Estudo de Viabilidade de PCH Criúva

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CURSO SUPERIOR DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
EVILÁSIO MALDONADO MAGALHÃES 
 
 
 
 
 
ESTUDO DE VIABILIDADE DO APROVEITAMENTO DO 
POTENCIAL HIDRELÉTRICO PROVENIENTE DA VAZÃO 
ECOLÓGICA DE UMA PCH - ESTUDO DE CASO PCH CRIÚVA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Caxias do Sul 
2017 
 
 
 EVILÁSIO MALDONADO MAGALHÃES 
 
 
 
ESTUDO DE VIABILIDADE DO APROVEITAMENTO DO 
POTENCIAL HIDRELÉTRICO PROVENIENTE DA VAZÃO 
ECOLÓGICA DE UMA PCH - ESTUDO DE CASO PCH CRIÚVA 
 
 
 
 
 
Trabalho apresentado para o Curso de 
Engenharia Elétrica, do Centro 
Universitário Uniftec como parte dos 
requisitos para avaliação da unidade 
curricular de Geração de Energia. 
 
 
 
 
 
Orientador: Prof. M.Sc. Rodrigo Brandt 
 
 
 
 
Caxias do Sul 
2017 
 
 
 
ESTUDO DE VIABILIDADE DO APROVEITAMENTO DO POTENCIAL 
HIDRELÉTRICO PROVENIENTE DA VAZÃO ECOLÓGICA DE UMA PCH - 
ESTUDO DE CASO PCH CRIÚVA 
 
 
Evilásio Maldonado Magalhães 
 
Orientador: Prof. M.Sc. Rodrigo Brandt 
 
evilasio_tuia@hotmail.com 
 
 
Resumo: O presente trabalho apresenta o estudo de viabilidade considerando o aproveitamento da 
vazão ecológica da Pequena Central Hidrelétrica (PCH) Criúva, instalada no Rio Lajeado Grande, 
localizada na divisa dos municípios de Caxias do Sul e São Francisco de Paula no Rio Grande do Sul. 
Os valores utilizados nas simulações do projeto são baseados em valores típicos, além de considerar 
que o projeto proposto seja capaz de suprir a necessidade de consumo elétrico, disponibilizando uma 
geração superior a demanda utilizada na PCH. A geração de energia elétrica a partir do aproveitamento 
da vazão ecológica é economicamente viável na PCH Criúva devido ao baixo investimento inicial e 
custo de operação e manutenção praticamente nulo, com retorno de investimento garantido. 
 
 
Palavras-chave: Vazão Ecológica. Geração de Energia Elétrica. Viabilidade Econômica. 
 
mailto:evilasio_tuia@hotmail.com
 
 
FEASIBILITY STUDY OF THE HYDROELECTRIC POTENTIAL FROM THE 
ECOLOGICAL FLOW OF A SHP - CASE STUDY CRIÚVA 
 
 
Evilásio Maldonado Magalhães 
 
Advisor: Prof. M.Sc. Rodrigo Brandt 
 
evilasio_tuia@hotmail.com 
 
 
Abstract: The present work presents the feasibility study considering the use of the ecological flow of 
the Criúva Hydroelectric Power Plant HPP, installed in Rio Lajeado Grande, located in the division of 
the municipalities of Caxias do Sul and São Francisco de Paula in Rio Grande do Sul. Project 
simulations are based on typical values, in addition to that the proposed project is capable of supplying 
a need for electric consumption, providing a generation higher than a demand used in the HPP. The 
generation of electric energy from the use of the ecological flow is economically viable in the HPP 
Created due to the low initial investment and cost of operation and maintenance practically null, with 
guaranteed return on investment. 
 
