Sumário

Introdução, 23

1 A história das usinas hidrelétricas, 25
1.1 As usinas hidrelétricas no Brasil, 27
1.2 O desenvolvimento das hidrelétricas – eventos marcantes, 36
1.3 Transformação da energia potencial em energia elétrica, 38
1.4 Componentes de uma usina hidrelétrica, 40
1.5 Grandes hidrelétricas do mundo, 41

2 O planejamento da geração e as fases de estudos e projetos, 44
2.1 As bacias hidrográficas e os usos múltiplos da água, 44
2.2 Planejamento da expansão da geração de energia, 47
2.3 Etapas de estudos e projetos, 51
2.4 Estimativa de custo e avaliação técnico-econômica da usina, 66
Anexo A1: Aproveitamento ótimo do potencial, 70

3 Tipos de usina e tipos de arranjo de obras, 74
3.1 Tipos de usina hidrelétrica, 74
3.2 Tipos de arranjo das obras, 77
Anexo A2: Exemplos adicionais de arranjos gerais de obras de usinas hidrelétricas, 88

4 Estudos hidrológicos e energéticos, 119
4.1 Estudos hidrológicos, 120
4.2 Estudos energéticos e econômicos, 146

5 Estudos geológicos e geotécnicos, 155
5.1 Sondagens, ensaios, classificações e modelos geológicos, 157
5.2 Parâmetros característicos dos materiais, 175
5.3 Tratamentos das fundações, 179
5.4 Sistemas de drenagem, 182
5.5 Instrumentação das fundações, 185
5.6 Materiais naturais de construção, 186

6 Barragens, 188
6.1 Tipos de barragem, 188
6.2 Barragens de terra, 188
6.3 Barragens de enrocamento, 201
6.4 Barragem de concreto gravidade, 218
6.5 Barragens de concreto em arco, 228

7 Vertedouros, 237
7.1 Tipos de vertedouro e critérios de escolha, 237
7.2 Dimensionamento hidráulico, 244
7.3 Dissipação de energia, 251
7.4 Cavitação, 271
7.5 Aeração, 283
7.6 Aspectos operativos de vertedouros e monitoramento, 293

8 Circuito de adução e geração, 298
8.1 Canal de adução, 298
8.2 Tomada de água, 300
8.3 Condutos forçados, 305
8.4 Túnel de adução, 318
8.5 Chaminés de equilíbrio, 332
8.6 Casa de força, 340
8.7 Canal de fuga, 353

9 Equipamentos mecânicos principais, 357
9.1 Comportas e válvulas, 357
9.2 Turbinas, 374
9.3 Turbinas Pelton – de ação, 390
9.4 Turbinas Francis, 392
9.5 Turbinas Kaplan, 395
9.6 Turbinas bulbo, 398
9.7 Turbina tubular, 401
9.8 Turbina straflo, 402
9.9 Instalação de turbina em canal aberto (open flume), 402
9.10 Testes de desempenho da turbina, 403
9.11 Controle da turbina, 404
9.12 Equipamentos e sistemas auxiliares mecânicos, 405

10 Equipamentos e sistemas elétricos, arranjo geral da unidade, subestação e interligação, operação e manutenção da usina, 407
10.1 Gerador síncrono, 407
10.2 Arranjo geral da unidade geradora, 422
10.3 Transformadores principais, 426
10.4 Sistemas auxiliares elétricos, 429
10.5 Sistemas de proteção, 432
10.6 Subestação e interligação da usina ao sistema, 438
10.7 Operação e manutenção da usina, 449

11 Aspectos construtivos, 451
11.1 Etapas de construção, 451
11.2 Projeto do desvio do rio, 452
11.3 Planejamento da construção, 462
11.4 Planejamento da montagem, 467
11.5 Acessos e canteiro de obras, 467
11.6 Modalidades de contratação, 467

12 Riscos e gestão do patrimônio, 475
12.1 Resumo dos principais acidentes com barragens, 475
12.2 Riscos associados aos aproveitamentos hidrelétricos, 489
12.3 Gestão do patrimônio de instalações hidrelétricas, 496