UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE ESCOLA DE …app.uff.br/riuff/bitstream/1/1777/1/11043056_TCC_Liza_Freitas-2016... · ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas ISSO - International

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE ESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRIacuteCOLA E MEIO AMBIENTE PROJETO FINAL EM ENGENHARIA AGRIacuteCOLA E AMBIENTAL (TER00126)

LIZA FREITAS SILVA

ANAacuteLISE DAS CONDICIONANTES PARA O DESENVOLVIMENTO DE UMA TURBINA LOW HEAD NO BRASIL

NITEROacuteI - RJ 2016

II

Ficha Catalograacutefica elaborada pela Biblioteca da Escola de Engenharia e Instituto de Computaccedilatildeo da UFF

S586 Silva Liza Freitas Anaacutelise das condicionantes para o desenvolvimento de uma turbina low head no Brasil Liza Freitas Silva ndash Niteroacutei RJ [sn] 2016 58 f Trabalho (Conclusatildeo de Curso) ndash Departamento de Engenharia Agriacutecola Universidade Federal Fluminense 2016 Orientador Marcos Alexandre Teixeira 1 Turbina 2 Energia hidreleacutetrica I Tiacutetulo CDD 62124

III

LIZA FREITAS SILVA


Monografia de graduaccedilatildeo apresentada ao Curso Eng Agriacutecola e Ambiental da Universidade Federal Fluminense como requisito parcial para a obtenccedilatildeo do grau de Engenheiro Agriacutecola e Ambiental

Orientador Marcos Alexandre Teixeira Prof


IV

V

DEDICATOacuteRIA

Dedico esta dissertaccedilatildeo aos meus pais Marco e Marilene que sempre apoiaram

e incentivaram a minha vida acadecircmica

VI

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus por guiar meus passos e acreditar que sempre existe uma

forccedila a maior que nos faz caminhar no caminho destinado

Aos meus pais por me darem sempre apoio incondicional e incentivo em diversos

momentos para que tenha-se tornado possiacutevel meu objetivo Aos amigos pela confianccedila que sempre depositaram em minhas qualidades e

que ajudaram esta jornada ser mais leve

Ao professor Marcos Alexandre Teixeira pelo constante incentivo paciecircncia e

orientaccedilatildeo em todos os ensinamentos principalmente aqueles que se aprendem

sem serem ensinados

A Universidade Federal Fluminense por dispor de professores com alto conteuacutedo acadecircmico e eacutetica profissional

E todas as pessoas que direta e indiretamente auxiliaram na realizaccedilatildeo deste

trabalho

VII

Determinaccedilatildeo coragem e autoconfianccedila satildeo fatores

decisivos para o sucesso Se estamos possuiacutedos por

uma inabalaacutevel determinaccedilatildeo conseguiremos superaacute-

los Independentemente das circunstacircncias devemos

ser sempre humildes recatados e despidos de

orgulho

- Dalai Lama

VIII

RESUMO

A presente dissertaccedilatildeo aborda a viabilidade de implantaccedilatildeo de uma turbina Low Head no Brasil (Turbinas de Pequena Queda) na qual eacute uma turbina que

opera com pequenas quedas drsquoaacutegua (de 05 a 2 m) e natildeo necessita de

reservatoacuterio (represamento) Uma tecnologia especialmente aplicaacutevel para populaccedilotildees rurais do interior ou ribeirinhas que ainda natildeo estatildeo proacuteximas do

Sistema Nacional Interligado para fornecimento de energia eleacutetrica podendo

entatildeo utilizar desta tecnologia para melhorar suas condiccedilotildees de vida Com os

valores de vazatildeo entre 0024 ଷs e 0061 ଷs e queda drsquoaacutegua de 1 a 2 metros eacute

possiacutevel a instalaccedilatildeo deste equipamento na faixa de 100 a 500 W O estudo encontrou fabricantes brasileiros que possuem peccedilas e equipamentos que tecircm o

potencial que atendem agrave demanda de projeto de uma Low Head e que poderiam

ser incorporados para um possiacutevel desenvolvimento desta tecnologia no Brasil

neste caso em especial geradores de eletricidade derivados de turbina eoacutelicas de

pequeno porte e heacutelices de motor de popa (de 9 a 10 pol de diacircmetro)