 
Key-words: Ecological Flow. Generation of Electric Power. Economic viability. 
 
mailto:evilasio_tuia@hotmail.com
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1: Esboço MCH .............................................................................................. 10 
Figura 2: Gráfico de Consumo de Energia Elétrica ................................................... 12 
Figura 3: Fluxograma do projeto ............................................................................... 14 
Figura 4: Localização Barramento Criúva ................................................................. 15 
Figura 5: Barramento PCH Criúva ............................................................................. 16 
Figura 6: Gráfico de turbinas ..................................................................................... 21 
Figura 7: Casa de força MCH .................................................................................... 22 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1: Hidrologia PCH Criúva .............................................................................. 16 
Tabela 2: Decomposição de custos .......................................................................... 22 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
BDO – Boletim Diário de Operações 
CCEE – Câmara de Comercialização de Energia Elétrica 
CGH – Central Geradora Hidrelétrica 
DNAEE – Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica 
EPE – Empresa de Pesquisa Energética 
MCH – Minicentral Hidrelétrica 
MME – Ministério de Minas e Energia 
O&M – Operação e Manutenção 
PCH – Pequena Central Hidrelétrica 
PLD – Preço de Liquidação das Diferenças 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
INTRODUÇÃO ............................................................................................... 10 
1 PROJETO .................................................................................................... 11 
1.1 OBJETIVOS ......................................................................................... 11 
1.2 JUSTIFICATIVA ................................................................................... 11 
2 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ....................................................... 13 
2.1 TIPOS DE MINICENTRAIS HIDRELÉTRICAS .................................... 13 
2.1.1 Central Hidrelétrica a Fio D’água .................................................. 13 
2.1.2 Fluxograma de Atividades ............................................................ 13 
3 ESTUDO DE CASO ................................................................................ 15 
3.1 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO ................................................. 17 
3.1.1 Definições do projeto .................................................................... 20 
3.1.2 Decomposição de custos .............................................................. 22 
CONSIDERAÇÕES FINAIS ........................................................................... 29 
REFERÊNCIAS .............................................................................................. 31 
ANEXOS......................................................................................................... 32 
 
 
10 
 
INTRODUÇÃO 
 
Neste trabalho é estudado a viabilidade técnica e econômica para a 
implantação de uma Minicentral Hidrelétrica (MCH) com o reaproveitamento da vazão 
sanitária da PCH Criúva, construída no rio Lajeado Grande, afluente do rio das Antas 
pela margem esquerda. Os municípios em que se situa a usina são Caxias do Sul e 
São Francisco de Paula. O acesso ao local se dá a partir de Caxias do Sul, pela rota 
do Sol, em direção a Cambará do Sul, num percurso de 27km, o restante do trajeto 
corresponde a estradas vicinais de terra, num percurso de cerca de 22km. 
Para o desenvolvimento deste estudo primeiramente serão apresentados os 
objetivos gerais e específicos para delimitar o assunto abordado, seguido das 
justificativas, reforçando a necessidade da aplicação deste projeto de forma integral, 
trazendo benefícios para o empreendimento. Em seguida é desenvolvido um breve 
referencial teórico sobre o tema proposto, estudando normas aplicáveis, 
regulamentações, assuntos referentes, curiosidades e particularidades do projeto. 
A partir das informações subsidiadas anteriores é possível de forma sucinta 
elaborar o projeto proposto trazendo cálculos referentes a vazões, projetos, custos e 
todo o levantamento necessário para o desenvolvimento do empreendimento. Por fim 
é apresentado indicadores tornando uma resposta clara para o gestor tomar a decisão 
de investimento para o desenvolvimento do projeto proposto. A figura 1 apresenta um 
esboço geral da MCH. 
 
Figura 1: Esboço MCH 
 
 Fonte: BETA (2017) 
 
11 
 
1 PROJETO 
 
1.1 OBJETIVOS 
 
OBJETIVO GERAL 
• O objetivo principal deste trabalho é desenvolver o estudo do projeto de 
uma minicentral hidrelétrica com o reaproveitamento da vazão sanitária 
da PCH Criúva. 
 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
• Analisar a disponibilidade da vazãodisponível na PCH; 
• Examinar as práticas recomendadas para implantação de uma 
minicentral hidrelétrica; 
• Elaborar projeto de viabilidade técnica e econômica que melhor se 
adapte ao ambiente. 
 
