulence fields obtained from the above measure-

ments are presented and compared, in order to enhance the understanding of unsteady flows caused by the relative motion between the

rotating impeller and the stationary diffuser.

KEY WORDS: Radial pump, periodic flow, PIV, LDV, turbulence.

1 INTRODUCTION

The flow in a radial diffuser pump is characterized by the unste-

ady interaction caused by the relative motion between the rotating

impeller and the stationary diffuser. Because of the high density of

the involved working fluid the interaction becomes very strong in

the case of a small radial gap and is assumed to have an important

influence on the time-variant flow behavior.

Particle Image Velocimetry (PIV) is a measurement technique

for obtaining instantaneous velocity field, in which the property ac-

tuallymeasured is the distance travelled by particles, which are ad-

ded to the flow and known as seeding, in the flow within a known ti-

me interval [1]. PIV is a powerful alternative or supplement to LDV,

which offers both more information on the instantaneous spatial

flow structures and, reduces considerably the acquisition time. In

comparison with point-to-point measurements (e.g., hot-wire ane-

mometer and Laser Doppler Velocimetry), PIV has the advantage

of measuring the whole flow field instantaneously, whether it is ste-

ady or unsteady.

The Laser Doppler Velocimetry (LDV) measurement technique

uses a laser to generate a coherent (fixed frequency) light beam to

illuminate a moving particle in the fluid of interest. This particle mo-

vement creates a Doppler shift in the light frequency directly pro-

portional to its velocity. Therefore, the measurement of such

Doppler shift frequency is a measurement of the velocity of the par-

ticle under the assumption that the particle is small enough so that

the flow velocity is equal to the particle velocity.

Compared to PIV, LDV is more time-consuming but predicts mo-

re accurate results due to the measurement directly on the points

of interest. Because PIV uses a correlation method based on the in-

terrogation size and the moving average method, the vectors are

made to be consistent with adjacent ones compulsorily. Thus, so-

me accuracy will be smoothed out in the case of a big velocity gra-

dient existing between two adjacent measuring points.

Some studies have been conducted to measure the unsteady

velocity field in radial diffuser pumps, such as the work with PIV by

Akin and Rockwell [2], Sinha et al. [3] and Wuibaut et al. [4, 5].

Some other measurements were conducted by LDV, such as the

work by Akhras [6] and Hajem et al., Pintrand et al.

[7] and Akhras et al. [8].

In order to enhance the comprehension of the unsteady pheno-

mena during conveyance of the fluid from the impeller to the stator

due to the change of frame of reference, the flow field in a low spe-

cific speed radial diffuser pump has been analyzed experimentally

by means of optical methods, including PIV and LDV. Both the pha-

se-averaged velocity field and the turbulence field are compared

both qualitatively and quantitatively at the design operating point.

The cross section of the test pump is shown in Figure 1. The test

pump stage consists of an impeller, a vaned diffuser, and a vaned re-

turn channel. The specific speed of the pump is n =22.6. The impel-

ler is shrouded with six two-dimensional and strongly backswept

blades, with an exit angle of 22.5 deg relative to the tangential di-

rection. The radial gap between the impeller outlet and diffuser in-

let is 3% of the impeller outlet radius. Both the diffuser and return

channel have nine two-dimensional vanes. All the blades are desig-

ned in two dimensions with a constant thickness of 4 mm. The who-

le pump is manufactured with plexiglass completely to provide opti-

cal access for the laser sheet and camera to the measuring region

of interest for PIV and LDV measurements. The specifications of

the pump stage are illustrated in Table 1. The head curve of the

pump is provided in Figure 2.

Table 1: Specifications of the pump stage

The light source for the PIV measurements is a double-cavity

2 EXPERIMENTAL SETUP

2.1 GEOMETRY OF THE PUMP

2.2 PIV MEASUREMENT

s

1Chair of Turbomachinery, Department of Mechanical Engineering, University of Duisburg-Essen

26

ARTIGOS TÉCNICOS

532 nm Nd-YAG laser with a repetition rate of 15 Hz and the energy

of 120 mJ/pulse. The water is seeded with polyamide particles

which have an average diameter of 20 mm and a density of 1016

which is very close to the density of water. The images are re-

corded by a 1024×1280 pixels, 8-bit CCD (Charge Coupled Device)

camera. An encoder installed on the pump shaft is used to synchro-

nize the measurement with the relative impeller position. For each

relative impeller position, 200 double-frame images are recorded.

More details about the experimental setup and the parameters for

post-processing of the results can be taken from our previous work

[9].

In the LDVmeasurement, the light source is an Argon-Ion laser

from Lexel laser Inc. with a maximum power of 5W operating in

multiline mode. The multicolor beam separator is Fiberlight from

TSI Inc. for obtaining the green (514.5 nm) and blue (488 nm) be-

ams. An optical probe with a 500 mm focusing lens is used to derive

a two-pair beam configuration. The optical probe with the lens is

mounted on a two-axis traversing system in order to place the pro-

be volume at the location of interest. The measuring region covers

the rear part of the impeller, starting from =0.757 due to the

design limitation of the pump test stand, and a full diffuser chan-

nel. To relate the velocity measurement to the angular position of

kg/m

r/R

3

2.3 LDV MEASUREMENT

2

the impeller, an optical encoder fixed on the pump shaft is utilized

to synchronize measurement with the impeller position. For each

measuring point in the impeller, 100,000 sets of data are acquired,

and 50,000 sets of data are collected for each measuring point in

the diffuser.

During the measurements, an unsteady signal for each velocity

component consists of a phaseaveraged part or

and a random one or , as

denoted in Eq.(1). A good estimation of the phase-averaged com-

ponent therefore can be obtained by Eq. (2). Theturbulence kinetic

energy is calculated in Eq. (3), and the turbulence intensity is

calculated byEq. (4), which is normalized by the impeller tip speed

.

Here is the number of measurement at the impeller circumfe-

rential position .

All the results presented here are limited to the half blade he-

ight plane (at midspan) and at the design operating point.

In both PIV and LDV measurements, since the camera for PIV

and the optic probe for LDV are fixed in a stationary absolute frame

of reference, the measured velocity is the absolute one. The relati-

ve velocity in the impeller region based on the reference of the rota-

ting impeller is calculated by Eq. (5) by vectorially subtracting the

local circumferential velocity from the measured absolute velocity.

All the velocity components discussed in this chapter are phase-

averaged by default.

Figure 3(a) presents the phase-averaged relative velocity con-

tours and uniform-length vectors showing the flow directions obta-

ined by PIV. The vector density is reduced by a factor of 4 for clarity,

i.e., only every second vector in each direction is shown to avoid

vector crowding. For both cases, the impeller rotation sense is

clockwise, and the shown impeller position is defined to be the zero

position ( = 0 deg) to the pre-defined diffuser vane, where the im-

peller trailing edge begins to approach the diffuser leading edge.

All other impeller positions are based on this definition.

2.4 DATA POST-PROCESSING

3 RESULTS AND DISCUSSION

K T

U

N

u

2

#

#

Fig. 1 - Cross section of the pump

(u(x, y, )#v(x, y, ))# (u′(x, y, )i # v′( ((x, y,i #

(1)

(2)

(3)

(4)

→ → →W = C − U (5)

Fig. 3 - Phase-averaged relative velocity field at = 0 deg#

Fig. 2 - Characteristic curve

27

It reveals that the relative velocity vectors follow the curvature

of the impeller blades in the predominant parts of the impeller pas-

sage, although there is a small region with small velocities on the

impeller pressure side, no separation has been observed by chec-

king the vectors there. A positive incidence is found at the impeller

leading edge, producing a local region near to the suction (conca-

ve) side with relatively high relative velocity. The adverse pressure

gradients decelerate the flow from the leading edge to the trailing

edge on the suction side. It is also observed that the relative velo-

city on the suction side is bigger than on the pressure (convex) side

in the front impeller part. The fact that high-momentum fluid is dis-

placed toward the suction side near the inlet section is in accordan-

ce with the potential theory. It also indicates that in the inner part

of the passage, the meridional curvature associated with the axial-

to-radial entry bend dominates over rotational effects. However,

this phenomenon is inverted in the impeller rear part due to the

fact that the Coriolis force accumulates strength in large radii and

drives the fluid from the suction side to the pressure side. Near the

impeller outlet, a wake region characterized by low relative velocity

is found on the impeller suction side near the trailing edge, and a lo-

cal region with relatively high velocity on the corresponding pres-

sure side. This kind of flow non-uniformity near the impeller outlet

is the so-called jet-wake structure, which has been reported by

Wuibaut et al. [4, 5].

Concerning the flow in the diffuser region, the stagnation point

from PIV is found at the diffuser leading edge deviating slightly

from the expected position at the vane centerline to the suction si-

de, causing a slight negative incidence, which suggests that the

flow out of the impeller to the diffuser is in the over flow range for

this impeller position. In the semi-vaned region before the inlet

throat of the diffuser, the velocities are relatively high. There is also

a region with small velocities observed on the diffuser pressure si-

de, and still no flow separation can be found. In addition a small wa-

ke region with low velocities is also found behind the diffuser vane

trailing edge.

Figure 3(b) presents the result obtained by LDV measurements

at the same impeller position with the same magnitude scale as

that in Figure 3(a). As mentioned before, the measuring region for

LDV covers only the rear part of the impeller region due to the limi-

tation of the equipment. One can observe that the comparison bet-

ween PIV and LDV results shows a very good qualitative agreement

in the whole overlap measuring region between them.

Figure 4 shows quantitative comparisons between the above pa-

ir of results between PIV and LDV for the overlap measuring region

at some selected radial stations in the impeller region, one radius in

the gap region, and at the inlet and outlet of the diffuser throat. is

the circumferential coordinate, =0 and =1 represent the cir-

cumferential position on the impeller pressure side (PS) and sucti-

on side (SS), respectively. For the comparison in the diffuser regi-

on, denotes the dimensionless distance from the diffuser pres-

sure side to the corresponding suction side. = 0 means the point

is on the pressure side and = 1 is on the suction side. It can be ob-

served that the agreement of the two data sets in the impeller regi-

on is somewhat better than that in the diffuser region.

Furthermore, the deficit in the relative velocity near the impeller

suction side is very clear at the radial station / = 0.983 due to

"

" "

∗

∗ ∗

∗

∗

∗

S

S

S

r R2

the impeller wake. LDV predicts slightly higher magnitude of the re-

lative velocity in the diffuser region, especially at the diffuser outlet

throat (Figure 4(j)), where the result by LDV is about 8% in the

middle and 4% near the blade surfaces higher than that by PIV.

The turbulence intensity obtained by PIV is illustrated in con-

tours in Figure 5(a) at midspan for the design operating point.

Although there are some noises in the PIV result due to reflections,

the main features can be easily identified. There are high turbulen-

ce regions behind the impeller trailing edge, near the impeller inlet

throat close to the impeller suction side, around the diffuser lea-

ding edge caused by impeller-diffuser interactions, on the diffuser

suction side, and behind the diffuser trailing edge. Compared to the

PIV result, the LDV result shown in Figure 5(b) predicts similar tur-

bulence trends but with less noise. And the interaction between the

impeller and diffuser is very clearly shown by the turbulence distri-

bution in front of the diffuser leading edge and on the suction side

of the diffuser vane, which is caused by the impingement between

the high turbulence behind the impeller trailing edge and the diffu-

ser leading edge. It is assumed to be one of the sources of unste-

ady phenomena in vaned diffuser pumps, which has also been re-

Fig. 4 - Comparison of phase-averaged relative velocitiesbetween PIV and LDV at = 0 deg#

ARTIGOS TÉCNICOS

28

ported by Sinha et al [3]. In addition, LDV predicts a wider region

extending downstream to the impeller outlet with a higher turbu-

lence level in the impeller channel compared to the PIV result.

However, the high turbulence region around the diffuser leading ed-

ge can not be predicted by LDV due to the limitation of the measu-

ring positions in the LDV.

Figure 6 shows the quantitative comparison of turbulence in-

tensity at the same positions as in Figure 4 between PIV results and

LDV ones. One can observe that the agreements on all positions

are in general good. The highest turbulence intensity in the impel-

ler region is observed near the suction side produced by the leaka-

ge flow, except for the radial station = 0.983 where the highest

one is caused by the high turbulence region carried by the impeller

wake (Figure 5(b)). In the diffuser region, PIV predicts a higher

magnitude than LDV in at the inlet and outlet throats, but with the

same trend. A possible reason for is due to the reflection on the dif-

fuser vanes in the PIV measurement. Since the diffuser channel is

very narrow, the effect from the reflection is very big to the velocity

field, which introduces some other uncertainties in the velocity me-

asurements. This will increase the turbulence intensity.

r/R2

The flow in the radial gap region between the impeller and the

diffuser is the most interesting since the unsteady phenomena oc-

curring there are the strongest both for the pressure and velocity fi-

elds caused by the impeller-diffuser interactions. For this purpose,

Figure 7 shows comparisons of instantaneous radial and circumfe-

rential velocity distributions between the LDV and PIV results near

the impeller outlet at two impeller positions. The impeller rotates

from left to right. For clarity, the circumferential positions of the im-

peller blades and diffuser vanes are marked at the top and bottom

of the figures, respectively.

The comparisons of the circumferential component in

Figures 7(a) and 7(b) show a very good agreement between PIV

and LDV results. attains a valley of around 0.3 near the pres-

sure side of the impeller passage, and the peak-to-peak difference

is about 0.45 . The gradient of circumferential velocity is very big

in the region which is faced directly by the impeller trailing edge.

Each leading edge of the diffuser vane produces a local high cir-

cumferential velocity.

For the radial component shown in Figures 7(c) and 7(d), LDV

presents a similar tendency but with some discrepancy with PIV.

For example, LDV predicts a local high region near the pressure

side of the impeller, PIV does it also but with much smaller magni-

tude. And the biggest discrepancy is observed in that region. This

phenomenon could be the fact that the reflection in the PIV measu-

rement is very big near the gap region, and the data post-

processing utilizes a moving-average method to generate velocity

vectors. The distribution of radial velocity presents a series of pe-

aks and valleys. The potential effect induced by the diffuser vanes

to the impeller outlet flow is very clear: a local minimum of radial ve-

locity could be observed in the vicinity of each diffuser leading ed-

ge. This value is negative and indicates local reverse flow. The radi-

al velocity component reaches a peak near the pressure side of the

impeller passage, and it decreases to a local minimum in the wake

region on the suction side of the passage, where local reverse flow

can also be observed indicated by the negative radial velocity.

Therefore, the velocity components in the gap region strongly

depend on the impeller relative position to the diffuser because the

impeller rotation provides different inlet flow conditions for the

downstream diffuser.

C

C U

U

C

u

u 2

2

r

Fig. 5 - Turbulence intensity from measurementsat = 0 deg, midspan, Q# des

Fig. 6: Comparison of turbulence intensitiesbetween PIV and LDV, at = 0deg#

ARTIGOS TÉCNICOS

29

4 CONCLUSIONS

( 1) The agreement between the PIV and LDV results is quite go-

od, both on the phase-averaged velocity field and on the turbulen-

ce field.

( 2) The jet-wake flow structure is observed near the impeller

outlet, which is characterized by high relative velocity with low tur-

bulence on the pressure side and low relative velocity and high tur-

bulence on the suction side.