PALAVRAS ndash CHAVE Turbina de pequena queda Energia Hidreleacutetrica

Viabilidade teacutecnica

IX

ABSTRACT

This viability to develop the concept of a so called Low Head Turbine in Brazil is

discussed that is a turbine that requires small head (0 5 to 2 m) and do not need

a dam for flow regulation Which have been considered a sustainable technology

for remote rural areas far away from the National Grid and this technology have

the potential to improve their livelihood conditions Flow values from 0024 ଷs to

0061 ଷs and heads between 1 and 2 meters is possible to install such

equipment on power from 100 up to 500 W The study found that Brazilian

manufacturers have pieces and equipment that could be incorporated within the design of a Low Head Turbine in this case electrical generators from small

windmills and propellers for outboard motor (from 9 to 10 inches diameter)

KEY WORDS Low Head Turbine Hydropower Energy technical viability

X

LISTA DE ILUSTRACcedilOtildeES

Figura 1 Potencial hidraacuteulico utilizado para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica (EPE

2013)

Figura 2 Variaccedilatildeo de pressatildeo e velocidade da aacutegua pelo seu caminho na turbina

de reaccedilatildeo (a) e na turbina de accedilatildeo (b) (MACINRYRE 1983 p52) Figura 3 Turbina Pelton (MELLO 2000)

Figura 4 Turbina Turgo e de Fluxo Cruzado respectivamente (MELLO 2000)

Figura 5 Turbina Francis (MELLO 2000)

Figura 6 Turbina Heacutelice Propeller (MELLO 2000)

Figura 7 Turbina Kaplan (MIRANDA 2009)

Figura 8 Variaccedilatildeo de vazatildeo de acordo com as turbinas hidraacuteulicas existentes no mercado (PANISH 2002)

Figura 9 Localizaccedilatildeo do diacircmetro e passo em uma Heacutelice de 16rdquo x13rdquo (REVISTA

NAUTICA 2013)

Figura 10 Menores valores de heacutelices e passos encontrado no Fabricante

EvinrudeBRP (Cataacutelogo BRP 2014 p1)

Figura 11 Motor YAMAHA 15 GMHS 2 TEMPOS com as possiacuteveis heacutelices que podem adaptadas para Low Head turbine (Cataacutelog Yamaha 15GMHS 2015 p

27)

Figura 12 Heacutelices fabricadas pela Suzuki Marine que atendem as demandas de

projeto (Cataacutelogo Suzuki Propellers 2016 p 26)

Figura 13 Propellers adequados para projeto na fabricante Mercury Marine (Disponiacutevel em lthttpswwwmercurymarinecomptbrpropellersallgt acesso

14042016)

Figura 14 Curva de potecircncia do alternador EN1 da empresa ENERSUD

(Disponiacutevel em lthttpwwwenersudcombrgt acesso 21012016)

Figura 15 Curva de torque do alternador EN1 da empresa ENERSUD

(Disponiacutevel em lthttpwwwenersudcombrgt acesso 21012016) Figura 16 Reta de voltagem em aberto do alternador EN1 da empresa

ENERSUD (Disponiacutevel em lthttpwwwenersudcombrgt acesso 21012016)



XI



Figura 19 Reta de voltagem em aberto do alternador EN2 da empresa


XII

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 Analise de seleccedilatildeo para turbina (WILLIAMSON 2012)

Tabela 2 Classificaccedilatildeo da queda drsquoaacutegua de acordo com a turbina de interesse

(PANISH 2002)

Tabela 3 Especificaccedilotildees teacutecnicas do Alternador EN1 da empresa ENERSUD (Disponiacutevel em lthttpwwwenersudcombrgt acesso 21012016)

Tabela 4 Especificaccedilotildees teacutecnicas do Alternador EN2 da empresa ENERSUD


Tabela 5 Valores de projeto encontrados poacutes aplicaccedilatildeo de foacutermulas

XIII

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AIE IEA - Agecircncia Internacional de Energia (International Energy Agency)

MME - Ministeacuterio de Minas e Energia

SIPOT - Potencial Hidreleacutetrico Brasileiro

BFT - Bomba Centrifuga Funcionando como turbina

CONMETRO - Conselho Nacional de Metrologia Normalizaccedilatildeo e Qualidade

Industrial

IEV - Vocabulaacuterio Eletroteacutecnico Internacional EPE - Empresa de Pesquisa Energeacutetica

UHEs - Usinas Hidreleacutetricas

PNE - Plano Decenal de Expansatildeo de Energia

ANEEL - Agencia Nacional De Energia Eleacutetrica

ELETROBRAS - Centrais Eleacutetricas Brasileiras SA

ABNT- Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

ISSO - International Organization for Standardization

IEC - International Electrotechnical Commission

NBR - Normas Teacutecnicas Brasileiras LHT ndash Low Head turbine

UFF ndash Universidade Federal Fluminense Cobei - Comitecirc Brasileiro de Eletricidade Eletrocircnica Iluminaccedilatildeo e