1.2 JUSTIFICATIVA 
 
No ano de 2016, o consumo de energia elétrica na PCH Criúva atingiu 
aproximadamente 196,06 MW. Considerando o consumo de energia como um insumo 
para o negócio, chegou a representar cerca de 13,7% do montante de perdas sobre a 
geração, somando a outros fatores como por exemplo, perdas na transmissão da 
geração, chegou ao acumulando total de 1.431,61 MW neste ano, representando 
1,42% do total da geração de 100.943,68 MW. (CRIÚVA, 2016) 
 
12 
 
Figura 2: Gráfico de Consumo de Energia Elétrica 
 
Fonte: CRIÚVA (2016) 
 
15,81
15,02
16,41 16,00
18,89
15,72
17,49 17,83
16,14
17,89
15,37
13,49
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
Consumo (MW) - 2016
Energia elétrica
13 
 
2 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 
 
Para a elaboração deste estudo segundo o Manual de Minicentrais 
Hidrelétricas, Eletrobrás (1984), é considerado uma minicentral hidrelétrica, usinas na 
faixa de potência acima de 100 kW até 1000 kW. Nestas características é apresentado 
um cronograma para elaboração do estudo e projeto proposto. 
 
2.1 TIPOS DE MINICENTRAIS HIDRELÉTRICAS 
 
• Central Hidrelétrica de acumulação, com regularização diária de 
reservatórios; 
• Central Hidrelétrica a fio d’água. Para facilitar o entendimento será 
apresentado apenas características deste modelo para o 
desenvolvimento deste trabalho, devido ao estudo enquadrar-se nestes 
moldes. 
 
2.1.1 Central Hidrelétrica a Fio D’água 
 
Este tipo de central é empregado quando a vazão mínima do rio é igual ou 
maior a descarga necessária à potência a ser instalada. Assim, a captação de água 
pode ser feita através de uma pequena barragem, desprezando o volume do 
reservatório. O aproveitamento energético será parcial podendo ocorrer descargas 
pelo vertedouro. (ELETROBRÁS, 1984) 
Este tipo de aproveitamento apresenta as seguintes simplificações, 
dispensando: 
• Estudos de regularização de descarga; 
• Estudos sazonais de carga elétrica do consumidor; 
• Concepção da tomada d’água; 
• Levantamento detalhado da área do reservatório; 
• Determinação da curva área X volume do reservatório. 
 
2.1.2 Fluxograma de Atividades 
 
14 
 
Para melhor identificar a elaboração do projeto a figura 3 ilustra com um 
fluxograma a ordem das atividades para elaboração. 
 
Figura 3: Fluxograma do projeto 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CLIENTE 
ESTUDO 
Geração 
Hidromecânicos 
Montagem e 
Administração 
Hidrologia 
Projeto 
Básico e Executivo 
Obra Civil 
Projeto 
Elétrico 
Ambiental 
LO 
Montagem 
em campo 
GERAÇÃO 
15 
 
3 ESTUDO DE CASO 
 
O projeto proposto é fundamentado com bases em dados referentes a um 
estudo de caso. As condições atuais encontradas no local, apresentam a viabilidade 
de adesão do empreendimento por se tratar de uma minicentral hidrelétrica que por 
si, já tem menos burocracia para desenvolvimento. A PCH em questão conta com toda 
infraestrutura disponível e licença ambiental exigida pela Fepam, conforme é 
apresentado em anexo neste trabalho. 
 
Figura 4: Localização Barramento Criúva 
 
 Fonte: Homer Pro (2017) 
 
O sistema de vazão sanitária está instalado a uma altura de 42 m na barragem, 
e tem uma vazão residual no rio de 0,59m³/s. O sistema é composto de uma grade de 
800 x 800 mm, uma transição de um quadrado para um círculo, e uma tubulação com 
Φ 400 mm. A figura 5 mostra a condição atual do barramento identificando a posição 
da vazão sanitária. Com um aproveitamento utilizado de 35 m para estudos deste 
projeto. 
 
16 
 
Figura 5: Barramento PCH Criúva 
 
 Fonte: Criúva (2016) 
 
A vazão utilizada para desenvolver o projeto foi obtida do documento de 
controle de hidrologia da PCH Criúva, que mostra a vazão sanitária constante de 
0,59m³/s, conforme apresenta a tabela 1. 
 
Tabela 1: Hidrologia PCH Criúva 
 
 Fonte: Criúva (2017) 
 
17 
 
3.1 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO 
 
Para elaboração do projeto é apresentado um memorial de cálculos referentes 
às: altura topográfica e aproveitamento, perdas de energia e rendimento nos 
condutos, potências mecânica, assegurada e bruta, trabalho específico bruto e 
rendimento total. 
 