( 3) The high turbulence regions are behind the impeller trailing

edge due to the impeller wake, near the impeller inlet throat close

to the impeller suction side due to the leakage flow in the front side

chamber, around the diffuser leading edge, on the diffuser suction

side, and behind the diffuser trailing edge caused by the diffuser wa-

ke. The turbulence level caused by the leakage flow is nearly in the

same level with the one in the impeller wake. And the turbulence on

the impeller suction side is much higher than on the impeller pres-

sure side. In addition, the turbulence intensity in the diffuser regi-

on is slightly higher predicted by PIV than that determined by LDV.

( 4) In the radial gap region near the diffuser inlet, the distribu-

tion of the radial component by the PIV measurement is smoot-

her than that by the LDV measurement. The agreement of is bet-

ter than that of . The velocity components in the gap region

strongly depend on the impeller relative position to the diffuser, be-

cause the impeller rotation provides different inlet flow conditions

for the downstream diffuser.

[1] M. Raffel, C. Willert, and J. Kompenhans. Particle Image

Velocimetry-A Practical Guide. Springer, 1998.

[2] O. Akin and D. Rockwell. Flow structure in a radial flow pum-

ping systemusing high-image-density particle image velocimetry.

ASME J. Fluids Eng., 116:538–554, 1994.

[3] M. Sinha and J. Katz. Quantitative visualization of the flow

in a centrifugal pump with diffuser vanes. part I: On flow structures

and turbulence. ASME J. Fluids Eng., 122:97–107, 2000.

[4] G. Wuibaut, G. Bois, P. Dupont, G. Caignaert, and M.

Stanislas. PIV measurements in the impeller and the vaneless dif-

fuser of a radial flow pump in design and off-design operating con-

ditions. ASME J. Fluids Eng., 124:791–797, 2002.

C

C

C

r

u

r

5 NOMENCLATURE

6 REFERENCES

ARTIGOS TÉCNICOS

Fig. 7: Comparison of velocity components,< 1.01, Qdesr/R2

acessem todos os nossos artigos técnicos em:

www.cerpch.org.brwww.cerpch.org.br

30

"

#

Circumferential coordinateNormalized circumferential coordinateImpeller circumferential positionAbsolute velocityAbsolute radial velocityAbsolute circumferential velocityDelivery headTurbulence kinetic energyRotating speedFlow rateDimensionless distanceTurbulence intensityCircumferential velocityAbsolute velocity component in X direction

"

∗

∗

CC

C

HKnQST

Uu

r

u

u

v Absolute velocity component in Y direction

Relative velocity, r Radius

PS Pressure sideSS Suction side

′ Fluctuating– Averaged

1 Impeller inlet2 Impeller outlet3 Diffuser inlet4 Diffuser outletd Diffuseri Impeller

WR

Abbreviations

Superscripts

Subscripts

ARTIGOS TÉCNICOS

OS INDICADORES DE QUALIDADE AMBIENTAL NO ÓRGÃO ESTADUAL DECONTROLE AMBIENTAL DO ESTADO DE SÃO PAULO

Luiz Carlos CorrêaCaroline Alves Galharte

1

1

2Maribel Santos Roque de Oliveira

Resumo

A concepção de indicadores para avaliação de desenvolvimento sustentável implica em traduzir as condições de bem-estar ambiental,

econômico e social, de modo a torná-las compreensíveis e significativas para a sociedade. Conseqüentemente, subsidiar as tomadas de

decisões dos gestores públicos para assim refleti-las dentro de políticas, programas e ações. Um dos objetivos da Companhia de

Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB é desenvolver indicadores e monitorar o desempenho nas diver-

sas áreas de interesse ambiental. O objetivo do trabalho é identificar quais indicadores de qualidade ambiental são utilizados pela institui-

ção e de que forma estão organizados.

Palavras-chave: Indicadores de sustentabilidade, órgãos de controle ambiental, qualidade ambiental.

ABSTRACT

The conception of indicators for the evaluation of sustainable development implies in translating the conditions of environment, eco-

nomy and social well-being in a way that makes it comprehensible and significant to the society. Consequently, subsidizing the decision

making of public managers to reflect those decisions in policies, programmers and actions. One of the objectives of Companhia de

Tecnologia de Saneamento Ambiental do Estado de São Paulo – CETESB is to develop indicators and monitor the development of different

areas of environmental interest. The objective of this work is to identify which indexes of environmental quality are used by the institution

and how they are organized.

Key words: sustainability indicators, environment control offices, environmental quality.

1 INTRODUÇÃO

Durante a década de 80, o conceito de sustentabilidade passou

a ser empregado com freqüência e assumiu dimensões econômi-

cas, sociais e ambientais, buscando embasar uma nova forma de

desenvolvimento.

O conceito de desenvolvimento sustentável, definido como “de-

senvolvimento que atenda as necessidades humanas do presente

sem o comprometimento de as futuras gerações alcançarem suas

próprias necessidades” (WCED, 1987) implica limitações impostas

pela capacidade da biosfera de absorver os efeitos das atividades

humanas.

Ainda, uma outra maneira de retratar efetivamente este conce-

ito está em como a sustentabilidade pode ser mensurada. Em mui-

tos casos, a compreensão do desenvolvimento sustentável está in-

serida em um diverso jogo de partes interessadas e suas varieda-

des de aspirações. Conseqüentemente, tal fato propiciou o aumen-

to do interesse de buscar indicadores de sustentabilidade por parte

de organismos governamentais, não-governamentais, institutos

de pesquisa e universidades em todo o mundo.

Contudo, o que se procura responder é como os principais pro-

blemas globais podem ser relatados e como eles podem ser resol-

vidos?

A Conferência Mundial sobre o Meio Ambiente (Rio 92) propôs a

definição de padrões sustentáveis de desenvolvimento que consi-

derassem os aspectos ambientais, sociais, econômicos, culturais e

éticos. Para isso, era necessário definir indicadores capazes de

mensurar, monitorar e avaliar a sustentabilidade.

Dessa forma, a concepção de indicadores para avaliação de de-

senvolvimento sustentável implica em traduzir as condições de

bem-estar ambiental, econômico e social, de modo a torná-las com-

preensíveis e significativas para a sociedade. Conseqüentemente,

subsidiar as tomadas de decisões dos gestores públicos para assim

refleti-las dentro de políticas, programas e ações.

O presente artigo tem por objetivo a análise dos indicadores de

sustentabilidade nos órgãos estaduais de controle ambiental. Para

tanto, procurou-se compreender como os indicadores estão orga-

nizados e verificar se os mesmos são adequados para representa-

rem as informações sobre a qualidade ambiental e as fontes de po-

luição nos Estados.

Para a realização dos objetivos propostos neste trabalho, foi

adotada a Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental do

Estado de São Paulo – CETESB – como referência de órgão ambien-

tal modelo de organização institucional e legal.

A partir da análise do sistema de informações da CETESB bus-

cou-se identificar quais indicadores de qualidade ambiental são uti-

lizados pela instituição e de que forma estão organizados.

A análise dos indicadores de desempenho das áreas de interes-

se ambiental abrangeu os aspectos: qualidade do ar, qualidade das

águas, dos rios e reservatórios, qualidade dos solos e águas sub-

terrâneas do Estado de São Paulo.

2 METODOLOGIA

1

2Doutorando do Programa de Pós-graduação em Ciências da Engenharia Ambiental da Escola de Engenharia da Universidade de São Paulo – EESC/USP.Mestranda do Programa de Pós-graduação em Engenharia Hidráulica e Saneamento da Escola de Engenharia da Universidade de São Paulo – EESC/USP.

31

3 INDICADORES DE SUSTENTABILIDADE

Bossel (1999) enfatiza a importância de indicadores, quando

afirma que para saber se uma rota de desenvolvimento está na dire-

ção da sustentabilidade, é necessária a aplicação de indicadores

apropriados.

O indicador permite obter informações sobre uma dada realida-

de (MITCHELL, 1996). Assim, é possível sintetizar um conjunto

complexo de informação que servirão como um instrumento de ges-

tão.

Cunha (2003) afirma que os indicadores despontam como ins-

trumentos que analisam e acompanham os processos de desenvol-

vimento, além disso, servem de subsídios para a formulação de po-

líticas públicas e monitoram a execução dessas. Assim, os indica-

dores de sutentabilidade mostram-se capazes de mensurar a ten-

dência à sustentabilidade em inúmeras dimensões, apresentada

por determinado processo, objeto ou lugar, observando as escalas

espaciais e temporais dos acontecimentos.

Bouni (1996) ressalta que não há a possibilidade de determinar

a sustentabilidade de um sistema considerando apenas um indica-

dor ou indicadores que se referem a apenas um aspecto do siste-

ma. Ou seja, a sustentabilidade é determinada por um conjunto de

fatores (social, ambiental e econômico) que devem ser contempla-

dos. Assim, ao avaliar a sustentabilidade é preciso analisar o con-

junto de indicadores. O ideal é que todas as relações (direta ou indi-

retas) entre os aspectos econômico, social e ambiental sejam con-

sideradas. Portanto, para mensurar a sustentabilidade é funda-

mental a integração entre inúmeras informações advindas de uma

pluralidade de áreas de conhecimento.

Para sua efetiva utilização os indicadores devem possuir carac-

terísticas representativas e científicas; ser quantificáveis, ser sim-

ples e de fácil interpretação e divulgação; apresentar tendências

ao longo do tempo e indicar com antecedência o surgimento das ir-

reversíveis; ser sensíveis a mudanças no ambiente ou na econo-

mia; ser referente a dados já existentes ou coletados a custos ra-

zoáveis e possibilitar atualizações a intervalos regulares de tempo;

ser baseados em dados confiáveis e possuir um parâmetro com

que possam ser comparados (Gilbert & Feenstra, 1999).

Os indicadores são usados pelos planejadores como instru-

mentos que permitem a avaliação de uma situação e sua possível

evolução. Para cada um dos elementos de um fenômeno em parti-

cular é preciso identificar os critérios relevantes em sua avaliação,

em relação ao seu peso no conjunto e, principalmente, a inter-

relação entre um conjunto de indicadores.

Três pontos importantes devem ser considerados na escolha de

indicadores para a gestão urbana: (1) identificação do plano estra-

tégico proposto e, por conseguinte os objetivos maiores a serem al-

cançados, (2) seleção de indicadores relevantes, válidos e objeti-

vos, e, (3) de obtenção, manutenção e atualização viáveis, econô-

mica e operacionalmente.

Com o desenvolvimento de indicadores que objetivam avaliar a

sustentabilidade de um sistema, aumenta a possibilidade de se

avançar efetivamente em direção a mudanças consistentes, com o

intuito de solucionar os inúmeros problemas ambientais e sociais le-

vantados. Porém, isso será possível se a preocupação com o plane-

ta, em toda sua complexidade, for efetiva.

ARTIGOS TÉCNICOS

4 COMPANHIA DE TECNOLOGIA DE SANEAMENTO

AMBIENTAL – CETESB

5 INDICADORES DE QUALIDADE DO AR

A Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental

(CETESB), é o resultado de uma década de debates e enfrenta-

mento de interesses que envolveram ambientalistas, cientistas, or-

ganizações não-governamentais (ONGs), representantes de popu-

lações tradicionais, organizações ambientalistas internacionais, or-

ganizações privadas, entre outros. Criada em 1968, pelo Decreto

nº 50.079, a “agência do Governo do Estado de São Paulo respon-

sável pelo controle, fiscalização, monitoramento e licenciamento

de atividades geradoras de poluição, com a preocupação funda-

mental de preservar e recuperar a qualidade das águas, do ar e do

solo (CETESB, 2007a)”.

Tal órgão possui a missão de “promover a melhoria e garantir a

qualidade do Meio Ambiente no Estado de São Paulo, visando ao de-

senvolvimento social e econômico sustentável, (CETESB, 2007a)”.

Com o intuito de cumprir a missão institucional, a CETESB dis-

põe de trinta e cinco agências ambientais agrupadas em onze es-

critórios regionais distribuídos estrategicamente pelo Estado.

Tanto as unidades regionais quanto as agências estão interligadas

entre si e com a sede, isso propicia acompanhar permanentemente

as atividades de controle exercidas em todo o estado de São Paulo.

A CETESB possui os seguintes objetivos, (CETESB, 2007a):

· Viabilizar o atendimento dos padrões de qualidade ambiental

no Estado, em conformidade com a legislação vigente;

· Organizar e colocar à disposição da sociedade dados e infor-

mações sobre a qualidade ambiental e as fontes de poluição no

Estado;

· Desenvolver indicadores e monitorar o desempenho nas di-

versas áreas de interesse ambiental;

· Estabelecer e desenvolver parcerias e convênios de coopera-

ção técnica, científica e financeira com entidades públicas e priva-

das, nacionais e internacionais, para atualização do conhecimento

científico e tecnológico.

Para que os objetivos propostos sejam alcançados, a CETESB,

em caráter permanente, licencia e fiscaliza as fontes fixas; fiscaliza

fontes móveis; monitora a qualidade do ar, das águas superficiais

interiores, das águas subterrâneas e da balneabilidade das praias.

São atribuições que a legislação lhe confia, permitindo desen-

volver uma política de controle, corretivo e preventivo, da qualida-

de ambiental, envolvendo planejamento para que as ações técni-

cas se traduzam em resultados efetivos, educação ambiental para

a conscientização da comunidade, transformando-a em aliado, e

pesquisas para que as tecnologias sejam sempre as mais atualiza-

das.

A Resolução CONAMA nº. 30/90 considerando o previsto na

Resolução CONAMA nº. 05, de 15.06.89, que instituiu o Programa

Nacional de Controle da Qualidade do Ar "PRONAR”, estabeleceu os

padrões de qualidade do ar, como as concentrações de poluentes at-

mosféricos que, ultrapassadas, poderão afetar a saúde, a seguran-

ça e o bem-estar da população, bem como ocasionar danos à flora

e à fauna, aos materiais e ao meio ambiente em geral (Art. 1º).

Estes padrões são baseados em estudos científicos dos efeitos pro-

duzidos por poluentes específicos e foram fixados em níveis de for-

32

ARTIGOS TÉCNICOS

ma a propiciar uma margem de segurança adequada. Os padrões

nacionais foram estabelecidos pelo IBAMA - Instituto Brasileiro de

Meio Ambiente e aprovados pelo CONAMA - Conselho Nacional de

Meio Ambiente, por meio da Resolução CONAMA 03/90.

Dessa forma, foram estabelecidas quatro categorias que classi-

ficam a qualidade do ar, em função das quantidades e concentra-

ções dos níveis de poluentes atmosféricos encontrados em deter-

minadas áreas. Assim, o ar foi classificado como: I - impróprio, no-

civo ou ofensivo à saúde; II - inconveniente ao bem-estar público;

III - danoso aos materiais, à fauna e flora; IV - prejudicial à segu-

rança, ao uso e gozo da propriedade e às atividades normais da co-

munidade.

O enquadramento dessas categorias é definido pelo limite máxi-

mo para a concentração de um poluente na atmosfera, com o obje-

tivo de garantir a proteção da saúde e do meio ambiente. Os parâ-

metros regulamentados são os seguintes: partículas totais em sus-

pensão, fumaça, partículas inaláveis, dióxido de enxofre, monóxi-

do de carbono, ozônio e dióxido de nitrogênio.