Telecomunicaccedilotildees

CB-03 - Comitecirc Brasileiro de Eletricidade

CA - Corrente Alternada

CC - Corrente Contiacutenua

DNAEE - Departamento Nacional de Aacuteguas e Energia Eleacutetrica

XIV

LISTA DE EQUACcedilOtildeES

Equaccedilatildeo 1 Equaccedilatildeo da Potecircncia Hidraacuteulica

Equaccedilatildeo 2 Equaccedilatildeo de Rendimento Total

Equaccedilatildeo 3 Equaccedilatildeo de Potecircncia Eficaz

LISTA DE SIacuteMBOLOS

- Potecircncia hidraacuteulica (W)

- vazatildeo (ଷs)

peso especifico de agua = 1000 Kg ଷ - ߛ

ௗ - altura de queda (M)ܪ

- Rendimento totalߟ

௧ - Rendimento da turbinaߟ

- Rendimento do geradorߟ

- Potecircncia eficazuacutetil (W)

XV

SUMAacuteRIO 1 INTRODUCcedilAtildeO 1 2 OBJETIVO 3 3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 4

31 Energia Hidreleacutetrica 4 32 Turbinas 5

321 Retrospectiva 5 322 Caracteriacutesticas e Funcionamento das Turbinas Hidraacuteulicas 6 323 Turbinas de Pequena Queda ndash Low Head Turbines 8 324 Classificaccedilatildeo das Turbinas 9

3241 De Impulso 9 3242 De Reaccedilatildeo 11

325 Vantagens e Desvantagens das Turbinas de Impulso e Reaccedilatildeo 13 33 Geradores 15

4 MATERIAL E MEacuteTODO 17 41 Perfil tiacutepico de Low Head Turbine de referecircncia 17 42 Normas Brasileiras aplicaacuteveis 17 43 Elementos constituintes preferenciais 18 44 Analise de rendimento e funcionalidade 19 45 Recomendaccedilotildees para fabricaccedilatildeo 20

5 RESULTADOS 21 51 Perfil tiacutepico de Low Head Turbine de referecircncia 21 52 Normas aplicaacuteveis 23

521 Normas de Maior Relevacircncia 26 53 Elementos constituintes preferenciais 28

531 Heacutelice ou Propeller 28 5311 Fornecedores 30

532 Gerador 33 54 Analise de rendimento e funcionalidade 38 55 Recomendaccedilotildees para fabricaccedilatildeo 40

6 DISCUSSOtildeES 42 7 CONCLUSAtildeO 44 8 BIBLIOGRAFIA 46 9 APEcircNDICE 1 - RELATOacuteRIO DE CAMPO 15012016 53

1

1 INTRODUCcedilAtildeO

A eletricidade se tornou a principal fonte de luz calor e forccedila utilizada no mundo

moderno Atividades cotidianas como assistir agrave televisatildeo ou navegar na internet satildeo

possiacuteveis porque a energia eleacutetrica chega ateacute a sua casa Shoppings supermercados

e fabricas por exemplo precisam dela para funcionar Grande parte dos avanccedilos

tecnoloacutegicos alcanccedilados se deve agrave energia eleacutetrica

Ao contraacuterio de outras fontes de energia eleacutetrica a energia hidraacuteulica jaacute possui uma

presenccedila relevante na matriz energeacutetica mundial e aleacutem de possuir tecnologias

consolidadas sendo a segunda maior fonte de geraccedilatildeo de energia eleacutetrica no

mundo com uma participaccedilatildeo de aproximadamente 18 (Atlas Energia Eleacutetrica no

Brasil ANEEL 2002 p25)

Em termos absolutos os cinco maiores produtores de energia hidreleacutetrica no mundo

satildeo China Canadaacute Brasil Estados Unidos e Ruacutessia Em 2001 esses paiacuteses foram

responsaacuteveis por quase 50 de toda a produccedilatildeo mundial de energia hidreleacutetrica

(AIE 2008)

Especificamente o Brasil deteacutem aproximadamente 12 da aacutegua doce superficial do

planeta e condiccedilotildees adequadas para exploraccedilatildeo Com um potencial hidreleacutetrico de