• Altura topográfica (HTOP): 
 
A altura da tomada d’água, também conhecida como altura topográfica é 
definida pela atura do montante menos da jusante do reservatório. 
 
𝐇𝐓𝐎𝐏 = 𝐇𝐀 − 𝐇𝐅 (1) 
 
Onde: 
HÁ = altura do montante [m] 
HF = altura da Jusante (15% do montante) [m] 
 
Htop = 40 − 6 
𝐇𝐭𝐨𝐩 = 𝟑𝟒 𝐦 
 
• Perdas nos condutos (Hp) [m]: 
 
𝐇𝐩 = 𝟏𝟎, 𝟔𝟒𝟑 . (
𝐐𝐭
𝛌
)
𝟏,𝟖𝟓
. 𝐃−𝟒,𝟖𝟕. 𝐋 (2) 
 
Onde: 
Qt = vazão da turbina (tabela vazões PCH Criúva) [m³/s] 
λ = coeficiente do encanamento de aço [115] 
D = diâmetro do encanamento de adução [m] 
L = comprimento do encanamento de adução [m] 
 
Hp = 10,643 . (
0.59
115
)
1,85
. 0, 4−4,87 . 40 m 
18 
 
𝐇𝐩 = 𝟎, 𝟎𝟐𝟏 𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨𝐬 
 
• Altura líquida do aproveitamento (Hl) [m]: 
 
𝐇𝐥 = 𝐇𝐓𝐎𝐏 − 𝐇𝐩 (3) 
 
Onde: 
HTOP = altura topográfica [m] 
Hp = perdas nos condutos [m] 
 
Hl = 34m − 0,021m 
𝐇𝐥 = 𝟑𝟑, 𝟗𝟕𝟗 𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨𝐬 
 
• Rendimento dos condutos (ηc) [%]: 
 
𝛈𝐜 =
𝐇𝐥
𝐇𝐓𝐎𝐏
 
(4) 
 
Onde: 
HTOP = altura topográfica [m] 
Hl = altura líquida [m] 
 
ηc =
33,979
34
= 0,9993 
𝛈𝐜 = 𝟗𝟗, 𝟗𝟑% 
 
• Potência mecânica do aproveitamento (PH): 
 
Para definir o potencial mecânico, elétrico e a energia possível disponível, foi 
utilizado a vazão sanitária, a altura do aproveitamento e o peso específico da água. 
 
𝐏𝐇 = 𝛄 . 𝐐 . 𝐇𝐥 (5) 
 
Onde: 
19 
 
𝛾 = peso específico da água [N/m³] 
Q = vazão média [m³/s] 
Hl = queda líquida [m] 
 
PH = 9,81 . 0,59 . 33,979 
𝐏𝐇 = 𝟏𝟗𝟔, 𝟔𝟔 𝐤𝐖 
 
• Potência Assegurada (Pa): 
 
A potência assegurada é a energia gerada que vai ser garantida o ano todo em 
função da vazão sanitária disponível. Para calcular as potências assegurada e a 
máxima, leva-se em consideração o rendimento da turbina (90%), gerador (90%) e 
dos condutos (99,94%) incluído na queda líquida da equação 3. 
 
𝐏𝐚 = 𝛄. 𝐐 . 𝐇𝐥 . 𝐞 (6) 
 
Onde: 
𝛾 = peso específico da água [N/m³] 
Q = vazão média [m³/s] 
Hl = queda líquida [m] 
e = eficiência da conversão de energia do gerador e da turbina 
e= 0,9 . 0,9 = 0,81 
 
Pa = 9,81 . 0,59 . 33,979 . 0,81 
𝐏𝐚 = 𝟏𝟓𝟗, 𝟑 𝐤𝐖 
 
O rendimento total do sistema é calculado utilizando a potência bruta dividida 
pela potência assegurada. 
 
