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Relatório Sudeste FINAL (+ calculo V)

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do setor comercial do Sudeste no 
período entre os anos de 2004 a 2015, sua variação sazonal mensal é diferente 
do setor industrial, pois é possível observar um consumo maior nos meses de 
janeiro e dezembro, fato que pode ser explicado pelas datas comemorativas que 
ocorrem nesses meses. 
Gráfico 4 - Mercado Comercial do Sudeste 
 
Fonte dos dados: EPE (2015). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
 Já o gráfico 5 ilustra o comportamento do setor rural e Iluminação pública 
do Sudeste período entre os anos de 2004 a 2015, o consumo nesses setores é 
mais constante que nos outros, pois ocorre uma pequena variação na escala, e 
está relacionado diretamente ao mercado industrial. 
 
Gráfico 5 - Mercado Rural e Iluminação Pública do Sudeste 
 
Fonte dos dados: EPE (2015). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
1.2 CORRELAÇÃO ENTRE O CONSUMO E O PIB 
 
Ainda com o objetivo de estudar o comportamento do consumo de energia 
elétrica o grupo relacionou o PIB com a demanda na região, tabela2, para poder 
inferir um valor próximo da demanda real em determinado ano partir do PIB do 
mesmo. O gráfico 6 é um gráfico de dispersão onde o consumo está 
representado no eixo x e o PIB no eixo Y. 
Tabela 2 - Consumo e PIB do Sudeste de 2004 até 2010 
 
Fonte dos dados: EPE (2015). 
 
Gráfico 6 – Gráfico de dispersão 
 
Fonte dos dados: EPE (2015). 
 
 
 
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Para quantificar a relação dessas duas variáveis, ou seja, se uma 
realmente influência na outra e em qual proporção, foi necessário encontrar dois 
parâmetros, a covariância e a correlação. A covariância mede a relação linear 
entre duas variáveis e a correlação mede o grau pelo qual essas variáveis 
tendem a mudar juntas. 
𝐶𝑜𝑣𝑎𝑟𝑖â𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝐸(𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜𝑃𝐼𝐵) − 𝐸(𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜) ∗ 𝐸(𝑃𝐼𝐵) 
 
𝐶𝑜𝑣𝑎𝑟𝑖â𝑛𝑐𝑖𝑎 = 272.276 
 
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑙𝑎çã𝑜 =
𝐶𝑜𝑣𝑎𝑟𝑖â𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑜 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜 (𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜) ∗ 𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑜 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜 (𝑃𝐼𝐵)
 
 
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑙𝑎çã𝑜 = 0,983 
 
A partir desses resultados foi possível perceber que existe uma relação 
muito forte entre o PIB da região e seu consumo de energia elétrica, sendo assim 
tem-se que o PIB é um ótimo termômetro para inferir a demanda. 
Para encontrar a reta que melhor se aproxima dos pontos e o erro total 
relacionado a essa aproximação foi utilizado o método numérico de mínimos 
quadrados. Os dados obtidos na tabela 2 informam a Matriz A e a Matriz C e 
para encontrar o sistema linear da equação é necessário multiplicar essas duas 
matrizes pela transposta da primeira. 
 
 
 
13 
 
𝐴 =
(
 
 
 
 
15081 1
15723
16261
17232
17495
17046
18500
1
1
1
1
1
1)
 
 
 
 
 𝑒 𝐶 =
(
 
 
 
 
370
498
619
771
926
896
1187)
 
 
 
 
 
 
𝐴𝑇×𝐴×(
𝑚
𝑏
) = 𝐴𝑇×𝐶 
 
𝐴𝑇 = (
15081 15723 16261 17232 17495 17046 18500
1 1 1 1 1 1 1
) 
 
Após realizar a multiplicação das matrizes encontrou-se um sistema linear 
de segunda ordem, que foi resolvido pelo Software VCN, figura 2, calculando 
assim a Equação que melhor relaciona o PIB com a demanda. 
(
1.974.941.232 117.339
117.339 7
)× (
𝑚
𝑏
) = (
90.207.045
5.268
) 
 
Figura 2 – Resolução do sistema linear de segunda ordem. 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
{
1.974.941.232 𝑚 + 117.339 𝑏 = 90.207.045
117.339 𝑚 + 7 𝑏 = 5.268
 
 
𝑦 = 0,237 𝑥 − 3220,3 
 
 
 
 
 
14 
 
Gráfico 7 – Gráfico de dispersão com o ajuste linear 
 
Fonte dos dados: EPE (2015). 
 