260 GW segundo o Plano 2015 da Eletrobraacutes - segundo uacuteltimo inventaacuterio produzido

no paiacutes em 1992 ndash ainda existe um grande espaccedilo para crescer entretanto as

usinas hidreleacutetricas causam grande impacto ambiental devido agrave aacuterea alagada represada pela barragem causando tambeacutem a perda de solos agricultaacuteveis

florestas fauna e a retirada de populaccedilotildees ribeirinhas

De acordo com a Agecircncia Internacional de Energia (AIE) cerca de 13 bilhatildeo de

pessoas 18 da populaccedilatildeo mundial ainda natildeo tecircm acesso agrave eletricidade Este

nuacutemero poderaacute dobrar no futuro a natildeo ser que se tenha uma soluccedilatildeo eficaz e que seja adaptaacutevel particularmente para paiacuteses perifeacutericos Soluccedilotildees como a Low Head

Turbine (Turbinas de Pequena Queda) estatildeo tornando-se uma perspectiva atraente

2

para satisfazer as necessidades baacutesicas de eletricidade de comunidades remotas

(LAHIMER 2012 p 5862)

Este meacutetodo de produccedilatildeo de energia eleacutetrica jaacute presente em alguns lugares do mundo poreacutem ainda natildeo implantado no Brasil O conceito de Low Head Turbine jaacute eacute

utilizado em paiacuteses como Camarotildees China Colocircmbia Filipinas Indoneacutesia Nepal

Sri Lanka e Vietnatilde (LAHIMER 2012) Um sistema de geraccedilatildeo de energia que natildeo

necessita grandes quedas dàacuteguas nem intervenccedilotildees draacutesticas aleacutem de ter um custo

acessiacutevel

Aleacutem disso a produccedilatildeo de energia eleacutetrica em pequena escala eacute uma das

tecnologias de energia mais rentaacuteveis a ser considerado para a eletrificaccedilatildeo rural

nos paiacuteses menos desenvolvidos Eacute tambeacutem uma tecnologia chave para regiotildees que

jaacute possuem domiacutenio da produccedilatildeo de energia hidreleacutetrica poreacutem natildeo possuem mais espaccedilo geograacutefico para implantar uma hidreleacutetrica de grande porte ou os locais de

possiacutevel alocaccedilatildeo satildeo inviaacuteveis ambientalmente (PAISH 2002 p537) Provando ser

uma boa opccedilatildeo para distintas utilizaccedilotildees

Neste sentido se pergunta por que esta tecnologia ainda natildeo estaacute presente no

Brasil e se esta viesse a ser desenvolvida quais seriam as condicionantes para o seu projeto e ou fabricaccedilatildeo

Entende-se que um equipamento nacional deveraacute atender agraves normas teacutecnicas

brasileiras assim como deveraacute ndash tanto quanto possiacutevel ndash fazer uso de peccedilas e

equipamentos jaacute disponiacuteveis no mercado brasileiro numa oacutetica de reduccedilatildeo de custos

e busca de parcerias para a sua disseminaccedilatildeo

Este vem a ser o foco do presente trabalho o levantamento destas condicionantes para o projeto e desenvolvimento destas Turbinas de Pequena Queda ou Low Head

Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO

Com base em um projeto tiacutepico de turbina de impulso para baixo valor de queda drsquoaacutegua - Low Head Turbine (Turbina de Pequena Queda) - avaliar quais as normas

brasileiras aplicaacuteveis e qual o melhor entendimento destas para a adequaccedilatildeo dos

padrotildees internacionais para a realidade brasileira assim como identificar elementos

que poderiam ser norteadores no projeto deste tipo de equipamento no Brasil

Para que este objetivo seja atingido eacute necessaacuterio materializar objetivos parciais

1 Identificar as Normas Brasileiras aplicaacuteveis

2 Definir os elementos constituintes do sistema e sua disponibilidade no

mercado brasileiro

3 Com base em uma localizaccedilatildeo tiacutepica analisar seu rendimento e

funcionalidade

4 Finalizar avaliando a viabilidade da implantaccedilatildeo do projeto de Low Head

Turbine no Brasil

4

3 REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

31 Energia Hidreleacutetrica No Brasil a utilizaccedilatildeo de energia hidreleacutetrica no Brasil teve iniacutecio em 1883 com a

instalaccedilatildeo da usina de Ribeiratildeo do Inferno em Diamantina (MG) Jaacute em 1889 entrou

em operaccedilatildeo a usina de Marmelos Zero ndash instalada no rio Paraibuna a 7 km de Juiz

de Fora (MG) ndash foi a primeira com a finalidade de geraccedilatildeo de energia eleacutetrica para o

uso puacuteblico com 250 kW de potecircncia instalada (CACHAPUZ 2006 p15)