• Trabalho Específico bruto (Y): 
 
𝐘 = 𝐠. 𝐇𝐓𝐎𝐏 (7) 
 
20 
 
Onde: 
g = gravidade [9,81m/s²] 
HTOP = altura topográfica [m] 
 
Y = 9,81 . 34 
𝐘 = 𝟑𝟑𝟑, 𝟓𝟒 𝐉/𝐊𝐠 
 
• Potência Bruta (PB): 
 
𝐏𝐁 = 𝐦𝐚 . 𝐐. 𝐘 (8) 
 
Onde: 
ma = massa específica da água [1000Kg/m³] 
Q= vazão média [m³/s] 
Y= trabalho específico bruto [J/Kg] 
 
PB = 1000 . 0,59 . 333,54 
𝐏𝐁 = 𝟏𝟗𝟔, 𝟕𝟖𝟖 𝐤𝐖 
 
• Rendimento total (ntotal): 
 
𝛈𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 =
𝐏𝐚
𝐏𝐁
 (9) 
 
Onde: 
Pa = Potência assegurada [kW] 
PB = Potência Bruta [kW] 
 
ηtotal =
159,3
196,788
 
𝛈𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 = 𝟎, 𝟖𝟎𝟗𝟓 = 𝟖𝟎, 𝟗𝟓% 
 
3.1.1 Definições do projeto 
 
21 
 
A potência a ser instalado na Minicentral Hidrelétrica será de 170 kVA com FP 
0,9. Uma turbina do tipo Francis simples, selecionada a partir do gráfico da figura 6, 
com base nos dados referentes ao projeto, altura da barragem de 40 metros e vazão 
de 0,59 m³/s. 
 
Figura 6: Gráfico de turbinas 
 
 Fonte: HACKER (2017) 
 
Na figura 7 é apresentado um esboço da localização da casa de força para 
abrigar o conjunto turbina-gerador da Minicentral Hidrelétricademonstrando o baixo 
investimento, onde nota-se que o capital é direcionado a tubulações, turbina, gerador, 
casa de força, painel de ligação e conexão ao TR da tomada d’água da PCH. 
 
22 
 
Figura 7: Casa de força MCH 
 
 
3.1.2 Decomposição de custos 
 
Para realizar os cálculos do valor do investimento total, foi utilizada a tabela 2 
que descreve a decomposição dos custos de uma usina hidrelétrica. 
 
Tabela 2: Decomposição de custos 
 
 Fonte: BRANDT (2017). 
 
• Investimento total (Itotal): 
 
𝐈𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 = 𝐃𝐂. 𝐏𝐈 (10) 
 
TR13,8kV/ 380v 
conexão tomada d’água. 
23 
 
Onde: 
DC = decomposição dos custos [R$2.648,00/KW] 
PI = Potência instalada [153 kW] 
 
Itotal = 2648 . 153 kW 
𝐈𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 = 𝐑$ 𝟒𝟎𝟓. 𝟏𝟒𝟒, 𝟎𝟎 
 
• Custos em dólares por kW instalado (CUP): 
 
Base de valor do dólar estimado em R$3,27 o investimento total em US$:
 
Itotal =
405.144,00
3,27
 
𝐈𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥 = 𝐔𝐒$ 𝟏𝟐𝟑. 𝟖𝟗𝟕, 𝟐𝟒 
 
𝐂𝐔𝐏 =
𝐈𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥
𝐏𝐈
 (11) 
 
Onde: 
Itotal = Investimento total, considerando os juros de curto prazo, refletido para 
a data de início de operação [US$] 
PI = Potência Instalada [KW] 
 
CUP =
123.897,24
153
 [
US$
kW
] 
𝐂𝐔𝐏 = 𝟖𝟎𝟗, 𝟕𝟖 [
𝐔𝐒$
𝐤𝐖
] 
 
• Energia Garantida (Energar): 
 
𝐄𝐧𝐞𝐫𝐠𝐚𝐫 = 𝟖𝟕𝟔𝟎. 𝐅𝐂𝐦á𝐱𝐢𝐦𝐨 . 𝐏𝐈 (12) 
 
Onde: 
FCmáximo = fator de capacidade máximo – vazão [0,3956 p.u] 
24 
 
PI = Potência instalada [153 kW] 
 
Energar = 8760 . 0,3956 . 153 
𝐄𝐧𝐞𝐫𝐠𝐚𝐫 = 𝟓𝟑𝟎. 𝟐𝟏𝟒, 𝟕𝟔 [𝐤𝐖] 
 
