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Relatório Sudeste FINAL (+ calculo V)

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= 𝑃𝑜𝑡𝑡é𝑟. 𝜂 {
𝑃𝑜𝑡𝑚𝑒𝑐. = 2 𝜋 × 𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 × 𝐹𝑟𝑒𝑞𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎 
𝑃𝑜𝑡𝑡é𝑟 = 𝑚 ̇ 𝑃𝐶𝐼
 
 
2 𝜋 × 𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 × 𝐹𝑟𝑒𝑞𝑢ê𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑚 ̇ 𝑃𝐶𝐼 𝜂 
 
𝐹
�̇�
= 15 
 
Gráfico 19 – Frequência x Vazão 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
 
 
 
52 
 
Porém como a resposta da frequência não acontece simultaneamente 
com a entrada de combustível. Desta forma, foi considerado um atraso de 30 
segundos, e como a frequência atingirá o set point e entrará em regime 
permanente foi considerado um tempo de estabilização de 120 segundos após 
o atraso gráfico 20. 
 
 Gráfico 20 – Frequência x Tempo 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
A resposta aproxima-se de uma função de primeira ordem: 
𝐹𝑢𝑛çã𝑜 𝑑𝑒 1º 𝑜𝑟𝑑𝑒𝑚 =
𝐾 𝑒−𝐿𝑠
𝑇𝑠 + 1
 
onde: 
K é o ganho em regime permanente; 
L é o atraso de tempo da resposta; 
T é a constante de tempo do sistema. 
 
 
 
 
 
53 
 
Com auxílio do software Matlab, foi obtida inicialmente a função de 
transferência sem o atraso. Em seguida, utilizando a função de Padé, foi obtida 
a função que simula o atraso, 𝑒−𝐿𝑠. Finalmente, as funções anteriores foram 
colocadas em série para obter a função de transferência completa, gráfico 21. 
 
𝐹𝑢𝑛çã𝑜 𝑠𝑒𝑚 𝑜 𝑎𝑡𝑟𝑎𝑠𝑜 =
60 
76,84𝑠 + 1
 
 
𝐹𝑢𝑛çã𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑎𝑑é (𝑎𝑡𝑟𝑎𝑠𝑜) = 
𝑠2 − 0.2 𝑠 + 0.01333
𝑠2 + 0.2 𝑠 + 0.01333
 
 
𝐹𝑢𝑛çã𝑜 𝑐𝑜𝑚 𝑜 𝑎𝑡𝑟𝑎𝑠𝑜 =
60 𝑠2 − 12 𝑠 + 0.8
76.84 𝑠3 + 16.37 𝑠2 + 1.225 𝑠 + 0.01333
 
 
Gráfico 21 – Função de primeira ordem 
 
 Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
 
 
 
54 
 
4. SIMULAÇÃO HIDROTÉRMICA 
 
Após dimensionar a usina hidráulica e a usina térmica é importante definir 
como as usinas irão operar, utilizando sempre o máximo disponível do potencial 
hidráulico e o potencial térmico como uma forma complementar, tendo em vista 
que financeiramente seu custo de operação é mais elevado. 
Para esse dimensionamento será utilizado o conceito de curva guia, que 
é o nível do volume útil no qual a usina térmica entra em operação, e que possui 
a seguinte lógica: 
 
a. o volume útil deve estar em seu máximo ao fim do período úmido e para 
isso o período anterior a essa data estaria enchendo o reservatório e o 
volume útil estaria plenamente disponível no início do período seco. 
b. o volume útil deve estar no mínimo no início do período úmido, final do 
período seco, garantindo que todo o potencial hidráulico seja utilizado 
durante o período seco. 
 
A tabela 14 é referente a curva guia de 20%, onde no mês de abril, último 
mês úmido, o reservatório está com capacidade máxima e no mês de novembro, 
último mês seco, o reservatório está com 20% de sua capacidade máxima, 
garantindo assim que o volume útil seja aproveitado 80% durante o período seco 
e os outros meses são calculados por interpolação linear. 
Tabela 14 – Curva guia de 20% 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
55 
 
O gráfico 22 é referente a operação combinada entre a usina hidroelétrica 
e a usina termoelétrica nos últimos 7 anos de dados de vazões coletados. É 
possível observar que quando a energia armazenada no reservatório é menor 
que a curva guia a usina térmica é ligada para complementar. 
 