A primeira hidreleacutetrica de maior porte comeccedilou a ser construiacuteda no Nordeste (Paulo

Afonso I com potecircncia de 180 MW) pela Companhia Hidreleacutetrica do Satildeo Francisco

(estatal constituiacuteda em 1948) As demais erguidas ao longo dos 60 anos seguintes

concentraram-se nas regiotildees Sul Sudeste e Nordeste (com o aproveitamento

integral do rio Satildeo Francisco) No Norte foram construiacutedas Tucuruiacute no Paraacute e Balbina no Amazonas Nos anos 90 a Usina Serra da Mesa (GO) no rio Tocantins

(Atlas Energia Eleacutetrica no Brasil ANEEL 2008 p57) Todas as construiacutedas ateacute o

momento possuindo capacidade eleacutetrica entre 3984 MW a 8370 MW de acordo

com dados fornecidos pelo Governo Federal Brasileiro

Pacheco (2013 apud TUNDISI 2005) constatou que potencial hidreleacutetrico brasileiro

eacute estimado em cerca de 260 GW dos quais 405 estatildeo localizados na Bacia

Hidrograacutefica do Amazonas a Bacia do Paranaacute responde por 23 a do Tocantins

por 106 e a do Satildeo Francisco por 10 Apenas 63 do potencial foi inventariado

e a Regiatildeo Norte tem um grande potencial ainda por explorar

O estudo sobre energia hidreleacutetrica constante do Plano Nacional de Energia 2030

(PNE) realizado pela Empresa de Pesquisa Energeacutetica (EPE) e o Ministeacuterio de

Minas e Energia (MME) em 2007 relacionou o potencial de aproveitamento ainda

existente em cada uma das bacias hidrograacuteficas do paiacutes A bacia do rio Amazonas eacute

a maior com um potencial de 106000 MW superior agrave potecircncia jaacute instalada no

Brasil em 2008 de 102000 MW A bacia do TocantinsAraguaia possui potencial de 28000 MW dos quais quase 12200 MW jaacute estatildeo aproveitados pelas usinas

5

hidreleacutetricas (UHEs) e o potencial a ser aproveitado 90 poreacutem sofrem alguma

restriccedilatildeo ambiental (EPE 2013)

Outra bacia importante eacute a Tapajoacutes Em 2008 a Aneel estudava viabilidade de trecircs

aproveitamentos no rio Teles Pires Em 2013 o potencial hidraacuteulico do Brasil foi

avaliado como tendo somente 26 de sua totalidade utilizado como indicado na Figura 1 colocando o Brasil como 8ordm paiacutes em termos de menor aproveitamento de

seu potencial hidroeleacutetrico

Figura 1 Potencial hidraacuteulico utilizado para geraccedilatildeo de energia eleacutetrica (EPE 2013)

32 Turbinas

321 Retrospectiva Desde antes de Cristo os mesopotacircmicos e egiacutepcios jaacute utilizavam as maacutequinas

motrizes hidraacuteulicas sendo que o primeiro mecanismo antecessor a turbina

hidraacuteulica foram as rodas drsquoaacutegua que movimentavam-se por meio da aacutegua que

passava por debaixo da roda

6

No seacuteculo XVIII periacuteodo que teve grande desenvolvimento da ciecircncia hidraacuteulica

Daniel Bernoulli (1700-1782) publicou os fundamentos da hidrodinacircmica onde

continha a equaccedilatildeo de equaccedilatildeo de conservaccedilatildeo de energia para fluidos No mesmo seacuteculo teve-se algumas tentativas para ocorrer a transiccedilatildeo da roda hidraacuteulica para agrave

turbina

Entretanto somente no seacuteculo XIX o termo turbina apareceu por meio de Claude Burdin (1790-1873) que publicou o trabalho ldquoDas turbinas hidraacuteulicas ou maacutequinas

rotativas de grande velocidaderdquo sobre uma anaacutelise teoacuterica que dava importacircncia a

velocidade de rotaccedilatildeo (JUNIOR 2013 p8)

Por fim seu aluno Benoit Fourneyron (1802-1867) desenhou e construiu rodas que

atingiam velocidades de rotaccedilatildeo de 60 rpm ou mais e que forneciam ateacute 50 CV nas

faacutebricas metaluacutergicas francesas Assim em 1827 construiu um turbina centriacutefuga de 6 CV e 80 de rendimento a primeira turbina industrial (ALVES 2007 apud