• Fator de recuperação do capital (FRC): 
 
𝐅𝐑𝐂 = 
𝐢. (𝟏 + 𝐢)𝐍
[(𝟏 + 𝐢)𝐍 − 𝟏]
 (13) 
 
Onde: 
FRC = Fator de recuperação de capital 
i = Taxa de atualização de capital 
N = vida útil econômica [50 anos] 
Consideraremos os seguintes dados para fins de recuperação do capital: 
 
𝐅𝐑𝐂 = 𝟎, 𝟏𝟎𝟎𝟖𝟔 
 
• Custo do investimento (Cinv): 
 
𝐂𝐢𝐧𝐯 =
𝐈𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥. 𝐅𝐑𝐂
𝐄𝐧𝐞𝐫𝐟𝐢𝐫
 (14) 
 
Onde: 
Itotal = Investimento total, considerando os juros de curto prazo, refletido para 
a data de início de operação [US$] 
FRC = Fator de recuperação do capital para taxa de atualização de capital “i” e 
vida útil econômica de “N” anos [0,10086] 
Enerfir = Energia firme ou garantia física da usina – vazão [kW] 
 
Cinv =
123.897,24 . 0,10086
530.214,76
 
𝐂𝐢𝐧𝐯 = 𝟎, 𝟎𝟐𝟑𝟓 [
𝐔𝐒$
𝐤𝐖
] 
25 
 
 
• Custo unitário de combustível (Ccomb): 
 
Consideramos desprezíveis os custos com combustível, já que para uma usina 
hidrelétrica não existe o consumo de combustível para a geração, somente taxas para 
utilização da água que também é desprezível. 
 
𝐂𝐜𝐨𝐦𝐛 ≅ 𝟎 
 
• Custo O&M (CO&M): 
 
𝐂𝐎&𝐌 =
𝐏𝐈
𝐄𝐧𝐞𝐫𝐠𝐚𝐫
 . (𝐎&𝐌) 
(15) 
 
Onde: 
PI = potência instalada [153 kW] 
Energar = energia garantida [ 530.214,76 kW] 
O&M = custo unitário anual de o&m [ 5 US$/ MW. Ano] 
 
CO&M = 5
US$
MW. ano
. 530.214,76 
𝐂𝐎&𝐌 = 𝐔𝐒$ 𝟐. 𝟔𝟓𝟏, 𝟎𝟕 
 
• Custo unitário de energia e potência (CUG′): 
 
𝐂𝐔𝐆′ = (𝐂𝐔𝐏. 𝐅𝐑𝐂) + 𝐂𝐄. (𝐅𝐂𝐦á𝐱. 𝟖, 𝟕𝟔)[
𝐔𝐒$
𝐤𝐖. 𝐚𝐧𝐨
] (16) 
 
Onde: 
CUP = Custo unitário de Potência (investimento) [809,78 US$/kW] 
FRC = Fator de recuperação de Capital [0,10086] 
CE = Custo de Energia = CUC + CO&M [ US$/kW] 
FCmáx = fator de capacidade máximo [0,3956 p.u] 
 
26 
 
Custo de O&M é considerado uma despesa anual fixa, não será incluído no 
custo unitário de energia e potência. 
 
CUG′ = (809,78 . 0,10086). [
US$
kW. ano
] 
𝐂𝐔𝐆′ = 𝟖𝟏, 𝟔𝟕 [
𝐔𝐒$
𝐤𝐖. 𝐚𝐧𝐨
] 
 
• Custo anual total (Canual): 
 
𝐂𝐚𝐧𝐮𝐚𝐥 = 𝐂𝐢𝐧𝐯 . 𝐄𝐧𝐞𝐫𝐠𝐚𝐫 + 𝐂𝐔𝐆
′. 𝐏𝐈 . 𝟏𝟎³ (17) 
 
Onde: 
Cinv = custo de investimento [US$/kW] 
Energar = energia garantida [kW] 
CUG’ = custo unitário de geração [US$/kW. Ano] 
PI = potência instalada [kW] 
 
Canual = 0,077
US$
kW
 . 530.214,76 kW + 81,67 .
 US$
kW. ano
. 153 . 10³ 
 
𝐂𝐚𝐧𝐮𝐚𝐥 = 𝟏𝟐. 𝟓𝟑𝟔, 𝟑𝟑
 𝐔𝐒$
𝐚𝐧𝐨
 
 
• Custo unitário em função da capacidade (CU): 
 