O monitoramento da qualidade do ar, com a avaliação das con-

centrações de poluentes no Estado de São Paulo foi iniciado na

Região Metropolitana de São Paulo, em 1972, com a instalação de

14 estações para medição diária dos níveis de dióxido de enxofre

(SO2) e fumaça preta. Nessa época, a qualidade do ar passou a ser

divulgada diariamente à população por meio de boletins encami-

nhados à imprensa. Parte das estações, denominadas manuais,

continuam sendo utilizadas pela CETESB no monitoramento da qua-

lidade do ar.

Em 1981, ocorreu um salto qualitativo, com o início do monito-

ramento automático e a instalação de novas estações, para a avali-

ação de SO2, material particulado inalável (Mp10), ozônio (O3),

óxidos de nitrogênio – (NO, NO2 e Nox), monóxido de carbono –

(CO) e hidrocarbonetos não-metânicos – (NMHC), além dos parâ-

metros meteorológicos como direção e velocidade do vento, tem-

peratura e umidade relativa do ar. Os resultados do monitoramento

passaram a ser acompanhados de hora em hora, em uma central,

que recebe as informações de todas as estações. Em 2000, o moni-

toramento automático foi ampliado para algumas cidades do inte-

rior do Estado e para o litoral.

A Resolução CONAMA nº 03/90 estabeleceu dois tipos de pa-

drões de qualidade do ar: os primários e os secundários. São pa-

drões primários de qualidade do ar as concentrações de poluentes

que, ultrapassadas, poderão afetar a saúde da população. Podem

ser entendidos como níveis máximos toleráveis de concentração

de poluentes atmosféricos, constituindo-se em metas de curto e

médio prazo. São padrões secundários de qualidade do ar as con-

centrações de poluentes atmosféricos abaixo das quais se prevê o

mínimo efeito adverso sobre o bem estar da população, assim, ma-

is restritivo, prevêem o mínimo dano à fauna e à flora, aos materia-

is e ao meio ambiente em geral. Podem ser entendidos como níveis

desejados de concentração de poluentes, constituindo-se em meta

de longo prazo.

O estabelecimento de padrões secundários objetiva a criação

de políticas de prevenção da degradação da qualidade do ar.

Devem ser aplicados às áreas de preservação e não se aplicam, pe-

lo menos em curto prazo, a áreas de desenvolvimento, onde de-

vem ser aplicados os padrões primários. A mesma resolução prevê

ainda que enquanto não for estabelecida a classificação das áreas

os padrões aplicáveis serão os primários.

Contudo, a Legislação Estadual (DE 8468 de 08/09/76) tam-

bém estabelece padrões de qualidade do ar e critérios para episó-

dios agudos de poluição do ar, mas abrange um número menor de

parâmetros. Os parâmetros fumaça, partículas inaláveis e dióxido

de nitrogênio não têm padrões e critérios estabelecidos na

Legislação Estadual.

Dado o exposto, a CETESB desenvolveu um índice de qualidade

do ar a fim de simplificar o processo de divulgação dos padrões de

qualidade do ar. Esse índice é utilizado desde 1981, e foi criado a

partir metodologias desenvolvidas no Canadá e EUA. Os parâme-

tros contemplados pela estrutura do índice da CETESB são aqueles

estabelecidos pela legislação nacional.

O índice de qualidade do ar de uma determinada área resulta

da média aritmética calculada para cada um dos poluentes medi-

dos em todas as estações da rede dessa área. Os valores assim de-

terminados são comparados com as gamas de concentrações asso-

ciadas a uma escala de cores sendo os piores poluentes responsá-

veis pelo índice.

Esta qualificação do ar está associada com efeitos sobre à saú-

de, independentemente do poluente em questão, conforme o qua-

dro abaixo:

Quadro 1: Efeitos sobre a saúde da população para faixas de

concentração de poluentes distintas.

Nas áreas metropolitanas o problema da poluição do ar tem-se

constituído numa das mais graves ameaças à qualidade de vida de

seus habitantes. Os veículos automotores são os principais causa-

dores dessa poluição em todo mundo. A CETESB adaptou as meto-

dologias internacionais às necessidades brasileiras e desenvolveu

os fundamentos técnicos para combater a poluição gerada pelos ve-

ículos automotores, que serviu de base para que o CONAMA (Reso-

lução n.º8/86 ) criasse o Programa de Controle de Poluição do Ar

por Veículos Automotores – PROCONVE. Segundo dados da

Companhia, desde que foi implantado, em 1986, o Programa redu-

ziu a emissão de poluentes de veículos novos em cerca de 97%, por

meio da limitação progressiva da emissão de poluentes, através da

introdução de tecnologias como: catalisador, injeção eletrônica de

combustível e melhorias nos combustíveis automotivos.

33

6 INDICADORES DE QUALIDADE DAS ÁGUAS, DOS RIOS

E RESERVATÓRIOS

A boa gestão da água deve ser objeto de um plano que contem-

ple os múltiplos usos desse recurso, desenvolvendo e aperfeiçoan-

do as técnicas de utilização, tratamento e recuperação de nossos

mananciais.

A poluição das águas é gerada por:

- efluentes domésticos (poluentes orgânicos biodegradáveis,

nutrientes e bactérias);

- efluentes industriais (poluentes orgânicos e inorgânicos, de-

pendendo da atividade industrial);

- carga difusa urbana e agrícola (poluentes advindos da drena-

gem destas áreas: fertilizantes, defensivos agrícolas, fezes de ani-

mais e material em suspensão).

A CETESB iniciou em 1974 a operação da Rede de

Monitoramento de Qualidade das Águas Interiores do Estado de

São Paulo, através da rede básica de monitoramento, rede regio-

nal, bem como pela rede automática, onde a caracterização da qua-

lidade da água é realizada por meio de análises de variáveis físicas,

químicas e biológicas, tanto da água quanto do sedimento.

As informações obtidas têm possibilitado o conhecimento das

condições reinantes nos principais rios e reservatórios situados nas

22 Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos (UGRHIs),

em que se divide o Estado de São Paulo de acordo com a Lei

Estadual n.º 9.034 de 27 de dezembro de 1994. A UGRHI está es-

truturada no conceito de bacia hidrográfica, onde os tais recursos

hídricos convergem para um corpo d’água principal.

De acordo com dados da Companhia, em 2006 os programas

de monitoramento da qualidade dos rios e reservatórios totaliza-

ram 356 pontos de amostragem, conforme apresentado a seguir:

• Rede Básica - 163 pontos de amostragem de água;

• Monitoramento Regional - 124 pontos de amostragem de

água;

• Monitoramento Automático – 13 pontos de amostragem de

água;

• Balneabilidade de Reservatórios e Rios – 33 praias e

• Rede de Sedimento – 23 pontos de amostragem.

O programa de balneabilidade de reservatórios é responsável

pela avaliação das condições de balneabilidade das praias e dos

principais reservatórios visitados pela população nos finais de se-

mana para lazer.

A crescente urbanização e industrialização de algumas regiões

do Estado de São Paulo têm como conseqüência um maior compro-

metimento da qualidade das águas dos rios e reservatórios, devi-

do, principalmente, à maior complexidade de poluentes que estão

sendo lançados no meio ambiente e à deficiência do sistema de co-

leta e tratamento dos esgotos gerados pela população.

A CETESB utilizou, de 1975 a 2001, o Índice de Qualidade das

Águas - IQA, com vistas a servir o público em geral de informação

básica, bem como para o gerenciamento ambiental das 22

Unidades de Gerenciamento dos Recursos Hídricos.

Os parâmetros de qualidade, que fazem parte do cálculo do IQA

refletem, principalmente, a contaminação dos corpos hídricos oca-

sionada pelo lançamento de esgotos domésticos. É importante tam-

bém salientar que este índice foi desenvolvido para avaliar a quali-

dade das águas, tendo como determinante principal a sua utiliza-

ção para o abastecimento público, considerando aspectos relativos

ao tratamento dessas águas.

As principais vantagens dos índices de qualidade de águas são

a facilidade de comunicação com o público não técnico, o status ma-

ior do que os parâmetros individuais e o fato de representar uma

média de diversas variáveis em um único número, combinando uni-

dades de medidas diferentes em um única unidade.

No entanto, sua principal desvantagem consiste na perda de in-

formação das variáveis individuais e da interação entre as mes-

mas. O índice, apesar de fornecer uma avaliação integrada, jamais

substituirá uma avaliação detalhada da qualidade das águas de

uma determinada bacia hidrográfica.

Assim, a partir de 2002, a CETESB tem utilizado índices especí-

ficos para os principais usos do recurso hídrico:

- águas destinadas para fins de abastecimento público - IAP;

- águas destinadas para a proteção da vida aquática - IVA e

- águas destinadas para o banho - Classificação da Praia.

O uso de um índice numérico global foi considerado inadequa-

do, devido à possibilidade de perda de importantes informações,

tendo sido proposta a representação conjunta dos três índices. O

IAP, comparado com o IQA, é um índice mais fidedigno da qualida-

de da água bruta a ser captada, a qual, após tratamento, será dis-

tribuída para a população.

Do mesmo modo, o IVA foi considerado um indicador mais ade-

quado da qualidade da água visando a proteção da vida aquática,

por incorporar, com ponderação mais significativa, parâmetros ma-

is representativos, especialmente a toxicidade e a eutrofização.

Observou-se, ainda, que ambos os índices poderão ser aprimo-

rados com o tempo, com a supressão ou inclusão de parâmetros de

interesse.

A CETESB, de acordo com a legislação vigente no Estado (De-

cretos n° 8468/76) e tem a atribuição de prevenir e controlar a po-

luição dos solos e águas subterrâneas. Sendo assim, adota valores

orientadores (valores de referência de qualidade, valores de pre-

venção e valores de intervenção) com o intuito de subsidiar deci-

sões que visam tanto proteger a qualidade dos solos e das águas

subterrâneas quanto o controlar a poluição nas áreas já contami-

nadas e/ou suspeitas de contaminação.

Para cumprir as suas atribuições, a Casarini et al (2001) esta-

belece os valores orientadores com os seguintes objetivos:

· Conhecer as concentrações naturais dos elementos legisla-

dos, principalmente os metais, para avaliação da qualidade de so-

los e águas subterrâneas;

· Subsidiar uma política de prevenção que define ações para re-

dução da quantidade de poluentes aplicados em futuras destina-

ções finais no solo; e

· Subsidiar uma política de gerenciamento de áreas contamina-

das, afim de controlar os riscos à saúde humana e ambiental.

Cabe ressaltar que não existe uma abordagem internacional pa-

dronizada para a poluição do solo, pois este possui uma natureza

complexa e variável. Entretanto, para monitorar a qualidade de so-

los e águas subterrâneas e controlar áreas contaminadas, inúme-

ros países têm empregado listas com valores orientadores.

7 QUALIDADE DO SOLO E ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

ARTIGOS TÉCNICOS

34

Na década de 80, desenvolveu-se uma lista com valores orien-

tadores, em vista da necessidade de se ter parâmetros comparati-

vos que possibilitassem definir o grau de poluição e quais os proce-

dimentos a ser tomados. Recomendam-se listas com valores ori-

entadores próprios, visto que as condições climáticas, tecnológicas

e pedológicas são intrínsecas de cada local. O uso de valores numé-

ricos pré-estabelecidos não permite tratar com condições específi-

cas de cada local, em relação ao tipo de contaminante, proprieda-

des e uso do solo e situação hidrogeológica. Assim, o uso das listas

não fornece respostas universais e definitivas às questões específi-

cas que abordam a poluição de águas subterrâneas e solos. Apesar

da metodologia possuir limitação, esta possui algumas vantagens,

como por exemplo: rapidez e facilidade de implantação; indica o

grau de poluição; ter coerência com a política de controle de polui-

ção, através de padrões ambientais; reduzir influências políticas lo-

cais; uniformizar as ações de controle e ser utilizado como base

comparativa em monitoramento para avaliar a eficiência da reme-

diação de solos e águas subterrâneas contaminados (CASARINI).

Após inúmeras avaliações, baseadas na legislação para solos e

águas subterrâneas, a CETESB adotou como metodologia, a “Lista

Holandesa”. Tal metodologia foi desenvolvida na Holanda e estabe-

lecida em 1983. Segundo a Casarini (2001) a escolha foi funda-

mentada nas seguintes justificativas:

· Amplamente conhecida, aceita e seguida por diversos países.

· A Holanda foi o primeiro país a estabelecer valores orientado-

res para solo e água subterrânea e apresenta, atualmente, uma

metodologia revisada e consolidada.

· Metodologia baseada em critérios científicos, usando modela-

gem matemática de avaliação de risco à saúde humana.

· Permite alterações nos valores das variáveis básicas do mode-

lo, facilitando assim a adaptação às condições do Estado de São

Paulo e a introdução de diferentes cenários de uso e ocupação do

solo.

Assim, para as condições do Estado de São Paulo, foram pro-

postos os seguintes níveis de valores orientadores: valor de refe-

rência de qualidade (VQR), que indica o nível de qualidade para um

solo considerado limpo ou a qualidade natural das águas subterrâ-

neas, determinado com base em interpretação estatística de análi-

ses físico-químicas de amostras de diversos tipos de solos e amos-

tras de águas subterrâneas de diversos aqüíferos do Estado de São

Paulo; valor de prevenção (VP), que indica uma possível alteração

da qualidade natural dos solos e águas subterrâneas, com caráter

preventivo e quando excedido, requer monitoramento, identifica-

ção das fontes de poluição e seu controle. Esse valor foi determina-

do para o solo com base em ensaio com receptores ecológicos; va-

lor de intervenção (I), que indica o limite de contaminação acima

do qual, existe risco potencial de efeito deletério sobre a saúde hu-

mana, havendo necessidade de uma ação imediata na área, a qual

inclui uma investigação detalhada e a adoção de medidas emer-

genciais. Importante ferramenta para o suporte à decisão, no ge-

renciamento de áreas contaminadas, agilizando as ações de con-

trole (CETESB, 2005).

Cabe ressaltar que os valores orientadores têm um período de

vigência de 4 anos. Os primeiros valores orientadores foram defini-

dos em 2001 pela CETESB, no Relatório de Estabelecimento de

Valores Orientadores para Solos e Água Subterrâneas no Estado de

São Paulo. A última atualização dos valores orientadores para solos

e águas subterrâneas foi aprovada em 2005, sendo que os valores

de intervenção das águas subterrâneas serão alterados conforme

alteração dos padrões da Portaria 518 do Ministério da Saúde,

(CETESB, 2005).

Para definir os valores de referência de qualidade foram consi-

derados dois grupos de substâncias: as naturalmente ausentes e

as naturalmente presentes no solo e nas águas subterrâneas.

Para obter os valores de referência do solo, foram realizadas

análises estatísticas descritivas e multivariadas dos dados analíti-

cos de metais e outros parâmetros determinados em amostras dos

principais tipos de solos do Estado de São Paulo, coletadas em áre-

as sem influências antropogênicas. Os metais determinados fo-

ram: alumínio, antimônio, arsênio, bário, cádmio, chumbo, cobal-

to, cobre, cromo, ferro, manganês, mercúrio, molibdênio, níquel,

prata, selênio, vanádio e zinco, por serem aqueles que apresentam

riscos à saúde humana e os mais comumente encontrados em ca-

sos de contaminação de solo, (CASARINI, 2001).