MACINTYPE 1983)

322 Caracteriacutesticas e Funcionamento das Turbinas Hidraacuteulicas As turbinas hidraacuteulicas no geral seguem a mesma loacutegica de funcionamento O

movimento giratoacuterio provocado pelo fluxo drsquoaacutegua faz girar o rotor do gerador eleacutetrico

que estaacute acoplado na turbina fazendo com que o deslocamento do campo magneacutetico

transforme a potecircncia de eixo em potecircncia eleacutetrica

As principais condiccedilotildees para a escolha da turbina ideal satildeo a queda dàacutegua vazatildeo e

velocidade especiacutefica A altura da queda dàacutegua eacute medida como a distacircncia vertical

entre a superfiacutecie mais alta e mais baixa da queda deduzido de eventuais perdas tais

como o atrito do tubo A vazatildeo eacute medida pela quantidade total de aacutegua que passa

atraveacutes da turbina

Turbinas em geral podem operar atraveacutes de distintas vazotildees Entretanto a eficiecircncia

da turbina diminui quando a taxa de vazatildeo varia em comparaccedilatildeo com a taxa de

vazatildeo ideal pois com o dimensionamento errocircneo pode-se instalar uma turbina que

em sua eficiecircncia maacutexima natildeo supere o fluxo disponiacutevel quando a vazatildeo eacute maacutexima

7

Assim aleacutem dos fatores citados a anaacutelise detalhada do fluxo ao longo do tempo deve

de ser realizada para que a escolha da turbina supra as necessidades de projeto

Vale ressaltar que atualmente a eficiecircncia das turbinas estaacute em torno de 85 a 95

sem as perdas hidraacuteulicas ou mecacircnicas que possam ocorrer (APPLEGATE INC

2013 p3)

As turbinas satildeo constituiacutedas essencialmente por distribuidor a roda moacutevel ou rotor o

difusor ou tubo de succcedilatildeo e sua carcaccedila O distribuidor conduz a aacutegua agrave roda pela

direccedilatildeo correta e regula a vazatildeo O rotor eacute responsaacutevel por transformar parte da

energia hidraacuteulica em trabalho mecacircnico O difusor recupera a altura entre a saiacuteda da

roda e o niacutevel do canal de fuga e a carcaccedila desacelera o fluxo drsquoaacutegua poacutes-turbina devolvendo-a ao corpo drsquoaacutegua (JUacuteNIOR 2013 p 9)

Figura 2 Variaccedilatildeo de pressatildeo e velocidade da aacutegua pelo seu caminho na turbina de reaccedilatildeo (a) e na turbina de accedilatildeo (b) (MACINRYRE 1983 p52)

8

323 Turbinas de Pequena Queda ndash Low Head Turbines Nas aacutereas urbanas o percentual da populaccedilatildeo com acesso agrave eletricidade eacute elevado

devido ao baixo custo de conexatildeo agrave rede Em aacutereas rurais no entanto o acesso eacute

limitado devido ao alto custo de estender a rede aos centros de baixa densidade

populacional As tecnologias de geraccedilatildeo de energia eleacutetrica em baixa escala satildeo capazes de fornecer a eletricidade onde a extensatildeo da rede eacute muito cara e onde ndash

tradicionalmente haacute uma precariedade de atendimento das concessionarias de

energia e os consumidores tecircm baixo consumo de energia (WILLIAMSON 2012

p43) Com a energia eleacutetrica seria possiacutevel estender as atividades produtivas

aproveitar os recursos naturais aumentar o mercado de trabalho e melhorar sua

situaccedilatildeo econocircmica cultural e social (ALVES 2007 p2)

A tecnologia Low Head Turbine eacute uma tecnologia possiacutevel de ser utilizada nestas

comunidades que vivem em lugares de difiacutecil acesso e aleacutem disso possuem recursos

locais (rios de pequeno porte eou coacuterregos) capazes para produzir sua proacutepria

energia jaacute que dependendo da quantidade de energia gerada natildeo se precisa de retenccedilatildeo de aacutegua e grandes quedas d` aacutegua

As turbinas em questatildeo somente exigem uma queda de menos de 10 metros

(normal muito menos) e um fluxo de aacutegua suficiente (ateacute 5 m3s aprox) para prover

energia adequada pois num primeiro momento estes locais apresentam baixa

demanda de energia (ateacute 500 W) em especial representadas por iluminaccedilatildeo agrave noite e um raacutedio ou televisatildeo para entretenimento