𝐂𝐔 = 𝐂𝐌𝐄 +
𝐂𝐌𝐏
𝐅𝐂 . 𝟖, 𝟕𝟔
 (18) 
 
Onde: 
CU = custo unitário de energia produzida [US$/kWh] 
CME = custo marginal de energia pura [US$/kWh] 
CMP = custo marginal de energia pura [US$/kW. Ano] 
FC = fator de capacidade da energia garantida (p.u) e à potência Instalada 
 
27 
 
CU = 0,000658 +
0,00823
0,3956 . 8,76
 
𝐂𝐔 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟐𝟑𝟕𝟒[
𝐔𝐒$
𝐤𝐖𝐡
] 
 
Sabendo que o custo marginal de energia pura é igual a: 
 
𝐂𝐌𝐄 =
𝐂𝐄. 𝐅𝐑𝐂
𝐏𝐈 . 𝐅𝐂𝐦á𝐱𝐢𝐦𝐨. 𝟖𝟕𝟔𝟎
 [
𝐔𝐒$
𝐤𝐖𝐡
] 
(19) 
 
Onde: 
CE = custo de Energia = CUC + CO&M [ US$/kW] 
FRC = Fator de recuperação de Capital [0,10086] 
FCmáx = fator de capacidade máximo [0,3956 p.u] 
PI = potência instalada [kW] 
 
CME =
3.460,85 . 0,10086
153 . 0,3956 . 8760
 
𝐂𝐌𝐄 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟔𝟓𝟖 [
𝐔𝐒$
𝐤𝐖𝐡
] 
 
E o custo marginal de ponta pura: 
 
CMP = CUP . FRC [
US$
kW. ano
] (20) 
 
CMP = 81,674 . 0,10086 [
US$
kW. ano
] 
𝐂𝐌𝐏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟖𝟐𝟑 [
𝐔𝐒$
𝐤𝐖. 𝐚𝐧𝐨
] 
 
• Custo final de geração (Custger): 
 
𝐂𝐮𝐬𝐭𝐠𝐞𝐫 = 𝐂𝐢𝐧𝐯 + 𝐂𝐎&𝐌 + 𝐂𝐂𝐨𝐦𝐛 + 𝐂𝐌𝐂𝐏 + 𝐂𝐜𝐧𝐱 + 𝐂𝐔𝐒𝐃 (21) 
 
Onde: 
28 
 
Cinv = custo de investimento [US$/kWh] 
CO&M = custo de operação e manutenção [US$/kWh] 
CComb = custo de combustível 
CMCP = valor esperado do custo no Mercado de Curto Prazo 
Ccnx = custo de conexão 
CUSD = custo da Taxa de Uso de Rede de Distribuição [US$/kWh] 
 
Os custos Ccnx e CMCP, já estão sendo considerados como o custo do 
investimento e CComb é desprezível, então: 
 
𝐂𝐮𝐬𝐭𝐨𝐠𝐞𝐫𝐚çã𝐨 = 𝐂𝐢𝐧𝐯 + 𝐂𝐎&𝐌 + 𝐂𝐂𝐨𝐦𝐛 + 𝐂𝐔𝐒𝐃 (22) 
 
Temos, 
Cinv = 0,0235 [
US$
kWh
] 
CO&M = 0,005 [
US$
kWh
] 
CUSD = 0,0006 [
US$
kWh
] 
 
𝐂𝐮𝐬𝐭𝐨𝐠𝐞𝐫𝐚çã𝐨 = 𝟎, 𝟎𝟐𝟗𝟏 [
𝐔𝐒$
𝐤𝐖𝐡
] 
 
 
29 
 
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
Realizando uma análise geral, considerando todos custos envolvidos, percebe-
se que é extremamente viável a implantação deste projeto. Considerando valores de 
comercialização de geração representados no PLD da CCEE na semana de 27 de 
maio de 2017, foi comercializado o MWh a R$ 169,64 no submercado sul. Tomando 
por base a cotação do dólar no mesmo período, 1 US$ = R$ 3,27. 
 