As concentrações naturais obtidas na compilação dos dados de

monitoramento, dos diferentes sistemas aquíferos freáticos do

Estado de São Paulo, serviram de base determinar os valores de re-

ferência das águas subterrâneas, para substâncias naturalmente

presentes. Para substâncias naturalmente ausentes, foram adota-

dos os limites de detecção dos métodos analíticos aprovados pela

CETESB.

Os valores de prevenção representam um limite para adição de

metais no solo, como por exemplo, disposição de resíduos sólidos,

aplicação de lodo de estações de tratamento, aplicação de efluen-

tes tratados.

O valor de intervenção do solo foi baseado no procedimento

que simula risco à saúde humana, quando exposta a um contami-

nante de interesse, em cenário de exposição como: agrícola, resi-

dencial e industrial. O valor de intervenção da água subterrânea foi

baseado na necessidade de preservar o recurso para o uso da popu-

lação. Assim, considerou como valor de intervenção as concentra-

ções que causam risco à saúde humana listadas na Portaria 518, de

26 de março de 2004, do Ministério da Saúde, complementa com

os padrões de potabilidade da Organização Mundial da Saúde –

OMS, (CETESB, 2005).

Conforme o procedimento do Gerenciamento de Áreas

Contaminadas, na etapa de investigação confirmatória realiza-se

uma investigação em relação às concentrações de contaminantes.

Os valores orientadores de algumas substâncias para solo e

águas subterrâneas solo no Estado de São Paulo estão contidos no

Quadro 1.

ARTIGOS TÉCNICOS

35

8 CONCLUSÃO

Criar um caminho que melhore o processo de gestão nos ór-

gãos públicos de controle ambiental depende da observação inte-

grada das perspectivas social, ambiental e econômica a partir de

uma estrutura de indicadores baseada na transparência e facilida-

de de comunicação.

Cabe ressaltar que os indicadores propiciam a transparência e

a facilidade de comunicar a posição da qualidade ambiental, assim

como, auxiliam a condução dos trabalhos de planejamento e forne-

cem credibilidade aos trabalhos de gestão.

A flexibilidade do Sistema de Gerenciamento e Controle da

CETESB possibilita que as características de cada indicador sejam

consideradas no processo de escolha das perspectivas a serem ob-

servadas, aceitando desdobramentos ou subtrações e desenhando

o perfil do público técnico (Secretaria de Estado e Empresas de

Saneamento) e do público externo (população).

A sociedade possui um papel de extrema importância, pois con-

tribui decisivamente para a permanente melhoria do meio ambien-

te. Dessa forma, a abertura de canais que possibilitem a interação

entre governo e sociedade civil, no que diz respeito à gestão ambi-

ental, passa a ter caráter estratégico no caminho do desenvolvi-

mento sustentável, no âmbito das companhias de controle ambi-

ental. Construir indicadores compreensíveis e significativos para o

público é importante em fixar o valor do progresso em direção ao

desenvolvimento sustentável.

9 REFERÊNCIAS

[1] BECKER, J. Making Sustainable Development Evaluations

Work. In: Sustainable Development, Vol. 12, 200–211, 2004.

[2] BOSSEL, H. Indicators for Sustainable Development:

Theory, Method, Applications: A report to the Balaton Group.

International Institute for Sustainable Development. Canada,

1999.

[3] BOUNI, C. Indicateurs de développement durable: l’enjeu

d’organiser une information hétérogène pour préparer une décisi-

on multicritère. In: COLLOQUE INTERNATIONAL SUR

INDICATEURS DE DÉVELOPMENT DURABL. Paris, 1996.

[4] CASARINI, D. C. P.; DIAS, C. L.; LEMOS, M. M. G. Relatório

de estabelecimento de valores orientadores para solos e águas sub-

terrâneas no estado de São Paulo. São Paulo: CETESB, 2001.

[5] CUNHA, F.L.S. O uso de indicadores de sustentabilidade am-

biental no monitoramento do desenvolvimento agrícola.

Dissertação de mestrado. Brasília: UNB, 2003.

[6] GILBERT, A. J.; FEENSTRA, J. F. A sustainability indicator for

the Dutch environmental policy theme ‘Diffusion’: cadmium accu-

mulation in soil. In: Ecological Economics. Vol. 9, p 253-265, 1994.

[7] LÉLÉ, S. M. Sustainable Development: A Critical Review. In:

World Development, Vol. 19, vol. 6, p 607-621, 1991.

[8] MEADOWS, D. Leverage points: places to intervene in a

system. Sustainability Institute, Hartland, 1999.

Envie seu trabalho para a VI Conferência de PCH. Concorra ao “Prêmio PCH” de incentivo a pesquisa.Serão aceitos trabalhos nas áreas a seguir:A) Análise Financeira

B) Aspectos Legais e Institucionais.

C) Mercado e Planejamento Energético

D) Meio Ambiente, Responsabilidade Social e Desenvolvimento Sustentável

E) Tecnologia e Desenvolvimento:

a. Componentes Hidromecânicos

b. Componentes Elétricos Mecânicos

c. Estruturas Hidráulicas

d. Sistemas de Controle

e. Subestação e Transmissão

f. Levantamento de Dados de Campo

g. Geotecnia e Geologia

h. Monitoramento

F) Operação e Manutenção

G) Sistemas Híbridos

H) Geração Descentralizada e Sistemas Isolados

Acesse nosso site para mais informações: www.conferenciadepch.com.br

Realização

Participe do mais importante evento de PCH do Brasil.

36

ARTIGOS TÉCNICOS

ARTIGOS TÉCNICOS

UMA ANÁLISE DO CENÁRIO POLÍTICO E REGULATÓRIOBRASILEIRO DAS PCHS NO BIÊNIO

Prof. Dr. Geraldo Lúcio Tiago Filho1

2

3MSc. Camila Rocha GalhardoAdriana de Cássia Barbosa

Resumo

O presente artigo apresenta as principais mudanças regulatórias ocorridas em 2009/2008 e seus impactos no mercado. O trabalho

aborda a evolução da capacidade de geração das pequenas centrais hidrelétricas e discuti alguns aspectos regulatórios, ambientais e soci-

ais inerente à implantação destas centrais, visando traçar um panorama dessa fonte na matriz energética nacional.

Palavras-chave: Legislação, PCH, Regulação, Mercado de Energia.

ABSTRACT

This work presents the most recent law changes that took place in 2009/2008 and analyses its consequences to the SHP market. It

also makes reference on the growth of the installed capacity of SHP in Brazil and discuss some law, environment and social aspects of the

implementation of those type of power plant in order to show an overview of the Brazilian energy matrix.

Key words: Legislation, SHP, Energy Market.

1CERPCH – Secretário Executivo / Instituto de Recursos Naturais - IRN / Universidade Federal de ItajubáCERPCH – Pesquisadora / [email protected], RRPP, CERPCH – Jornalista / [email protected] 3

1 INTRODUÇÃO

Segundo, LUDWIG (2009) “o desenvolvimento de energias lim-

pas, pode ser entendido como fator de prevenção de conflitos” no

que se refere às suas relações políticas e econômicas nos cenários

nacional e internacional e que o atual conceito de energia limpa

vem, cada vez mais, tomando seu lugar nas políticas públicas nos

mais diversos cenários internacionais”.

Com relação às reservas de fontes renováveis de energia, o

Brasil encontra-se em uma situação diferenciada, visto a abundân-

cia de fontes de energias alternativas, convencionais ou não, de

que dispõe. No momento o país se apresenta como um dos princi-

pais atores globais no que refere à programas e projetos de energi-

as limpas, como a produção do álcool combustível, do biodiesel, e

de sua matriz de energia elétrica baseada na geração hidrelétrica.

Enquanto no mundo a participação das energias renováveis não ul-

trapassa a 14%, no Brasil a sua participação chega à 46%, com ten-

dência de crescimento, haja visto a entrada dos parques eólicos no

sistema nacional e das grandes usinas hidrelétricas ora em cons-

trução no rio Madeira e, em futuro próximo, no rio Xingu.

Dentro deste cenário destacam-se as Pequenas Centrais

Hidrelétricas PCH, que, no Brasil, são caracterizadas como aprovei-

tamentos com potências entre 1 a 30 MW.

No ano de 2008 havia no país 310 plantas em operação que cor-

respondiam a uma capacidade instalada de 2.209 MW e 77 plantas

em construção, que acrescentariam mais 1.264 MW na matriz ener-

gética nacional. Ao final de 2009 a quantidade de PCHs em opera-

ção no país passou a ser 358 plantas, correspondendo a 3.018 MW

de capacidade instalada. E em construção haviam 73 novas plantas

que correspondem a 998 MW. Ou seja, em um ano a participação

da PCH na matriz hidrelétrica nacional passou a 3,9%. Um grande

avanço, visto que o investimento, desde o estudo do inventário do

rio, do projeto básico, licenciamento e financiamento corre por con-

ta e risco do investidor privado. Vale ressaltar que durante esse pe-

ríodo houveram importantes mudanças nos marcos regulatórios

que quase colocaram em cheque o mercado das pequenas centrais

hidrelétricas no país

A seguir são apresentadas as principais mudanças regulatórias

ocorridas no Brasil em 2008/2009 e os impactos no mercado ad-

vindos destas.

O estudo de inventário tem como princípio definir a partição de

quedas que propicie a máxima geração de energia ao menor custo,

com o mínimo impacto ao meio ambiente e em conformidade com

os cenários do múltiplo uso dos recursos hídricos na bacia hidro-

gráfica.Em 2008 a Resolução Aneel 343, alterou as normas do pro-

cesso antes regido pela Resolução 395/1998. O comparativo é mos-

trado na Tabela (1).

A solicitação de registro: antes, pela 395, não era onerosa, pas-

sou-se a exigir uma garantia de registro. Ou seja, um depósito em

dinheiro, que será reembolsado assim que o estudo for finalizado.

Aos prazos para elaboração e entrega dos estudos: antes, pela

Resolução 395, eram definidos pelo agente, passaram a ter prazo

definido.

O aceite de análise dos projetos básicos dos aproveitamentos

definidos nos estudos: antes permitia mais de um vencedor con-

correndo ao projeto, passou a definir apenas um vencedor através

de critérios estabelecidos na resolução.

A outorga de autorização para se iniciar a construção do em-

preendimento que antes também era não onerosa, passou a exigir

2 P R I N C I P A I S M U D A N Ç A S N O S M A R C O S

REGULATÓRIOS DAS PCHS OCORRIDAS EM 2008/ 2009

2.1 QUANTO AOS PROCEDIMENTOS NO REGISTRO E NA

ELABORAÇÃO DOS ESTUDOS DE INVENTÁRIO E REGISTRO

DOS PROJETOS BÁSICOS

37

um depósito de fiel garantia do cumprimento do cronograma.

Na portaria 343/2008, também ficou estabelecida a garantia

de que pelo menos 40% do potencial inventariado para exploração

seja destinado para quem fez o estudo de inventário. Ficando sob

responsabilidade dos demais empreendedores o ressarcimento

dos custos de inventário.

A partir da edição desta resolução a Aneel tem incentivado que

os interessados em uma determinada bacia hidrográfica se associ-

em para compartilhar os custos de levantamento dos dados de cam-

po, sócio-econômicos, ambientais e aerofotogramétricos.

Por fim, a resolução prevê a necessidade de se elaborar, junto

ao agente de licenciamento ambiental, a Avaliação Ambiental

Integrada- AAI da bacia inventariada, de forma a se definir, antes

do início da elaboração dos projetos básicos, quais deles realmente

serão autorizados a ser construídos.

Pelo Decreto 2.655/1998 e a Resolução Aneel 169/2001, o

Mercado de Realocação de Energia- MRE tem como princípio o com-

partilhamento de risco hidrológico entre as usinas hidrelétricas, in-

clusive as não despachadas centralizadamente, que é o caso das

PCHs.

O MRE foi criado com o objetivo de minimizar os impactos dos

empreendimentos de geração hidrelétrica devido a indisponibilida-

des das centrais por causas fortuitas. Ou seja: caso o índice de dis-

ponibilidade verificado da central seja inferior ao valor de referên-

cia considerado no cálculo da respectiva energia assegurada, a usi-

na estará sujeita à realocação da energia faltante, fornecida pelo

mercado,em função do excesso de energia gerada de outra central.

Entretanto, entendia-se que o MRE não devia cobrir a parcela

da indisponibilidade que ultrapassar o valor estabelecido pela

ANEEL por ocasião do cálculo da Energia Assegurada - EA.

2.2 MUDANÇAS QUANTO À COMPENSAÇÃO DA ENERGIA

GARANTIDA DAS PCHS NO MERCADO DE REALOCAÇÃO DE

ENERGIA

Entendia-se que, no caso das usinas não despachadas centraliza-

damente, deveria haver, por parte do empreendedor, a garantia físi-

ca que a energia firme estava condizente com a capacidade de gera-

ção da central e que a sua falta só ocorreria eventualmente.

Entretanto ao longo dos anos, apesar do MRE, foram detec-

tados vários problemas quanto a garantia da energia assegura-

da, tais como:

· O desempenho das PCHs ficou aquém da respectiva da

Energia Assegurada: historicamente 46% das PCHs com 5 anos

ou mais de registro na Câmara de Comércio de Energia Elétrica-

CCEE, geraram menos que 80%;

· Este mau desempenho não era detectado pelo Mecanismo de

Redução de Energia Assegurada- MRA, por exemplo: havia PCHs

cuja geração no período não ultrapassava a 13% com Fator de

Indisponibilidade de 100%, causando um desequilíbrio no MRE;

EA =EA x FID

Onde:

REDUZIDA CALCULADA

FID = Disponibilidade verificada (média de 60 meses)

Disponibilidade declarada pelo agente

Tabela 1. Condições para registro de projetos básicos de PCH junto à Aneel de acordo com anova Resolução 343, comparada com a antiga Resolução 395. (Fonte Aneel 2010)

Solicitação de Registro

Elaboração e Entrega de Projeto

Aceite para Fins de Análise de Projetos

Análise do Projeto

Promoção de RDH junto à ANAou à Órgãos Estaduais

Definição do RDH

Análise das Restrições de Vazão da RDH

Obtenção da Licença Prévia – LP

Aprovação do Projeto do Projeto Básico

Outorga de Autorização

Obtenção da Licença de Instalação - LI

Fiscalização

Fase / Situação Instrumento Resolução

Despacho de Aceite

Parecer Técnico

RDH

Licença Provisória - LP

Despacho de Aprovação

Licença de Instalação - LI

Garantia de Registro Não oneroso

395

Definição do Agente

Possibilidade de havermais de um ganhador

Não onerosa

Oneroso

343

Prazo Definido

Penas 1 selecionado

Garantia de FielCumprimento (onerosa)

Fonte Hubner 2010

Montantecoberto pelo

MRE

Montante nãocoberto pelo

MRE

Figura 1- Alocação de Energia de acordo com o Mecanismo deRedução de Energia Assegurada- MRA

ARTIGOS TÉCNICOS

38

· Muitas usinas solicitavam expurgo de energia assegurada, geralmente concedido,

alegando a baixa afluência de água. O que indicava a superestimativa da hidrologia uti-

lizada no cálculo da Energia Assegurada, incoerente com a hidrologia real;

· Por mais criteriosas e detalhadas que fossem as análises dos parâmetros declara-

dos pelo empreendedor, sempre havia uma grande assimetria de informação entre o

agente e a ANEEL.