Como essa equação é uma aproximação, foi possível calcular os erros 
existentes em cada ponto, a partir da fórmula abaixo. 
𝜀 = 𝐶 − 𝐴×(
𝑚
𝑏
) =
(
 
 
 
 
𝜀1
𝜀2
𝜀3
𝜀4
𝜀5
𝜀6
𝜀7)
 
 
 
 
 
𝜀1 = 370 − (0,237×15081 − 3220,3) = 16,1 
𝜀2 = 498 − (0,237×15723 − 3220,3) = −8 
𝜀3 = 619 − (0,237×16261 − 3220,3) = −14,6 
𝜀4 = 771 − (0,237×17232 − 3220,3) = −92,7 
𝜀5 = 926 − (0,237×17495 − 3220,3) = −0,015 
𝜀6 = 896 − (0,237×17046 − 3220,3) = 76,4 
𝜀7 = 1187 − (0,237×18500 − 3220,3) = 22,8 
 
|𝜀|̅² = (16,1)2 + (−8)2 + (−14,6)2 + (−92,7)2 + (−0,015)2 + (76,4)2 + (22,8)² 
|𝜀|̅ = 124,4 
15 
 
1.3 FATOR DE CARGA DO SUDESTE 
 
O fator de carga é uma média do comportamento do mercado 
inversamente proporcional a diferença entre o consumo médio e o consumo 
máximo do mesmo, ou seja, quanto maior essa diferença menor será o fator de 
carga da região. 
A demanda (pico) da região Sudeste em 2015, segundo o Operador 
Nacional do Sistema Elétrico, foi de 550.976 MWh/h e o consumo médio no 
mesmo período foi de 432.281 MWh/h, relacionando esses dados na equação 
abaixo foi possível encontrar o fator de carga da região Sudeste. 
Tabela 3 - Consumo e demanda da região Sudeste em 2015 
 
Fonte: ONS (2015). 
 
𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 𝑀é𝑑𝑖𝑎 𝑃𝑖𝑐𝑜⁄ 
𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 432.281,97 550.976,39⁄ 
𝐹𝑎𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 0,78 
 
 
 
 
 
 
16 
 
1.4 RECURSOS DISPONÍVEIS 
 
 De acordo com o mapa de gasoduto da região Sudeste ilustrado na figura 
3, é possível perceber a existência de um gasoduto no estado do Rio de Janeiro, 
o que facilita a implementação de uma Usina Termelétrica, devido à proximidade 
e disponibilidade do recurso disponível. 
 
Figura 3 - Mapa de planejamento de gasoduto 
 
Fonte: GASMIG (2016). 
 
 Após algumas análises e pesquisas, foi escolhida a cidade de Macaé para 
ser instalada a Usina Termelétrica do projeto, pois a mesma apresenta a UPGN 
(Unidade de Processamento de Gás Natural) com maior capacidade de 
processamento do Brasil. 
 
 
 
 
 
 
17 
 
Tabela 4 - UPGN na região sudeste 
 
Fonte: ANP / SRP (2016). 
 
 Além do Gás Natural a região sudeste possui um grande potencial hídrico 
que pode ser aproveitado através de centrais hidrelétricas, como será analisado 
no projeto proposto pelo grupo e uma reserva de urânio localizada em Minas 
Gerais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
1.5 OBJETIVOS 
 
A proposta desta nova etapa é integrar sistemas de suprimento energético 
criando um parque gerador considerando a complementaridade das tecnologias 
mediante a análise sazonal das suas fontes. 
 
1.5.1 Objetivos específicos 
 
o Dimensionar a usina hidroelétrica; 
o Dimensionar a usina termoelétrica; 
o Analisar a viabilidade de implantação de uma usina nuclear. 
 
 
1.5.2 Metodologia 
 
Como já mencionado, o parque gerador do grupo é composto por duas 
tecnologias, uma usina hidrelétrica e uma usina termoelétrica, e para 
dimensioná-las foram definidos objetivos específicos para cada uma visando 
facilitar a elaboração do projeto. 
Para dimensionar a usina hidrelétrica foram realizadas análises, 
topográficas da região e hidrológicas do reservatório a montante, para 
determinar: o seu volume útil, a sua queda máxima e mínima, o seu rendimento, 
o seu fator de produtividade, o seu período crítico e a sua energia firme. Após 
encontrar todos os dados foi possível simular o funcionamento da usina e da 
operação combinada com a usina térmica. Também foi calculada a probabilidade 
da hidrelétrica não produzir sua energia firme. 
A usina termelétrica terá um ciclo Brayton combinado com um ciclo 
Rankine e ambos tiveram seus estados caracterizados através da ferramenta 
Engineering Equation Solver (EES) que também foi utilizado para dimensionar o 
trocador de calor. Foi analisado um sistema dinâmico que relaciona a frequência 
com a vazão de ar na câmara de combustão e elaborado sua função de 
transferência com auxílio do Matlab. 
Além de dimensionar as tecnologias do parque gerador foi realizado um 
estudo sobre usinas nucleares visando analisar a viabilidade de implantação 
dessas. 
 
 
19 
 
2. USINA HIDRELÉTRICA 
 
Como supracitado, um dos objetivos específicos deste projeto é a análise 
da implantação e do funcionamento de uma usina hidroelétrica. Com a ajuda do 
software Google Earth, o grupo decidiu implantar a usina hidroelétrica

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