VMWh =
Preço𝑃𝐿𝐷
Preçodolar
 
(23) 
 
VMWh =
169,64
3,27
= 𝐔𝐒$ 𝟓𝟏, 𝟖𝟕 
 
Em relação a construção deste empreendimento é entendido um lucro líquido 
de aproximadamente: 
 
 Lucro = Preço𝑃𝐿𝐷 − Custogeração (24) 
 
Lucrounitário = 51,87 − 29,16 
 
𝐋𝐮𝐜𝐫𝐨𝐮𝐧𝐢𝐭á𝐫𝐢𝐨 = 𝟐𝟐, 𝟕𝟎 [
𝐔𝐒$
𝐌𝐖𝐡
] 
 
No montante de energia firme, resultaria em um lucro anual de: 
 
𝐿𝑢𝑐𝑟𝑜anual = 𝐿𝑢𝑐𝑟𝑜unitário . Energia𝑔𝑎𝑟𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎 (25) 
 
Lucroanual = 22,70 [
US$
MWh
] . 530.214,76 [kWh] 
 
𝐋𝐮𝐜𝐫𝐨𝐚𝐧𝐮𝐚𝐥 = 𝟏𝟐. 𝟎𝟑𝟓. 𝟖𝟕 [𝐔𝐒$] 
 
30 
 
Porém, a energia gerada nesta MCH poderia ter a finalidade de suprir a 
necessidade de consumo e a perdas relacionadas a transmissão da PCH, como 
segue: 
 
• Geração total bruta da PCH Criúva 2016 – 100.943,68 MW 
• Energia utilizada no período de 2016 – 1.431,61 MW 
• Energia disponível pela MCH – 530.214,76 kW 
 
Consumo = Energia utilizada − Energia MCH 
Consumo = 1.431,61MW − 530,214MW 
 
𝐂𝐨𝐧𝐬𝐮𝐦𝐨 = 𝟗𝟎𝟏, 𝟑𝟗𝐌𝐖 
 
Reduzindo o índice de perdas da PCH Criúva de 1,42% para 0,89% referente 
ao montante anual. Através do estudo pode-se perceber que o retorno do 
investimento também seria extremamente atrativo, pois somando todos custos o 
payback ficaria menos de um ano, além de incentivar o desenvolvimento do setor. 
 
 
31 
 
REFERÊNCIAS 
 
BANCO CENTRAL DO BRASIL. Cotação do dólar. Disponível em: https://www.bcb. 
gov.br/pt-br/#!/home; acesso dia 30 de maio de 2017. 
 
BETA, Hidro turbinas. Catálogo Minicentral Hidrelétrica (MCH). Esquema de 
ligação. Franca SP, 2017. 
 
BRANDT, Rodrigo. Geração de Energia Elétrica:Aproveitamento Hidrelétrico, aula 
5. Uniftec, Caxias do Sul - RS, 2017. 
 
BRANDT, Rodrigo. Geração de Energia Elétrica: Comparação econômica – 
projetos de geração, aula 9. Uniftec, Caxias do Sul - RS, 2017. 
 
CCEE – Câmara de Comercialização de Energia Elétrica; Disponível em: https:// 
www.ccee.org.br/portal/faces/pages_publico/inicio?_afrLoop=234578871297984#%4
0%3F_afrLoop%3D234578871297984%26_adf.ctrl-state%3Dbzthf ygp8_4; acesso 
dia 27 de maio de 2017. 
 
ELETROBRÁS – Manual de Minicentrais Hidrelétricas. Centrais Elétricas 
Brasileiras SA. DNAE, 1984. 
 
HACKER – Turbinas Hidráulicas; Disponível em: http://www.hacker.ind.br/produtos 
_turbinas_hidraulicas.php; acesso da 22 de maio de 2017. 
 
HOMER Professional Microgrid Analysis Tool. Software de Apoio a topografia e 
desenvolvimento de Centrais Elétricas. 
 
PCH CRIÚVA – Diário dos Medidores. Disponível na base de dados da usina. 
Caxias do Sul - RS, 2017. 
 
PCH CRIÚVA – Leitura de Vazões. Disponível na base de dados da usina. Caxias 
do Sul - RS, 2017. 
 
 
32 
 
ANEXOS