A maior rede de estudos do Brasil

Grátis
87 pág.
Relatório Sudeste FINAL (+ calculo V)

Pré-visualização | Página 1 de 11

1 
 
PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
Engenharia de Energia 
 
 
 
 
 
 
Carolina Faria Marques 
Monique Carvalho Souza 
Raphael Humberto Ribeiro Natali 
 
 
 
 
 
 
 
TAI V - SISTEMAS DE SUPRIMENTO ENERGÉTICO I 
Região Sudeste 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2016 
 
2 
 
Carolina Faria Marques 
Monique Carvalho Souza 
Raphael Humberto Ribeiro Natali 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TAI V - SISTEMAS DE SUPRIMENTO ENERGÉTICO I 
Região Sudeste 
 
Trabalho Acadêmico Integrador V, 
apresentado ao quinto período do curso 
de graduação Engenharia de Energia na 
instituição Pontifícia Universidade 
Católica de Minas Gerais. 
 
Orientadores: Júlio César Braz de Queiroz 
e Manuel Emílio de Lima Torres. 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2016 
 
3 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 4 
1.1. CARACTERIZAÇÃO DA ILHA ................................................................. 5 
1.2 CORRELAÇÃO ENTRE O CONSUMO E O PIB .................................... 11 
1.3 FATOR DE CARGA DO SUDESTE ........................................................ 15 
1.4 RECURSOS DISPONÍVEIS .................................................................... 16 
1.5 OBJETIVOS ............................................................................................ 18 
 1.5.1 Objetivos específicos .......................................................................... 18 
 1.5.2 Metodologia ........................................................................................ 18 
2. USINA HIDRELÉTRICA ............................................................................... 19 
2.1 ANÁLISE TOPOGRÁFICA ...................................................................... 20 
2.2 ANÁLISE HIDROGRÁFICA .................................................................... 23 
 2.2.1 Probabilidade de riscos da usina ........................................................ 24 
 2.2.2 Intervalo de confiança ......................................................................... 28 
2.3 SIMULAÇÃO DO FUNCIONAMENTO DA USINA .................................. 31 
2.4 FATOR DE CAPACIDADE E CAPACIDADE INSTALADA DA USINA ... 34 
2.4 TURBINAS DA USINA ............................................................................ 35 
3. USINA TERMOELÉTRICA ........................................................................... 36 
3.1 O CICLO COMBINADO .......................................................................... 37 
3.2 ESTADOS E PARÂMETROS IMPORTANTES ...................................... 39 
3.3 DIMENSIONAMENTO DO TROCADOR DE CALOR ............................. 43 
3.4 ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DA FREQUÊNCIA ...... 50 
4. SIMULAÇÃO HIDROTÉRMICA .................................................................... 54 
APÊNDICE A – Histogramas da amostragem dos meses secos .................. 57 
APÊNDICE B – Distribuição normal e probabilidade de risco ....................... 58 
APÊNDICE C – Simulação Hidrotérmica ...................................................... 59 
APÊNDICE D – Produção e processamento do Gás Natural ....................... 60 
APÊNDICE E – Algoritmo do ciclo combinado ............................................. 65 
APÊNDICE F – Algoritmo do trocador de calor ............................................ 68 
APÊNDICE G – Energia Nuclear .................................................................. 71 
APÊNDICE H – Estudo do comportamento das vazões ............................... 76 
APÊNDICE I – Algoritmo da série de Fourier ............................................... 85 
 