Esses, entre outros problemas, levaram à ANEEL a propor novas regras para o cál-

culo da garantia física (NT 039/2009-SRG/ANEEL) e para a permanência das PCHs no

Mercado de Realocação de Energia (AP 049/2009):

Diante deste cenário, no final do ano de 2009, o Ministério de Minas e Energia –

MME, editou a Portaria nº 463/2009, com algumas adequações na regras do mercado,

tais como:

O cálculo inicial da Energia Assegurada continuou a ser feito com base na hidrolo-

gia, na indisponibilidade e rendimento dos grupos geradores, conforme declarada pelo

empreendedor. Entretanto nos primeiros 48 meses de operação comercial da central,

descontando-se os primeiros 12 meses, a geração média não poderá ser inferior a 80%

ou superior a 120% do valor da Energia Garantida. A partir do 60º mês de operação co-

mercial, descontados os primeiros 12 meses, a geração média (histórico crescente)

não poderá ser inferior a 90% ou superior a 110% da Garantia Física. Foram criadas fai-

xas de Geração Média- GM, conforme mostra a tabela (2), em cujo cálculo são descon-

siderados os 12 primeiros meses a partir da entrada em operação da primeira Unidade

de Geração, as reformas e/ou modernizações.

2.3 QUANTO À AUTORIZAÇÃO PARA

CENTRAIS HIDRELÉTRICAS ATÉ 50MW

3 EVOLUÇÃO DA CAPACIDADE DE

GERAÇÃO DAS PCHS EM 2008/2009

Em 2009, houve uma ação do governo para

expandir o mercado de auto-produção e pro-

dução independente quando editou a Lei nº

11.943, 28 de maio de 2009, que alterou o art.

26 da Lei nº 9.427/96, ao dar permissão ao po-

der concedente e à ANEEL, por delegação, a au-

torizar os aproveitamentos de potencial hi-

dráulico de potência superior a 1.000 kW e

igual ou inferior a 50.000 kW, destinado à pro-

dução independente ou auto-produção, inde-

pendentemente de ter ou não características

de PCHs, isentando as centrais na faixa de 30 a

50MW do processo de licitação.

Conforme a Tabela (3), em 2008, o merca-

do de PCHs encontrava-se em plena expansão.

Entre as PCHs em operação, em construção, au-

torizadas, em processos de inventário e de pro-

jeto básico haviam 1.834 empreendimentos

que correspondiam a 16.184 MW. Em 2009 es-

tes números passaram a 3.158 empreendi-

mentos de PCHs, correspondendo a uma po-

tência de 22.455,72 MW um aumento de 72 %

no número de PCHs e 38,7 % na potência.

Segundo os dados da Tabela (4), em 2009

havia no Brasil 738 centrais hidrelétricas em

operação gerando 77.136 MW e 97 plantas em

construção que previam 8.782,4 MW de gera-

ção. Nestas duas situações, as PCHs corres-

pondiam a 48,5% das centrais hidrelétricas

em operação, com uma participação 3,9% da

potência hidrelétrica do país. E das obras em

construção as PCHs correspondiam a 75,3%

das obras em andamento e a 11,4% da potên-

cia previstas para entrar em operação.

Por ocasião do término da construção das

centrais hidrelétricas o país passará a contar

com 431 PCHs, que corresponderão a 51,6%

de todas centrais hidrelétricas do país e a uma

participação na matriz hidrelétrica de 4,7 %.

Em processo de análise(SEM Licenciamento Ambiental)

Situação

PCH

2008

Qtd

310

77

161

169

20

86

484

215

30

282

1.834

MW

2.209

1.264

2.396

-

560

1.775

2.649

1.421

385

3.525

16.184

Qtd

358

73

145

470

52

129

396

1133

59

48

295

297

MW

3.018

998

2.067

1.042

560

4.443

8.738

317,37

697,40

574,95

22.455,72

2009

Em Operação

Em Construção

Autorização (outorgados)

Em processo de elaboração

Em processo de aceite

Em processo de Análise

Disponíveis

Inventariado

Projeto Básico

Em processo de Registro

Em processo de aceite

Em processo de análise

TOTAL

Número de meses emoperação comercial (m)

36 m < 48≤ ≥ 10%

≥ 55%

≥ 60%

48 m < 60≤

60 m < 72≤

100*GF

GM

≥ 65%

≥ 75%

≥ 85%

72 m < 84≤

84 m < 96≤

m 96≥

Tabela 2. Critério de permanência das PCHsno MRE, segundo a Portaria MME 463/2009.

GM- Geração média; GF- Garantia FísicaFonte Hubner 2010.

ARTIGOS TÉCNICOS

39

Tabela (3). Situação das PCHs no Brasil biênio 2008/2009.

Fonte: Aneel, 13/08/2008

Situação

Quantidade

UHE

No. No. No. No.MW MW MW MW

74.001

95,9%

7783,6

88,6%

358

48,5%

73

75,3%

3.018

3,9%

998

11,4%

221

29,9%

1

1,0%

117

0,2%

0,8

0,0%

738

-

97

-

77.136

-

8782,4

-

159

21,5%

23

23,7%

182

21,8% 95,2% 51,6% 4,7% 26,6% 0,1% -

81784,6 431 4016 222 117,8 835 85918,4

-

PCH CGH Total

Participação

Quantidade

Participação

EmOperação

EmConstrução

TotalQuantidade

Participação

Tabela (4) Situação das Centrais Hidrelétricas no Brasil no ano de 2009

O grande crescimento de registro de PCHs na Aneel, ocorrido

no ano de 2008 se deu, principalmente, em função da edição da

Resolução 343, conforme mostra a Figura (2), em 2008 houve uma

grande corrida à Aneel, para o registro de Projetos Básicos, de for-

ma a escapar das novas regras. Nos três meses que antecederam à

edição da resolução, deram entrada na Aneel mais de 700 pedidos

de registros, caindo a quase zero logo após a sua edição.

No Brasil, os bancos de investimentos governamentais, priva-

dos e, agências de fomentos operam com regras claras e não dife-

renciadas que, basicamente são constituídas por:

· Exigibilidade excessiva de garantias adicionais.

· Obrigatoriedade de PPA (contrato de compra de energia).

4 FINANCIAMENTO PARA AS ENERGIAS RENOVÁVEIS

NO BRASIL E EM PARTICULAR PARA AS PCHS

· Exigibilidade de taxa interna de retorno consoante com a ren-

tabilidade exigida dentro do projeto, condicionada pela diretoria de

crédito dos bancos para amortização linear da divida contraída.

· Taxas de juros na ordem de 12% com “spreed” de 3%

No Brasil, basicamente os investimentos em PCHs são feitos

com financiamento de bancos, principalmente do Banco Nacional

de Desenvolvimento Social – BNDES, cuja principal linha de crédito

é o Project Finance seguindo as premissas:

· Participação: até 80% (Geração, PCH e Transmissão) e até

60% (Distribuição)

· Prazo de carência: Até seis meses após a entrada do projeto

em operação comercial

· Prazo de Amortização: Geração - até 14 anos; Transmissão –

até 12 anos; PCH: até 12 anos e Distribuição - até 6 anos.

· Amortização: Sistema de Amortizações Constantes

Entretanto, os empreendedores têm encontrado dificuldade pa-

ra obter financiamento face às exigências bancárias, tais como:

· Um “score” do tomador junto ao agente financiador excessi-

vamente alto.

· Os prazos de financiamento insuficiente para atingir o ponto

de equilíbrio do projeto entre a sua maturação versus o prazo de

retorno do capital.

· O histórico empresarial insuficiente em expertise dentro do se-

guimento energético para mitigação de riscos, envolvendo proje-

to/obras/operação.

· A falta de “colaterais” para suportar qualquer “default”

· A falta de capital inicial para complementação de custos e pro-

cessos do projeto, até fase financiável, com todas as licenças.

· A falta de capital para fazer frente ao “equit”. frente ao financi-

amento contraído.

· Falta de ferramentas de mitigação de riscos, usadas como cola-

terais, em engenharia financeira, suportada por seguradoras inter-

nacionais, frente aos investidores

Em geral pode se considerar que uma parte importante do pro-

blema está na falta de experiência no assunto do financiamento de

projetos de energia renovável por parte do empreendedor e do se-

tor bancário.

No que se refere à Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico –

P&D, no Brasil, de acordo com a Lei 9.991/2000 todas as concessi-

onárias são obrigadas a investirem em P&D um porcentual de seu

faturamento. No caso das empresas de geração elas devem inves-

tir 1% do faturamento bruto em pesquisa tecnológica para o setor.

Atualmente, há pesquisas que visam a melhoria da qualidade

das turbinas hidráulicas através de procedimentos numéricos para

modelagem do escoamento em turbinas; distribuição de perdas

em geradores elétricos; uso de sistemas automatizados de opera-

ção e supervisão de grupos geradores; uso de grupos geradores

com rotação variável.

Na área ambiental, há estudos sobre a interação das turbinas hi-

dráulicas com os peixes; pesquisas sobre o comportamento da icti-

ofauna brasileira para fins de preservação; implantação de criatóri-

os e de peixamento de rios; o desenvolvimento de procedimentos

para o dimensionamento de mecanismos de transposição adequa-

5 O CENÁRIO DO DESENVOLVIMENTO DAS PESQUISAS E

INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS EM PCH

ARTIGOS TÉCNICOS

40

Figura 2- Evolução do número de registro junto à Aneel,nos anos 2008 e 2009. Fonte Hubner 2010

Figura 3.Evolução do número de Projeto Básicos de PCHs apro-vados na Aneel entre os anos 1998 e 2009-Fonte Hubner2010

Figura 4. Evolução do número de projetos de PCHs aprovadospela Aneel entre os anos 1998 a 2009.- Fonte Hubner 2010

dos aos peixes tropicais e de climas temperados.

Devido à forte campanha sobre a participação dos grandes re-

servatórios no aquecimento global, encontra-se em desenvolvi-

mento estudos sobre a emissão de metano em reservatórios, bem

como, o efeito da retenção dos sedimentos na vida útil do reserva-

tório e do trecho do rio a jusante da central.

Em função do mercado, no momento há interesse em desen-

volvimento de novas tecnologias aplicadas às centrais de baixas

quedas, tais como o desenvolvimento de uma tecnologia nacional

de projeto e fabricação de turbinas hidráulicas adequadas às bai-

xas e baixíssimas quedas, de geradores de pequenas potências e

baixas rotações, novos arranjos de barragem integradas às casas

de máquinas, o uso do conceito de barragens móveis e de compor-

tas fusíveis. Recentemente deu-se início a pesquisas para usos de

materiais alternativos para construção de barragens, como barra-

gens metálicas, uso de tubos feitos em matérias compostos com fi-

bra de vidro e resinas.

O Brasil tem procurado estabelecer parcerias com outros paí-

ses, como o Canadá, com o qual já assinou um acordo para o de-

senvolvimento de tecnologias apropriadas para centrais de baixís-

simas quedas. Também se tem feito acordo para disseminação de

tecnologia com países da América Latina, como a Argentina, onde

o acordo encontra-se em fase final de elaboração, e ainda em nego-

ciações com a Colômbia, Chile, entre outros.

Também encontra-se em pleno andamento parcerias com agen-

tes de desenvolvimento regional, como a CAF- Corporação Andina

de Fomento, que prevê o apoio para o desenvolvimento de procedi-

mentos de prospecção de potenciais hidroenergéticos geo-

referenciados.

Dentro do acordo Brasil-Canadá, o Ministério de Ciência e

Tecnologia - MCT disponibilizou recursos para a atualização do

Laboratório Hidromecânico para PCH, construído no Campus da

Universidade Federal de Itajubá - Unifei, na década de 1980 para o

atendimento do Programa Nacional de PCH, que se constituiu no

primeiro esforço governamental de recuperar o papel das PCHs na

matriz energética nacional e como agente de desenvolvimento soci-

al e econômico regional.

Vale destacar o projeto da Eletrobrás, que está incentivando o

desenvolvimento tecnológico da região Norte na área de energia

elétrica por meio de implantação e consolidação de centros de exce-

lência em geração e transmissão de energia elétrica. Sendo um em

Tucuruí, em parceria com a Universidade Federal do Pará e outro

em Rio Branco, no Acre, em parceria com a Universidade Federal

do Acre.

As PCHs têm um forte apelo social no que se refere à geração de

empregos e geração de renda.

A implantação de uma PCH gera uma expectativa nas comuni-

dades locais. No início, as expectativas podem ser ruins resultantes

das desapropriações das terras e na interferência das obras nos

atrativos turísticos da região. Entretanto face ao número de em-

pregos que a mesma pode gerar em sua fase de construção e as

condicionantes impostas pelo órgão ambiental, muitas vezes estes

aspectos são superados.

6 OS IMPACTOS SÓCIO-ECONÔMICOS RESULTANTES DA

CONSTRUÇÃO DE PCHS

Pode-se atribuir às PCHs o renascimento da Engenharia de

Centrais Hidrelétricas no país, visto que este tipo de atividade este-

ve em recesso por um longo período. Após a década de 1980, quan-

do cessou no país a implantação de grandes empreendimentos em

Geração Hidrelétrica. Com o advento das PCHs e da maturação do

mercado dos auto-produtores e produtores independentes, criou-

se em todo país escritórios prestadores de serviços em estudos e

projetos de pequenas centrais, em estudos ambientais, geológi-

cos, geotécnicos e de prospecção de potenciais reacendeu a indús-

tria nacional de equipamentos hidromecânicos e de componentes

elétricos.

Também como resultado da implantação de novos projetos de

PCHs, pode-se creditar o desenvolvimento da indústria de tecnolo-

gia da informação que têm desenvolvido novos sistemas de super-

visão e de controle remoto que, de um lado diminui os custos e au-

menta a confiabilidade de operação, diminui ou praticamente ex-

tinguiu a presença do operador na casa de máquinas.

A tabela (5) a seguir mostra a quantidade de empregos que

uma PCH pode gerar na sua fase de estudos e projetos. E a tabela

(6), mostra a capacidade de geração de empregos diretos e indire-

tos e do efeito renda devido a implantação de PCH de 20 MW.

De acordo com Lei nº 7.990/1989, todo empreendimento de ge-

ração de energia elétrica é obrigado a recolher 6% do seu fatura-

mento para fins de compensação financeira pela área alagada. E

em seu artigo 4º trata da isenção desta taxa para PCHs.

A desoneração que foi dada como incentivo passou nestes últi-

mos anos a ser encarado como um entrave na obtenção do acordo

com os municípios para implantação de novos empreendimentos,

principalmente em municípios da região Sudeste e Sul do país.

Tem-se tornado comum audiências públicas em Assembléias

Legislativas de estados, em Comitês de Bacias Hidrográficas a dis-

cussão sobre a constitucionalidade do não recolhimento da com-

pensação financeira pelas PCHs.