As Low Head Turbines que produzem 200 a 1000 W de potecircncia e satildeo

particularmente populares em aacutereas rurais porque satildeo usadas para gerar

eletricidade para iluminaccedilatildeoTV raacutedio ventilador de mesa refrigeraccedilatildeo alimentaccedilatildeo

de ferramentas agriacutecolas processamento de alimentos e a carga da bateria em

aacutereas rurais (LAHIMER 2012 p 5865)

Em um relatoacuterio do Banco Mundial foi comprovado que a energia hidreleacutetrica em

baixa escala no geral representou a oportunidade mais barata para a geraccedilatildeo de

energia com menos de 5 kW em 2005 e foi projetado para ser de pelo menos 25

9

mais barata do que outras alternativas ainda depois de dez anos (WILLIAMSON

2012 p43)

324 Classificaccedilatildeo das Turbinas As turbinas satildeo divididas em duas categorias de reaccedilatildeo e impulso ou accedilatildeo As turbinas de impulso a energia hidraacuteulica disponiacutevel eacute transformada em energia

cineacutetica para apoacutes incidir nas paacutes do rotor transformar-se em mecacircnica todo o

escoamento ocorre sem variaccedilatildeo de pressatildeo atmosfeacuterica com mesma pressatildeo de

entrada e saiacuteda

Jaacute as de reaccedilatildeo o rotor eacute completamente imerso na aacutegua assim no escoamento ocorre uma queda de pressatildeo e de velocidade entre a entrada e a saiacuteda do rotor A

pressatildeo de saiacuteda eacute inferior agrave entrada e em funccedilatildeo disso satildeo normalmente utilizadas

para meacutedias e baixas quedas

Em baixas velocidades de operaccedilatildeo a eficiecircncia das turbinas de reaccedilatildeo eacute normalmente maior do que as de turbina de impulso Na categoria das turbinas de

reaccedilatildeo ainda tem-se uma subdivisatildeo entre turbinas de escoamento radiais e turbinas

de escoamento axiais No qual as radiais o fluxo eacute perpendicular ao eixo de rotaccedilatildeo

enquanto as axiais o fluxo eacute aproximadamente paralelo ao eixo de rotaccedilatildeo (JUNIOR

2003 p 11)

Tradicionalmente o uso de turbinas hidraacuteulicas tem-se concentrado no tipo Pelton

com um ou mais jatos no caso das maacutequinas de impulso na Francis Heacutelice e

Kaplan no caso do tipo de reaccedilatildeo (SANTOS 2010 p 31)

3241 De Impulso Turbina Pelton eacute utilizada em altas quedas e velocidade de rotaccedilatildeo mais baixa

Alturas superiores a 150 metros podendo chegar ateacute 2000 metros (EISENRING

1991) Com eixo horizontal para o caso de um ou dois jatos e eixo vertical para um

nuacutemero de jatos de trecircs a seis satildeo alcanccediladas potecircncias que podem chegar mais de

10

100 MW por unidade e quedas da ordem de 1900 metros Geralmente a turbina

Pelton possui alta eficiecircncia entre 70-90 NATIONAL RENEWABLE ENERGY

LABORATORY 2011)

Figura 3 Turbina Pelton (MELLO 2000)

A turbina de fluxo cruzado eacute outra turbina que possui destaque nas classificadas

como de impulso Esse tipo de turbina eacute mais utilizado em altas vazotildees e baixas

quedas dàacutegua do que as turbinas de Pelton e Turgo (GHOSH 2011) A eficiecircncia de

uma turbina de fluxo cruzado depende de seus paracircmetros geomeacutetricos como o

nuacutemero de laminas diacircmetro do rotor arco de entrada do bico e acircngulo de ataque