Gráfico 22 – Operação combinada de 2008 até 2014 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
Definir o valor da curva guia reflete diretamente na geração de energia do 
parque gerador e principalmente no custo da mesma, sendo que quanto maior a 
curva guia maior será o tempo de operação da usina térmica, tendo como 
consequência um maior custo da energia gerada no parque gerador. 
Para analisar a variação operação da usina térmica de acordo com a curva 
guia foi simulado o funcionamento da usina para diversas porcentagens, 
Apêndice C, e foi possível observar que a relação entre essa porcentagem é 
diretamente proporcional a energia firme do parque gerador porque com a 
diminuição do aproveitamento do volume útil, aumento da curva guia, a usina 
térmica entrará em operação com mais frequência. 
 
 
 
56 
 
Foi plotado também o gráfico 23 que relacionando as curvas guias 
simuladas na usina, com porcentagens de 20, 40, 60 e 80. 
 
Gráfico 23 – Curvas guia da operação hidrotérmica 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
57 
 
APÊNDICE A – Histogramas da amostragem dos meses secos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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APÊNDICE B – Distribuição normal dos meses secos e probabilidade de risco 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
59 
 
APÊNDICE C – Simulação Hidrotérmica 
 
 
60 
 
APÊNDICE D – Produção e processamento do Gás Natural 
 
O gás natural é um combustível fóssil resultante da degradação da matéria 
orgânica e pode ser encontrado associado, ou não, ao petróleo. É uma mistura 
de hidrocarbonetos leves (cadeias curtas, como metano e etano), porém 
principalmente quando associado ao petróleo, ele possui frações mais pesadas 
de hidrocarbonetos (até hexano), que em condições normais de temperatura e 
pressão (CNTP) é encontrado no estado gasoso, sendo inodoro e incolor, sua 
composição pode ser observada na tabela 15. 
 
Tabela 15 – Composição do Gás Natural 
 
Fonte: Phyllis Database. 
 
O gás natural proveniente da degradação da matéria orgânica é 
encontrado na ausência de oxigênio, o que explica o fato da maioria das reservas 
estarem localizadas em alto mar. Não deve ser confundido com o gás liquefeito 
de petróleo (GLP), sendo este (GLP) o gás obtido por meio do refinamento do 
petróleo. 
 
 
 
 
61 
 
Existem os dois tipos de grupos relacionados ao gás natural, o gás 
convencional e o gás não convencional. O gás natural convencional é dividido 
em duas partes: gás associado ao petróleo e o gás não associado ao petróleo, 
figura 12, e o gás natural não convencional é dividido em três partes: Gás Xisto, 
Tight Gas e Gás de Carvão. 
Figura 12 – Gás Convencional 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
Como o principal uso do gás natural é como combustível é necessário que 
ele passe por um tratamento pois sabe-se que, teores elevados de CO2 e N2 
reduzirão o seu poder calorífico, o H2S e CO2 são gases de caráter ácido, 
tornando-se corrosivos na presença de água líquida, e o vapor d’água, que é 
inerte, pode, nas condições de escoamento e dos equipamentos (alta pressão e 
baixa temperatura), formar hidratos que bloqueiam as tubulações e provocam 
corrosão, na presença dos gases ácidos. 
 
 Figura 13 – Produção e tratamento do Gás Natural 
 
 Fonte: Elaborado pelos autores. 
62 
 
Remoção de Gases Ácidos: 
 
A remoção dos gases ácidos tem como objetivo a segurança operacional, 
a especificação do gás para a venda e a redução da corrosividade do sistema. 
 
Desidratação: 
 
 A desidratação pode ser feita por um processo de absorção, com o uso 
de um solvente líquido; ou de adsorção, em que se usa um sólido como a sílica-
gel, alumina ou peneira molecular; ou ainda de permeação através de 
membranas poliméricas. O processo de absorção é o mais utilizado nas 
plataformas brasileiras. 
 
Figura 14 – Fluxograma da desidratação com glicóis 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
63 
 
 
Tratamento da água produzida 
 
O tratamento da água produzida depende da sua destinação final: 
descarte ou reinjeção nos poços de produção. A reinjeção da água tem sido um 
dos principais meios de recuperação secundária, porém, a fim de evitar 
comprometer o poço, a água necessita ser tratada para redução do teor de óleo 
emulsionado e remoção de H2S e CO2 dissolvidos, evitando a corrosão. 
O transporte do gás natural desde o tratamento até o consumidor final, é 
geralmente feito através de gasodutos. Como rota alternativa pode ser utilizado 
o gás liquefeito, sendo uma possibilidade que reduz o volume em cerca de 600 
vezes e permite o transporte em navios metaneiros. Para que ocorra a 
liquefação, o gás é tratado cerca

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