O processo de licenciamento ambiental foi criado de acordo

com os parâmetros previstos na legislação ambiental e tem como

objetivo criar mecanismos de controle e mitigação dos impactos

das ações antrópicas no ambiente e tem como base os Estudos de

Impactos Ambientais - EIA e o Relatório de Impacto Ambiental –

RIMA. O primeiro é mais abrangente e deve contemplar todos os as-

pectos técnicos do empreendimento, da descrição fisiológica, soci-

al e econômica onde o empreendimento irá se inserir e o segundo,

feito de maneira e linguagem mais simplificada de forma a traduzir

os estudos para as comunidades envolvidas e toda sociedades, de

maneira geral. São estes estudos que orientam os órgãos licencia-

dores do Licenciamento nos diferentes níveis: prévio, de instalação

e de operação.

7 QUESTÕES REGULATÓRIAS DE PCHS EM DISCUSSÃO

PELO MERCADO E PELOS ÓRGÃOS REGULADORES E

AMBIENTAIS

7.1 RECOLHIMENTO DA COMPENSAÇÃO FINANCEIRA

PELAS PCHS

7.2 AVALIAÇÃO AMBIENTAL INTEGRADA NA BACIA

HIDROGRÁFICA PARA FINS DE GERAÇÃO DE ENERGIA

ELÉTRICA

ARTIGOS TÉCNICOS

41

ARTIGOS TÉCNICOS

Entretanto, em função do uso intensivo dos recursos naturais,

principalmente no que refere aos aproveitamentos hidrelétricos,

tem-se observado que a avaliação individual dos projetos não con-

segue captar os efeitos sinérgicos do conjunto de empreendimen-

tos a serem implantados em uma determinada área, principalmen-

te no que se refere aos aproveitamentos em uma mesma bacia hi-

drográfica, como é o caso de aproveitamentos em cascata, tão co-

mum na maioria dos estudos de inventário de PCHs. O que tem leva-

do muitos Conselhos de Meio Ambiente a sugerir que o licencia-

mento deste tipo de empreendimento seja inserido em uma

Avaliação Ambiental Integrada – AAI, de preferência, precedida da

definição dos eixos a serem aprovados. A princípio esta avaliação

deverá permitir a análise da interação dos impactos identificados,

como no caso do uso múltiplo dos recursos hídricos de uma bacia hi-

drográfica.

ETAPAMÃO DE OBRA

DE NÍVELSUPERIOR

TOTALMÃO DE OBRA

DE NÍVELMÉDIO / TÉCNICO

MÃO DE OBRADE NÍVEL

SEM QUALIFICAÇÃO

1) Levantamento de campo para engenharia1.1 Hidrometria e qualidade de água1.2 Geologia / geotecnia1.3 Topografia

2) Projeto básico2.1 Estudos hidrológicos / energéticos2.2 Estudos de arranjo2.3 Estudos eletro-mecânicos2.4 Coordenação2.5 Desenhos2.6 Administrativo

3) Levantamentos de campo para meio ambiente3.1 Ictiofauna3.2 Flora terrestre3.3 Fauna terrestre3.4 Fora / fauna aquática3.5 Socio-economia

4) EIA / RIMA4.1 Diagnósticos4.2 Definição de impactos4.3 Definição de medidas mitigadoras4.4 Coordenação4.5 Desenhos4.6 Administrativo

5) PBA5.1 Detalhamento de planos / programas5.2 Coordenação5.3 Desenhos5.4 Administrativo

6) Especificações técnicas

TOTAL

7) Arqueologia7.1 Levantamentos7.2 Catalogação / resgaste7.3 Coordenação

321

322

264

8107

1323

1

112

33 1

244335

11112

222

33312

5541

143 1

554145

123

133 1

12335

111

21

25

571

3 1 4

60 34 28 122

Tabela (5). Geração de empregos devido à implantação de um PCH, na sua fase de estudos e projetos. Fonte: Tiago Filho 2008

PARTICIPAÇÃO%

DIRETOSBNDES

INDIRETOSBNDES

EFEITO RENDAEFEITO RENDAPONDERADO

BNDES

EMPREGOSDIRETOS

PONDERADOS

40 298 768 307 4288 1715

42 55 768 323 3584 1505

5 60 576 29 8904 195

13 94 576 75 3904 508

507 733 3923

Construção civil

Montagem deequipamentos

Meio ambiente

Diversos

Sub total

Total de empregos (PCH 20 MW)

Empregos/MW

5164

258

Tabela(6) – Geração de empregos estimado para uma PCH de 20 MW. Fonte: Tiago Filho 2008Potência instalada: 20 MW - Custo / MW instalado: R$ 4.200,00 - Investimento total: R$ 84.000.000,00

42

ARTIGOS TÉCNICOS

Em tese a proposta é razoável, porém este tipo de estudo ainda

encontra-se em fase de discussão pelos órgãos reguladores e por

algumas assembléias legislativas em alguns estados.

Embora ainda não seja um procedimento legal e que ainda não

disponha de termos de referência, este tipo de avaliação tem sido

cada dia mais requerido e/ou sugerido pelos diferentes conselhos.

O resultado é que se cria uma instabilidade legal e incertezas no

mercado, principalmente no de PCH.

Atualmente os tributos que incidem sobre a receita devido à ge-

ração de energia hidrelétrica na geração são:

· Sobre a Receita anual da venda da energia elétrica, incidem:

· 2,5 a 3% referente às cotas anuais da Reserva Global de

Reversão (RGR). Trata-se de um valor é estabelecido anualmente

pela ANEEL.

· 0,5% referente à Taxa de Fiscalização da ANEEL (TFSEE), cu-

jo valor é estabelecido anualmente pela ANEEL.

· ICMS a percentagem varia de estado para estado.

· Podem variar conforme a opção por lucro real ou presumido os

tributos a seguir:

· Lucro Real:

· PIS 1,65%; COFINS 7,6%;ISS 2 a 5%(varia de acordo com

o município); Contribuição Social 8%; Imposto de Renda 15%.

· Lucro Presumido:

· PIS 0,65%; COFINS 3%; ISS 2 a 5% (varia de acordo com o

município); Contribuição Social 2,88%; Imposto de Renda 4,8%.

Destes tributos o município, onde a PCH está inserida, recebe

muito pouco. O que tem resultado em resistências por parte dos po-

deres municipais quanto à implantação de novas PCHs em seus ter-

ritórios. Em função disso é importante que se faça uma ampla dis-

cussão entre a agência reguladora, congresso nacional e as assem-

bléias legislativas estaduais para definirem uma maneira de repas-

sar mais recursos aos municípios que, em última instância, arca

com todos impactos sociais e ambientais da implantação das PCHs.

Recentemente, face às práticas adotadas pelo governo para o

incentivo aos leilões de energia de fontes alternativas, associações

de produtores têm pleiteado a desoneração de impostos para as

PCHs que venham participar dos mesmos. Semelhantemente ao

ocorrido para o recente leilão de energia eólica, é pedida a redução

dos impostos como IPI e ICMS para as PCHs o que permitirá uma re-

dução em torno de 6,5% no valor de venda da energia oriunda das

PCHs tornando-as mais competitivas junto ao mercado, visto que

no leilão de eólicas a energia chegou a ser comercializada no inter-

valo entre R$ 153,00 R$ 139,00 por MW/Hora.

Além disso, diferentemente das PCHs, os empreendimentos de

outras fontes renováveis de energia, como a de biomassas e eólica,

por ocasião do leilão, não têm seus projetos analisados com ante-

cedência pela Aneel. Acredita-se que num próximo leilão, mesmo

não desoneradas, as PCHs possam participar com um potencial de

até 1.500 MW.

7.3 REDISTRIBUIÇÃO DOS TRIBUTOS RECOLHIDOS

SOBRE A ATIVIDADE DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

7.4 DESONERAÇÃO PARA PCHS NO LEILÃO DE FONTES

ALTERNATIVAS

8 CONCLUSÃO

8 BIBLIOGRAFIA

Embora o biênio 2008/2009 tenha sido um período de grandes

mudanças na regulação das pequenas centrais hidrelétricas no

Brasil, o mercado demonstrou ter maturidade, mantendo o cresci-

mento mesmo sob condições de mudanças de paradigmas.

É óbvio que a política energética promova o desenvolvimento só-

cio-econômico através de mecanismos que disponibiliza energia elé-

trica de forma segura e a preços acessíveis e, de preferência, utili-

zando-se de fontes renováveis de energia.

De uma maneira geral, atualmente o incentivo que se dá às fon-

tes renováveis não convencionais de energia, como a eólica e bio-

massa, teve como base os incentivos dados às PCHs.

Assim, também, se deu com a legislação ambiental e com os pro-

cedimentos de licenciamento ambiental. Primeiro aplicou-se às

PCHs e agora inicia-se um novo ciclo, no qual as agências e conse-

lhos ambientais passaram, também, a avaliar os empreendimentos

de geração com outras fontes renováveis de energia, como é o caso

das centrais a biomassa e eólicas.

Apesar das PCHs serem um tipo de tecnologia totalmente domi-

nada pela indústria nacional, nos últimos anos têm sofrido uma es-

pécie de política de desestimulo em função de mudanças nas regras

que inibem o seu crescimento. Mesmo a sociedade que através de

organizações não governamentais, inadvertidamente, muitas ve-

zes tem-se posicionado contra a implantação da PCHs e através de

participações em audiências públicas tem-se mostrado reticentes

quanto ao licenciamento ambiental de PCHs alegando danos ambi-

entais em patrimônios naturais, prejuízos à atividades econômicas

como o eco-turismo e alegam que a implantação do empreendi-

mento só interessa ao investidor que está atrás apenas do lucro.

É preciso um esforço comum entre todos os envolvidos na cade-

ia produtiva para buscar um programa que objetiva sensibilizar os

diferentes segmentos da sociedade e dos órgãos reguladores para

que as tomadas de decisão tenham como meta o atendimento das

demandas do mercado de sustentável tanto pelo ponto de vista am-

biental como do ponto de vista social, econômico e de mercado.

Daí a necessidade de definir regras claras, perenes e não discri-

minatórias para as diferentes fontes renováveis de energia. De for-

ma a garantir a expansão da oferta de energia em fontes diversifica-

das, trazendo maior estabilidade ao sistema e buscando o desen-

volvimento sustentável do país.

[1] ELETROBRÁS “Diretrizes para Estudos e Projetos de PCH”,

Ed Eletrobrás, RJ, 2000.

[2] HUBNER, N “A Aneel e a Participação das PCH na Matriz

Energética Nacional”, Aula Inaugural no II Curso de Especialização

em PCH- CEPCH, Unifei/Cerpch/Fupai, Itajubá, 26/02/2010.

[3] JUNQUEIRA, AA,et all, Relatório, Porto Alegre, 04/06/2002.

[4] LUDWIG, F “Os impactos socioeconômicos da produção de bi-

ocombustíveis no Brasil” site: acessado em 17 de março de 2010.

[5] MACHADO, EF G, et all “Análise Econômico-Financeira de

Novas PCHs em Leilões do Novo Modelo do Setor Elétrico, VI

SPMCH, Belo Horizonte – MG, 21 A 25/04/ 2008, T21 – A03

[6] TIAGO FILHO, G L, et all “Impactos Sócio-Econômicos das

PCHs Inseridas no Programa de Incentivos às Fontes Alternativas de

Energia – PROINFA” Revista Brasileira de Energia, Vol. 14, n. 1,

2008

43

ARTI

GOS

TÉCN

ICOS

TECH

NICA

L ART

ICLE

S

Forma e preparação de manuscrito

Primeira Etapa (exigida para submissão do artigo)

Segunda Etapa (exigida para publicação)

O texto deverá apresentar as seguintes características: espaçamento

1,5; papel A4 (210 x 297 mm), com margens superior, inferior, esquerda e dire-

ita de 2,5 cm; fonte Times New Roman 12; e conter no máximo 16 laudas, in-

cluindo quadros e figuras.Na primeira página deverá conter o título do trabalho, o resumo e as

Palavras-Chaves. Nos artigos em português, os títulos de quadros e figuras de-

verão ser escritos também em inglês; e artigos em espanhol e em inglês, os tí-

tulos de quadros e figuras deverão ser escritos também em português. Os qua-

dros e as figuras deverão ser numerados com algarismos arábicos consecuti-

vos, indicados no texto e anexados no final do artigo. Os títulos das figuras de-

verão aparecer na sua parte inferior antecedidos da palavra Figura mais o seu

número de ordem. Os títulos dos quadros deverão aparecer na parte superior

e antecedidos da palavra Quadro seguida do seu número de ordem. Na figura,

a fonte (Fonte:) vem sobre a legenda, à direta e sem ponto-final; no quadro,

na parte inferior e com ponto-final.O artigo em PORTUGUÊS deverá seguir a seguinte seqüência: TÍTULO em

português, RESUMO (seguido de Palavras chave), TÍTULO DO ARTIGO em in-

glês, ABSTRACT (seguido de key words); 1. INTRODUÇÃO (incluindo revisão

de literatura); 2. MATERIAL E MÉTODOS; 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO; 4.

CONCLUSÃO (se a lista de conclusões for relativamente curta, a ponto de dis-

pensar um capítulo específico, ela poderá finalizar o capítulo anterior); 5.

AGRADECIMENTOS (se for o caso); e 6. REFERÊNCIAS, alinhadas à esquerda.O artigo em INGLÊS deverá seguir a seguinte seqüência: TÍTULO em in-

glês; ABSTRACT (seguido de Key words); TÍTULO DO ARTIGO em português;

RESUMO (seguido de Palavras-chave); 1. INTRODUCTION (incluindo revisão

de literatura); 2. MATERIALAND METHODS; 3. RESULTS AND DISCUSSION; 4.

CONCLUSIONS (se a lista de conclusões for relativamente curta, a ponto de

dispensar um capítulo específico, ela poderá finalizar o capítulo anterior); 5.

ACKNOWLEDGEMENTS (se for o caso); e 6. REFERENCES.O artigo em ESPANHOL deverá seguir a seguinte seqüência: TÍTULO em

espanhol; RESUMEN (seguido de Palabra llave), TÍTULO do artigo em portu-

guês, RESUMO em português (seguido de palavras-chave); 1.

INTRODUCCTIÓN (incluindo revisão de literatura); 2. MATERIALES Y

METODOS; 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓNES; 4. CONCLUSIONES (se a lista

de conclusões for relativamente curta, a ponto de dispensar um capítulo espe-

cífico, ela poderá finalizar o capítulo anterior); 5. RECONOCIMIENTO (se for o

caso); e 6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.Os subtítulos, quando se fizerem necessários, serão escritos com letras

iniciais maiúsculas, antecedidos de dois números arábicos colocados em posi-

ção de início de parágrafo.No texto, a citação de referências bibliográficas deverá ser feita da se-

guinte forma: colocar o sobrenome do autor citado com apenas a primeira le-

tra maiúscula, seguido do ano entre parênteses, quando o autor fizer parte do

texto. Quando o autor não fizer parte do texto, colocar, entre parênteses, o so-

brenome, em maiúsculas, seguido do ano separado por vírgula.O resumo deverá ser do tipo informativo, expondo os pontos relevantes

do texto relacionados com os objetivos, a metodologia, os resultados e as con-

clusões, devendo ser compostos de uma seqüência corrente de frases e con-

ter, no máximo, 250 palavras.Para submeter um artigo para a Revista PCH Noticias & SHP News o(os)

autor (es) deverão entrar no site www.cerpch.unifei.edu.br/Submete-rartigo.Serão aceitos artigos em português, inglês e espanhol. No caso das lín-

guas estrangeiras, será necessária a declaração de revisão lingüística de um

especialista.