 
4 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 O ciclo de amadurecimento do aluno no curso de Engenharia de Energia, 
iniciado no terceiro período e com término no oitavo, tem como foco a elaboração 
de um projeto de suprimento energético. Este método de aprendizado, com 
conteúdo teóricos e práticos de forma concomitante, desenvolve habilidades 
necessárias para analisar e concluir a melhor forma de se aproveitar as fontes 
primárias de energia e escolher a melhor tecnologia para ser implantada em 
determinada região. 
 No Trabalho Acadêmico Integrador V o grupo irá propor a implantação de 
um Parque Gerador com uma Usina Hidroelétrica como base e para suprir sua 
sazonalidade irá propor a implantação de uma Usina Termelétrica a gás natural 
de ciclo combinado como tecnologia complementar. 
 A ilha escolhida para estudo e implantação do Parque Gerador pelo grupo 
foi a região Sudeste do Brasil, onde a Usina Hidrelétrica estará a jusante da 
Usina Hidrelétrica de Emborcação, localizada no rio Paranaíba, próxima a cidade 
de Uberlândia no estado de Minas Gerais, e a Usina Termelétrica localizada na 
cidade de Macaé no estado do Rio de Janeiro, onde também será realizada uma 
análise de viabilidade de implantação de uma usina nuclear. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
1.1. CARACTERIZAÇÃO DA ILHA 
 
 
O Sudeste brasileiro, figura 1, é a região mais populosa do país, com 
aproximadamente 80 milhões de habitantes e é formada pelos estados de São 
Paulo (SP), Rio de Janeiro (RJ), Minas Gerais (MG) e Espírito Santo (ES). 
 
Figura 1 - Região Sudeste 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
 A região possui um PIB de R$ 2,42 trilhões de reais (Ano 2012), 
constituindo cerca de 55% do PIB Nacional, tabela 1, possui um forte 
desenvolvimento industrial onde destacam-se a produção de automóveis e de 
produtos eletroeletrônicos. 
 
Tabela 1 - PIB das Regiões do Brasil
Fonte dos dados: IBGE (2015). 
 A maioria da população reside em áreas urbanas, 93%, e as taxas de 
alfabetização são consideradas elevadas e por isso os índices de 
desenvolvimento humano (IDH) dos estados do Sudeste estão entre os melhores 
do Brasil, onde o de São Paulo e o do Rio de Janeiro são 0,83 e onde o de Minas 
Gerais e do Espírito Santo são 0,80. 
6 
 
 A capacidade nominal instalada da região é 40.227 MW no ano de 2015, 
sendo equivalente a 33,3 % da capacidade instalada do Brasil e no mesmo ano, 
foi gerado cerca de 204.659 GWh de energia elétrica na região, sendo 
equivalente a 37% da energia gerada do Brasil. Seu consumo é o maior dentre 
as outras regiões, tabela 2, cerca de 50% da energia total consumida pelo país, 
onde 38% desse consumo é feito pelo setor industrial, gráfico 1. 
 
Tabela 2 - Consumo total em GWh por região geográfica 
 
Fonte dos dados: EPE (2015). 
 
 
Gráfico 1 - Consumo de energia elétrica por setor 
 
Fonte dos dados: EPE (2015). 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 O estudo sazonal desse mercado consumidor é essencial para o 
desenvolvimento do parque gerador proposto pelo projeto, então foram 
analisadas as variações mensais de consumo em diferentes setores tendo em 
vista que o mercado não se comporta de maneira homogênea durante todo ano 
e cada que classe consumidora tem sua sazonalidade. 
 O gráfico 2 ilustra o comportamento do setor industrial do Sudeste no 
período entre os anos de 2004 a 2015, é possível observar um consumo 
significativamente baixo em janeiro, por ser um mês de férias e algumas 
industrias reduzem a produção. 
Gráfico 2 - Mercado Industrial do Sudeste 
 
Fonte dos dados: EPE (2015). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
 O gráfico 3 ilustra o comportamento do setor residencial do Sudeste no 
período entre os anos de 2004 a 2015 e diferente do setor industrial, em janeiro 
apresenta um consumo maior de energia elétrica pois é um período de verão na 
região e o consumo de energia pelo uso de ar condicionado e ventiladores é 
intensificado, já em julho o consumo reduz pois começa o inverno na região. 
 
Gráfico 3 - Mercado Residencial do Sudeste 
 
Fonte dos dados: EPE (2015). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 O gráfico 4 ilustra o comportamento

Crie agora seu perfil grátis para visualizar sem restrições.