O artigo depois de analisado pelos editores, poderá ser devolvido ao (s)

autor (es) para adequações às normas da Revista ou simplesmente negado

por falta de mérito ou perfil. Quando aprovado pelos editores, o artigo será en-

caminhado para três revisores, que emitirão seu parecer científico. Caberá

ao(s) autor (es) atender às sugestões e recomendações dos revisores; caso

não possa (m) atender na sua totalidade, deverá (ão) justificar ao Comitê

Editorial da Revista.

Os artigos que não se enquadram nas normas acima descritas, na

sua totalidade ou em parte, serão devolvidos e perderão a prioridade da or-

dem seqüencial de apresentação.

Obs.:

Form and preparation of manuscripts

First Step (required for submition)

Second Step (required for publication)

The manuscript should be submitted with following format: should be

typed in Times New Roman; 12 font size; 1.5 spaced lines; standard A4 paper

(210 x 297 mm), side margins 2.5 cm wide; and not exceed 16 pages, includ-

ing tables and figures.In the first page should contain the title of paper, Abstract and Keywords.

For papers in Portuguese, the table and figure titles should also be written in

English; and papers in Spanish and English, the table and figure titles should

also be written in Portuguese. The tables and figures should be numbered con-

secutively in Arabic numerals, which should be indicated in the text and an-

nexed at the end of the paper. Figure legends should be written immediately

below each figure preceded by the word Figure and numbered consecutively.

The table titles should be written above each table and preceded by the word

Table followed by their consecutive number. Figures should present the data

source (Source) above the legend, on the right side and no full stop; and ta-

bles, below with full stop.The manuscript in PORTUGUESE should be assembled in the following or-

der: TÍTULO in Portuguese, RESUMO (followed by Palavras-chave), TITLE in

English; ABSTRACT in English (followed by keywords); 1.INTRODUÇÃO (in-

cluding references); 2. MATERIAL E MÉTODOS; 3. RESULTADOS E

DISCUSSÃO; 4. CONCLUSÃO (if the list of conclusions is relatively short, to

the point of not requiring a specific chapter, it can end the previous chapter);

5. AGRADECIMENTOS (if it is the case); and 6. REFERÊNCIAS, aligned to the

left.The article in ENGLISH should be assembled in the following order: TITLE

in English; ABSTRACT in English (followed by keywords); TITLE in Portuguese;

ABSTRACT in Portuguese (followed by keywords); 1. INTRODUCTION (includ-

ing references); 2. MATERIAL AND METHODS; 3.RESULTS AND DISCUSSION;

4. CONCLUSIONS (if the list of conclusions is relatively short, to the point of

not requiring a specific chapter, it can end the previous chapter); 5. AC-

KNOWLEDGEMENTS (if it is the case); and 6. REFERENCES.The article in SPANISH should be assembled in the following order:

TÍTULO in Spanish; RESUMEN (following by Palabra-llave), TITLE of the article

in Portuguese, ABSTRACT in Portuguese (followed by keywords); 1.

INTRODUCCTIÓN (including references); 2. MATERIALES Y MÉTODOS; 3.

RESULTADOS Y DISCUSIÓNES; 4. CONCLUSIONES (if the list of conclusions is

relatively short, to the point of not requiring a specific chapter, it can end the

previous chapter); 5.RECONOCIMIENTO (if it is the case); and 6.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.The section headings, when necessary, should be written with the first let-

ter capitalized, preceded of two Arabic numerals placed at the beginning of the

paragraph.Abstracts should be concise and informative, presenting the key points of

the text related with the objectives, methodology, results and conclusions; it

should be written in a sequence of sentences and must not exceed 250 words.References cited in the text should include the author\'s last name, only

with the first letter capitalized, and the year in parentheses, when the author

is part of the text. When the author is not part of the text, include the last

name in capital letters followed by the year separated by comma, all in paren-

thesesFor paper submission, the author(s) should access the online submission

Web site www.cerpch.unife.edu.br/submeterartigo (submit paper).The Magazine SHP News accepts papers in Portuguese, English and Span-

ish. Papers in foreign languages will be requested a declaration of a specialist

in language revision.

After the manuscript has been reviewed by the editors, it is either re-

turned to the author(s) for adaptations to the Journal guidelines, or rejected

because of the lack of scientific merit and suitability for the journal. If it is

judged as acceptable by the editors, the paper will be directed to three review-

ers to state their scientific opinion. Author(s) are requested to meet the re-

viewers\' suggestions and recommendations; if this is not totally possible,

they are requested to justify it to the Editorial Board

Papers that fail to meet totally or partially the guidelines above de-

scribed will be returned and lose the priority of the sequential order of presen-

tation.

Obs.:

INSTRUÇÕES AOS AUTORES INSTRUCTIONS FOR AUTHORS

44

AGENDA/SCHEDULE

Cooperation for Waste Issues - The 7th International

Conference on Solid waste, Sewage and Air emiss

15th German Dam Symposium

Infrastructure Asia 2010 Exhibition & Conference

Ambiental expo 2010

Water Africa 2010 Exhibition & Seminar

VII SIMPÓSIO BRASILEIRO SOBRE PEQUENAS E

MÉDIAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS – VII SNPMCH

ECWATECH-2010 and IWA Specialist Conference

7th IWA Leading-Edge Conference on Water & Waste-

water Technologies

World Ocean Council “Sustainable Ocean Summit”

All About Energy 2010

Data: 07 e 08 de abril de 2010

Local: Kharkiv - Ukraine

Data: 14 a 16 de abril de 2010

Local: Aachen - Germany


Local: Jakarta – Indonesia

Data: 27 a 29 de Abril de 2010

Local: São Paulo - SP


Local: Abuja – Nigeria

Data: 11 a 13 de maio de 2010.

Local: São Paulo - SP

Data: 01 a 04 de Junho de 2010

Local: Moscow – Russia


Local: Phoenix (AZ) - USA


Local: Honolulu, Hawai - USA

Data: 30 de Junho a 02 de Julho de 2010

Local: Fortaleza - CE

Hydro World Weekly

Singapore International Water Week : Sustainable Citi-

es - Clean & Affordable Water

VI Conferência de PCH Mercado & Meio Ambiente

25th Symposium on Hydraulic Machines and Systems

Data: 27 a 30 de Julho de 2010

Local: Charlotte, NC - USA

Data: 28 de Junho a 02 de Julho de 2010

Local: Singapore

Data: 01 e 02 de setembro de 2010

Local: São Paulo – SP

Contato: www.conferenciadepch.com.br

Data: 20 a 24 de setembro de 2010

Local: Romenia

Contato: http://acad-tim.tm.edu.ro/iahr2010

45

LEGISLAÇÃO

Por Adriana Barbosa

Setor Hidrelétrico brasileiro: desafios e metas

No dia 26 de fevereiro, Nelson Hubner, ministrou palestra, em Itajubá, para os alunos do Curso de Especialização sobre Pequenas Cen-

trais Hidrelétricas (CEPCH) promovido pelo Centro Nacional de Referência em Pequenas Centrais Hidrelétricas (CERPCH), através da Uni-

versidade Federal de Itajubá (Unifei) e com o apoio da Fundação de Pesquisa e Assessoramento à Indústria (FUPAI).

Em sua palestra Hubner apresentou aos alunos as dificuldades e os desafios enfrentados pela agência.

Em entrevista a Revista PCH Noticias & SHP News o diretor geral da Aneel, destacou as ações e diretrizes da Agência Nacional de Ener-

gia Elétrica para incentivar a diversificação da matriz energética brasileira.

PCH Notícias & SHP NEWS

Nelson Hubner


Nelson Hubner

: Segundo estudos da Aneel, até o

ano de 2030 as PCHs produzirão juntas cerca de 7,5 mil MW de

energia, a um custo relativamente baixo para implementação, algo

em torno de R$ 4 milhões o MW instalado. Com isso a estimativa pa-

ra os próximos 20 anos, é que a participação das PCHs na matriz

elétrica nacional cresça cerca de 8%.

Quais são as ações que estão sendo planejadas para que a me-

ta proposta seja atingida?

Quais são as dificuldades encontradas ou esperadas?

: Acredito que essa meta poderá crescer um

pouco mais à medida que organizamos mais esse setor, uma vez

que ele não é muito organizado. A Aneel vem fazendo uma modifi-

cação grande em sua regulação, para permitir um ordenamento

nesse setor, mas acredito que precisamos avançar um pouco mais.

Estamos estudando formas de acelerar todo o processo de aprova-

ção de estudos de inventários e projetos básicos de usinas. Esse é

um mercado importante para o país, pois tem sustentado boa par-

te do crescimento do mercado livre no Brasil. É um mercado que

movimenta a economia de pequenas e médias empresas no país,

embora, atualmente, haja uma presença de empresas maiores que

vem investindo nesse mercado, isso permite que indústrias nacio-

nal de geradores e pequenas turbinas se desenvolvam. A meta da

Aneel é modernizar e aprimorar os processos para agilizar a apro-

vação.

Nossas dificuldades são inúmeras, começa desde a questão da

realização dos estudos, na qual temos discutido a deficiência dos

estudos referentes à PCHs que chegam até a agência. Há estudos

onde a potência está muito abaixo da energia assegurada. Vamos

começar desde a questão regulatória da Aneel, o que reflete na me-

lhoria e qualidade dos estudos, pois quando começarmos exigir ma-

is dos estudos a conseqüência será a melhoraria da qualidade.

: Hoje há, no país, mais de dois mil

e quatrocentos projetos registrados em análise pela Aneel, porém

um dos grandes entraves para os empreendedores é o licencia-

mento ambiental.

Qual seria, em sua opinião, uma solução plausível para os licen-

ciamentos nos Estados?

: Acredito que devemos fazer um debate naci-

onal sobre a questão do licenciamento ambiental. No Brasil, infeliz-

mente, parece que essa questão entrou mais para um lado passio-

nal do que do campo técnico. Isso dificulta tanto a aprovação de em-

preendimentos hídricos de maior porte, quanto os de pequenas

centrais. As pequenas centrais possuem características diferencia-

das, elas não pagam compensação

financeira pela utilização de recur-

sos hídricos. Isso, em minha opi-

nião, é um erro pequeno, em rela-

ção aos benefícios que são afeta-

dos por esse empreendimento.

Nós estamos debatendo com depu-

tados dentro do congresso nacio-

nal para alterar essa legislação, pa-

ra permitir que essas usinas tam-

bém paguem essa contribuição.

Dessa forma incentiva os municípi-

os em receber e permitir a implanta-

ção dos empreendimentos em seus municípios.

: A nova metodologia para a revi-

são tarifária está programada para o reajuste de 2011. O que a

agência tem feito para reduzir o impacto de variações bruscas nes-

tes reajustes? O Brasil tem uma das maiores tarifas do mundo. Em

sua opinião, quais seriam alternativas para reduzi-las?

: À medida que a economia brasileira vai se en-

caminhando para uma estabilidade maior esses impactos redu-

zem. Nós estamos tentando simplificar esse processo, isso leva um

pouco mais de tempo. Acredito que a partir de 2015, com a renova-

ção das concessões vai nos permitir dar um passo maior nesse sen-

tido. Nós temos no país, de fato, uma economia bastante estabili-

zada e sem grandes oscilações, o que não justifica ter reajustes tari-

fários anuais com base nos índices econômicos. No ano passado a

economia mundial estava paralisada, tínhamos deflação em alguns

meses e por outro lado pegamos o reflexo da economia do ano ante-

rior o que recaiu sobre a tarifa, gerando uma incoerência, uma vez

que as indústrias diminuíram a produção e ao mesmo tempo tive-

mos um impacto tarifário bastante significativo cerca de 20%, o

que é inviável. Nós estamos buscando algumas formas para amor-

tecer isso, enquanto não temos uma possibilidade de mudança le-

gal nos contratos de concessão.

Se tivermos uma economia estabilizada poderemos trabalhar,

somente, com revisões tarifárias e não fazermos anualmente rea-

juste, o que acarretará mudanças de componentes financeiros que

temos nas tarifas. Nós temos estudado os dois aspectos: mudança

na metodologia de revisão, mas também o aspecto de diminuição.

Nós já estamos fazendo de forma, ainda, rudimentar alguns ajus-

tes.


Nelson Hubner

46

LEGISLATION


Brazilian Hydropower Sector: challenges and goals

On February 26th, Mr. Nelson Hubner gave a lecture to the students of the Latu Sensu course on Small Hydropower Plants in Itajubá.

The course is promoted by CERPCH (National Center of Reference for Small Hydropower Plants) through the Federal University of Itajubá

(UNIFEI) and supported by FUPAI (Foundation for Research and Consultancy for Industries).

In his lecture Mr. Hubner showed the students the difficulties and challenges faced by the agency to regulate the sector.

In an interview for PCH Noticias & SHP News the general director of Aneel (National Agency for Electric Energy) talked about the ac-

tions and guidelines of the agency to encourage the growth of the Brazilian Power Matrix.


Nelson Hubner

: According to studies carried out

by Aneel by the year 2030 the SHPs will be producing together

about 7.5 thousand MW of energy, at a relatively low implementa-

tion, about R$ 4 million the installed MW. This way, the participa-

tion of SHPs in the national power matrix is estimated to grow

about 8%.

What actions are being planned for the proposed goal to be

achieved?

What difficulties are expected?

: I believe that this goal may grow while we or-

ganize this sector, given that it is not very well organized. Aneel has

been making a huge change in its regulation in order to put some or-

der in the sector, but I believe that we need to go a little further. We

are studying ways to accelerate the whole approval process of in-

ventory studies and basic projects of plants. This is an important

market for the country, for it has sustained a good share of the

growth of the free market in Brazil. It is a market that moves the

economy of small and medium companies in the country, although,

today, we can see the presence of larger companies that are invest-

ing in this market, this allows the national industries of generators

and small turbines to develop. Aneel's goal is to modernize and im-

prove the processes to accelerate the approval.

Our difficulties are countless. They start with the studies that

are carried out and we have been discussing the deficiencies in the

studies regarding SHPs that are sent to the agency. There are stud-

ies where the power is much lower than the assured energy. We are

going to start at Aneel's regulatory issue, which reflects the im-

provement and quality of the studies for when we start to be more

demanding in relation to the studies, the consequence will be the

improvement in the quality.

: Today, there are more than two

thousand four hundred registered projects being analyzed by

Aneel. However, one of the greatest obstacles for the entrepre-

neurs is the environmental license.

In your opinion, what would the plausible solution for the li-

censing issue be in the states?

: I believe we have to do a national debate

about the environmental licensing problem. Unfortunately, in

Brazil it seems that this issue became more emotional than techni-


Nelson Hubner

Alunos do curso de especialização em PCH assistem palestra de Nelson Hubner.

Foto

: Adrian

a Bar

bosa

47


Nelson Hubner

: Como o senhor avalia a qualida-

de de Energia produzida no Brasil? Qual o procedimento adotado

pela Aneel para garantir a qualidade da energia fornecida pelas dis-

tribuidoras no país?

: O Brasil nos últimos anos melhorou significa-

tivamente, se pegarmos os últimos 10 anos, de maneira geral os ín-

dices globais que medimos nas distribuidoras já diminuíram. Nos úl-

LEGISLAÇÃO

timos anos, estamos discutindo muito com as distribuidoras e em-

bora os índices registrados em 2004-2005 serem impactantes, ho-

je há uma tendência de estabilização e uma elevação na qualidade

de energia fornecida por algumas empresas. Estamos muito preo-

cupados com a qualidade da energia e estamos discutindo isso,

com as distribuidoras. A Aneel vai atuar fortemente no processo de

fiscalização e melhoria na qualidade de energia.

Secretário Executivo do CERPCH, Geraldo Lúcio Tiago Filho; Diretor Geral da Aneel, Nelson Hubner; Reitor da Unifei, Renato Nunes;Assessora CERPCH, Maria Sircia de Souza; vice-reitor da Unifei, Paulo Shigueme.

Foto

: Adrian

a Bar

bosa

LEGISLATION

cal. This makes it difficult to approve both large and small

hydropower plants. The SHPs have different features, they do not

pay compensation regarding the use of water resources. In my

opinion, this is a small mistake in relation to the benefits that are af-

fected by this enterprise. We have been debating with congress-

men to change this legislation so that SHPs also pay for this contri-

bution. This way it will encourage the cities to receive and allow the

implementation of these enterprises.

: The new methodology for tariff

review is forecast for the adjustment of 2011. What has the agency

done to reduce the impacts of sharp variations in these readjust-

ments? Brazil has one of the highest tariffs in the world. What

would the alternatives be to reduce them?

: While the Brazilian economy is marching to-

wards greater stability, these impacts are reduced. We are trying to

simplify this process, and this takes a little more time. I believe

that after 2015, the renewing of the concessions will allow us to

take a larger step towards this. There is, in fact, a considerably sta-

ble economy in the country, without significant oscillations, and

that does not justify annual tariff adjustment based on economic in-

dexes. Last year, the world's economy was paralyzed, there was de-

flation in some months. On the other hand we got the reflex of the

previous years that hit the tariff, generating an incoherence, once

the industries reduced their production and, at the same time,

there was a significant tariff impact, about 20%, which is unfeasi-


Nelson Hubner

ble. We are looking for some ways to amortize this, while there is

no possibility of a legal change in the concession contracts.

If we have a stable economy, we will be able to only with tariff re-

views and not carry out annual adjustments, which will cause

changes in the financial components that are present in the tariffs.

We have been studying two aspects: change in the review method-

ology and the reduction aspect. We are already doing some adjust-

ments, but is a very crude way.

: How do you evaluate the quality

of the energy produced in Brazil? What is the procedure adopted by

Aneel to assure the quality of the energy supplied by the distribu-

tors in the country?

: In the past years, Brazil has improved con-

siderably, if we take the last 10 years into account. Generally

speaking, the global indexes that we measure in the distributors

have already been reduced. Over the past few years we have been

talking to the distributors and although the indexes registered in

2004-2005 cause impacts, today there is a tendency towards sta-

bilization and a rise in the quality of the energy supplied by some

companies. We are concerned about the quality of the energy and

we are discussing this issue with the distributors. Aneel will have a

strong fist in the inspection process and in the improvement of the

quality of the energy.


Nelson Hubner

A foi fundada em dezembro de 1989 por um grupo detécnicos de alto nível com larga experiência na concepção e implantação deempreendimentos na , tendo por objetivo prestar serviços emestudos, projetos, consultoria e gerenciamento, tanto para clientes do setor público quantoprivado.

No gerenciamento de programas, atua nas ,com financiamento internacional.

RDR Consultores Associados

área de energia elétrica

áreas de meio ambiente, educação e saúde

No campo das hidrelétricas, a RDR atua desde a busca dos locais para os aproveitamentos até o Gerenciamentoda implantação das Obras. O quadro da capacitação da RDR é:

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Estudo deAvaliação de Potencial

Estudo de Inventário Hidrelétrico

Projeto Básico

Projeto Básico, para contratação de serviço e aquisições de equipamentos ou para contratação de EPC

Projeto Executivo

Gerenciamento da Implantação das Obras

Engenharia do Proprietário

CONSULTORESASSOCIADOS

anos20

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C O N S U L T O R E S A S S O C I A D O S

R U A M A R E C H A L D E O D O R O , 5 1 - 1 5 º A N D A R - G A L E R I A R I T ZC U R I T I B A - 8 0 . 0 2 0 - 9 0 5 - P A R A N Á5 5 4 1 3 2 3 3 - 1 4 0 0 - r d r @ r d r . s r v . b r - w w w . r d r . s r v . b r

01 e 02 de Setembro de 2010Centro de Convenções do Novotel Center NorteAv. Zaki Narchi, nº 500 - São Paulo - SP

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h. MonitoramentoF) Operação e ManutençãoG) Sistemas HíbridosH) Geração Descentralizada e Sistemas isolados

CURTAS

Por Adriana Barbosa Translation Adriana Candal

Brasil pretende construir Hidrelétrica no HaitiBrazil intends to build Hydropower plant in Haiti

O presidente Luiz Inácio Lula da Silva anunciou no dia 21 de fe-

vereiro que o Brasil vai ajudar a construir uma hidrelétrica no Haiti.

Essa ação faz parte da política do Brasil em assumir a liderança

nos esforços internacionais de reconstrução do Haiti.

O Brasil espera receber a aprovação do presidente haitiano, Re-

né Préval, para a construção de uma hidrelétrica de US$ 150 mi-

lhões que atenderá pelo menos 600 mil haitianos que vivem na ca-

pital, Porto Príncipe, e na cidade de Mirebalais.

Segundo o Chefe da Subdivisão de Pesquisa e Extensão do

Instituto Militar de Engenharia (IME), José Carlos Amorim, o Apro-

veitamento Hidrelétrico Artibonite 4C terá uma potência instalada

de 32 MW e será localizado no Rio Artibonite, a montante da UHE Le

Péligre, de 54 MW. A nascente do Rio Artibonite está localizada na

República Dominicana. A Bacia do Rio Artibonite é a única que pos-

sui potencial para aproveitamentos hidrelétricos no Haiti.

A ação governamental é feita por meio do Ministério das Rela-

ções Exteriores. Já a parte técnica está sob a responsabilidade do

Departamento de Engenharia e Construção (DEC) do Exército Bra-

sileiro e do Instituto Militar de Engenharia (IME).

Ocorrerá nos próximos dias um encontro no Haiti entre o Presi-

dente Lula com o Presidente Préval, para discutir a construção da

UHE. Segundo o Ministério das Relações Exteriores a possibilidade

que mais agrada ao Presidente Lula é o financiamento da obra pelo

BNDES, com a construção a cargo de uma empreiteira brasileira,

escolhida por licitação.

O início das obras está prevista para o segundo semestre de

2010 e o prazo de construção é de três anos.

On February 21st President Luiz

Inácio Lula da Silva announced that Brazil

will help build a hydropower plant in Haiti.

This is part of the Brazilian policy to

lead the international efforts to rebuild

Haiti.

Brazil expects to receive the approval

of the Haitian president, René Préval, to

build a US$ 150-million Hydropower plant

that will meet the needs of at least 600

thousand Haitians that live in the capital, Porto Príncipe, and in the

city of Mirebalais.

The Hydropower Potential Artibonite 4C will have an installed

power of 32 MW and will be located on River Artibonite, upstream

of Le Péligre plant - 54 MW. The spring of River Artibonite is located

in Dominican Republic. River Artibonite Basin is the only one that

has hydropower potential in Haiti, says the Head of the of the Sub-

division of Research of the Engineering Military Institute (IME), Mr.

José Carlos Amorim.

This governmental action is carried out through the Ministry of

Foreign Relations. The technical part is under the responsibility of

the Engineering and Construction Department of the Brazilian

Army and IME.

Within the next days, there will be a meeting in Haiti between

Presidents Lula and Préval to talk about the construction of the

plant. According to the Ministry of Foreign Relations the option the

pleases president Lula the most is the funding by BNDES (National

Bank For Economic and Social Development) and the construction

carried out by a Brazilian company chosen through a tender.

The beginning of the works is forecast to take place in the sec-

ond semester of 2010 and the construction is forecast to last 3

years.

Trecho do Rio Artibonite onde será construída a UHE.Part of River Artibonite where the hydropower plant will be built.

Foto

: Arq

uiv

o I

ME

52

NEWS

Por Adriana Barbosa Translation Adriana Candal

CGHs e PCHs no Sul de Minas lutam para obter o licenciamento ambientalCGH and SHP of the south of Minas Gerais struggle to attain environmental license

Atualmente no Brasil, as pequenas centrais hidrelétricas pro-

duzem juntas 3,5 mil MW. Segundo estudos da Aneel, até o ano de

2030 elas produzirão juntas cerca de 7,5 mil MW de energia, a um

custo relativamente baixo para implementação, algo em torno de

R$ 4 milhões o MW instalado. Com isso nos próximos 20 anos, a par-

ticipação das PCHs na matriz elétrica nacional crescerá algo em tor-

no de 8%.

Minas Gerais, devido às suas peculiaridades topográficas e hi-

drológicas é considerada uma das áreas mais promissoras do setor

no país. No momento, segundo a Aneel há, no país, mais de dois

mil e quatrocentos projetos registrados em análise pela Agência,

esse número considera todos os estágios do processo, incluindo os

processos em disputa. No sul do Estado, há diversos pedidos de li-

cenciamento ambiental junto ao Conselho Estadual de Política

Ambiental (COPAM).

Há uma crescente demanda por centrais com potenciais inferi-

ores a 1 mil MW, que são segundo a Aneel, centrais classificadas co-

mo Centrais Geradoras de Energia (CGH), como é o caso da CGH

Cachoeirinha, localizada no rio Cachoeirinha, afluente do rio do Pei-

xe, na bacia hidrográfica Iguaçu/Pardo, no município de Bueno

Brandão. e gerenciada pela Mauá Empresa Brasileira de Participa-

ções Societárias Estruturadas Ltda. Essa central está com o seu pe-

dido de licenciamento em análise pelo Copam – Sul, que é sediado

em Varginha e responde pelo licenciamento ambiental da região

Sul Mineira.

Embora os técnicos do orgão licenciador tenham dado parecer

favorável para as Licenças Prévias e de Instalação, o empreendi-

mento tem encontrado forte oposição por parte da população afe-

tada e por ONGs.

Em audiência pública ocorrida no auditório do SESI, em Vargi-

nha, no dia 01 de fevereiro, conselheiros pediram referência ao pe-

dido de licenciamento, uma vez que, além da CGH Cachoeirinha, es-

tão previstas para o mesmo rio, mais quatro CGHs. A questão le-

vantada foi o efeito sinérgico dos impactos ambientais que as cinco

CGH, em conjunto, podem representar para o eco-sistema da ba-

cia, além da questão da preservação dos recursos naturais para o

turismo ecológico que, segundo as ONGs, é a vocação da região.

A sugestão de alguns conselheiros que participaram de diligên-

cias ao local, juntamente com um representante do Ministério Pú-

blico foi de que, para este caso, fosse aplicado o conceito de Avalia-

ção Ambiental Integrada (AAI). O que não foi aprovado sob alega-

ção que o empreendedor havia dado entrada no órgão ambiental

sob determinadas regras e, portanto não poderia haver mudanças

com o processo em andamento.

O pedido foi recolhido para diligências, por se tratar de um rio lo-

calizado na fronteira dos estados de São Paulo e Minas Gerais, o ór-

gão competente para dar a outorga da água seria a Agência Nacio-

nal das Águas (ANA), e no caso deste empreendimento, a outorga

foi dada pelo Instituto Mineiro de Gestão das águas – IGAM.

Os conselheiros vão se pronunciar na próxima reunião ordiná-

ria agendada para o mês de março.

Today, in Brazil, Small Hydropower plants together produce 3.5

thousand MW. According to studies carried out by Aneel (National

Agency for Electric Energy) by the year of 2030 they will be produc-

ing about 7.5 thousand MW of power at a relatively low implemen-

tation cost, something about R$ 4 million the installed MW. This

way, within the next 20 years, the participation of SHPs in the na-

tional electric matrix will grow about 8%.

Due to its topographic and hydrological peculiarities, the state

of Minas Gerais is considered one of the most promising areas of

the sector in the country. Now, according to Aneel, there are more

than two thousand four hundred projects registered and being ana-

lyzed by the Agency. This number considers all of the stages of the

process, including the ones that are being disputed. In the south of

the state, that are several environmental license requests with the

State Council of Environmental Policy (COPAM).

There is a growing demand for plants with powers under 1 thou-

sand MW, which are considered by Aneel as Power Generating

Plants (PGP). This is the case of Cachoeirinha PGP, located on the

River Cachoeirinha, affluent of the River Peixe in the Iguaçú/Pardo

hydrographic basin in the city of Bueno Brandão and managed by

Mauá Empresa Brasileira de Participações Societárias Estruturadas

Ltda. The license request of this plant is being analyzed by COPAM

– South, which is based in the city of Varginha and is responsible for

the environmental licensing of the southern part of the state.

Although the organ technicians have given a favorable judg-

ment for the Provisory and Installation Licenses, the enterprise has

found strong opposition from the affected population and NGOs.

During a public hearing that took place at SESI Auditorium, in

Varginha, the councilmen asked for a recess to the licensing re-

quest, given that besides PGP Cachoeirinha, four other PGPs are

forecast to be built on the same river. The question that was raised

regards the synergetic effect of the environmental impacts that the

five PGPs together might represent for the ecosystem of the basin,

as well as the preservation of the natural resources that are used

with eco-tourism purposes, which, according to the NGO, is the vo-

cation of the region.

The suggestion of some councilmen that participated in visits to

the place with a representative of the Public Ministry was that for

this case the concept of Integrated Environmental Assessment was

used. What was not approved by COPAM under the allegation that

the entrepreneur had filed the requests under certain rules, and

therefore, there could not be changes when the process was al-

ready being analyzed.

The request was collected for the visits, given that the river is lo-

cated in the Minas Gerais and São Paulo Border. This way, the organ

that must give the grant is the National Agency for Waters (ANA),

and in the case of this enterprise, the grant had been given by the

Water Management Institute of the state of Minas Gerais (IGAM).

The councilmen will communicate their decision in the next

meeting in March.

53

CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM

PEQUENAS CENTRAIS HIDRELÉTRICAS

Este curso é voltado para a capacitação profissional na área de gestão e

projetos de pequenas centrais hidrelétricas (PCH). Direcionado para

engenheiros, administradores, advogados, economistas e todos os

profissionais correlacionados com a área de PCH, o curso destaca-se como

um diferencial exigido pelo mercado profissional.

Dividido em 10 módulos presenciais, este curso visa o en-sino de procedimentos para a viabilidade técnica e econô-mica, dimensionamento e especificação de componenteshidromecânicos e elétricos, elaboração de projeto básico,aspectos regulatórios e ambientais.

O curso pode ser integralizado em um período máximo de24 meses. Com a conclusão de 9 módulos teóricos e a defe-sa do trabalho de conclusão de curso, o aluno será avaliadopor uma banca para receber o título de especialista. É per-mitido cursar os módulos individuais, dando direito a certi-ficação técnica.

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à vista

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Local: Itajubá-MGAulas concentradas em uma semana por mês10 módulos presenciaisTraslado Gratuito: Rio/Itajubá e São Paulo/ItajubáIntegralização: mínimo de 10 e máximo de 24 meses

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publicação da portaria 463 surpreende mercado de...

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