Turbina Turgo eacute uma maacutequina de impulso similar a turbina Pelton A eficaacutecia na transmissatildeo de energia a partir do jato de aacutegua para o gerador de turbina Turgo depende da velocidade de eixo Assim Cobb e Shar em Impulse (Turgo and Pelton)

turbine performance characteristics and their impact on pico-hydro installations 2007

realizaram um estudo e constaram que o pico de eficiecircncia pode ser conseguido em

uma proporccedilatildeo de baixa velocidade

11


3242 De Reaccedilatildeo A turbina Francis escoamento radial eacute a mais usada em grandes usinas hidreleacutetricas

No Brasil a usina hidreleacutetrica mais conhecida Itaipu utiliza este tipo de turbina E de acordo com os dados oficiais da Usina tem-se uma queda liacutequida de projeto de 1184

metros vazatildeo nominal de 690 m3s e uma potecircncia nominal de 715MW Suas

caracteriacutesticas hidraacuteulicas especiais permitem fabricar unidades compactas de alta

velocidade ateacute as potecircncias mais elevadas Para valores inferiores da queda utilizam-

se turbinas de caixa aberta Ela pode ser usada para grandes meacutedias ou pequenas

hidreleacutetricas com quedas entre 1 metro e 900 metros Elbatran et al concluiu que a eficaacutecia de uma turbina Francis depende principalmente do desenvolvimento do seu

voacutertice helicoidal


12

O uacuteltimo tipo de turbina de reaccedilatildeo escoamento axial abrange subcategorias em sua

abrangecircncia As turbinas cujas as paacutes do rotor satildeo fixas conhecidas como turbinas

HelicePropeller e as com paacutes do rotor ajustaacuteveis tendo como turbina de referecircncia Kaplan Suas semelhanccedilas satildeo possuir baixa velocidade entre 70 e 350 rpm e

serem utilizadas em baixa queda (ANEEL 2002 p25) Outros tipos de maacutequinas

axiais satildeo as turbinas Tubulares Bulbo e Straflo


As mais utilizadas satildeo a de tipo HeacutelicePropeller e Kaplan A turbina Heacutelice veio da

necessidade da obtenccedilatildeo de turbinas com velocidades consideraacuteveis em baixas

quedas e grandes descargas que teve origem em 1908 (RAMOS 2008 Cap8)

Tambeacutem aliam caracteriacutesticas de serem simples e de baixo custo Elas consistem de basicamente de um rotor similar a heacutelice de navio ajustada internamente na

continuaccedilatildeo de um conduto com o eixo saindo do conjunto no ponto em que a

tubulaccedilatildeo muda de direccedilatildeo (JUNIOR 2011 p15)

Jaacute a turbina Kaplan satildeo adaptadas a baixa altura topograacutefica e grandes descargas

As paacutes satildeo moacuteveis que permitem variar o seu acircngulo de ataque com um mecanismo de orientaccedilatildeo que eacute controlado pelo regulador da turbina isso faz com que a

inclinaccedilatildeo das paacutes se ajuste conforme a variaccedilatildeo da descarga e potecircncia sem

apreciaacutevel variaccedilatildeo do rendimento (GUEDES1994 p 6) A usina hidreleacutetrica de Trecircs

Marias funciona com turbina Kaplan por exemplo

13


325 Vantagens e Desvantagens das Turbinas de Impulso e Reaccedilatildeo Turbinas de impulso como o Turgo Pelton e turbinas de Fluxo Cruzado tecircm muitas

vantagens Elas tecircm uma eficiecircncia maior especialmente em condiccedilotildees de fluxo

parcial o que pode fornecer mais do que 90 de eficaacutecia A eficiecircncia tambeacutem eacute

passiacutevel de se manter em valores elevados mesmo variando-se as condiccedilotildees de

trabalho (ex vazatildeo variaacutevel) Satildeo faacuteceis de manter e fabricar os eixos natildeo

necessitam de qualquer selo de pressatildeo tendo uma maior toleracircncia a areia e outras partiacuteculas em aacutegua com pouco efeito sobre o desempenho das turbinas Aleacutem disso

a turbina Pelton e Turgo tecircm projetos simples e satildeo rentaacuteveis em escalas de micro

hidreleacutetricas (ELBATRAN 2014 p 46)

Contudo a Turgo e Pelton em locais de baixa queda natildeo se mostram rentaacuteveis

14

quando leva-se em conta suas caracteriacutesticas de desempenho e anaacutelise de custo ao

contraacuterio da turbina de Fluxo Cruzado que eacute mais adequado para aplicaccedilotildees de baixa

queda porque a sua eficiecircncia depende basicamente da vazatildeo e os outros dois tipos natildeo Turbinas de impulso tambeacutem tem velocidade especiacutefica menor o que seria

necessaacuterio a instalaccedilatildeo de um sistema que aumentasse a velocidade da aacutegua

(ELBATRAN 2014 p 46)

As de reaccedilatildeo satildeo mais apropriadas para condiccedilotildees de baixa queda por possuiacuterem

maiores velocidades especiacuteficas jaacute que as turbinas estatildeo conectadas diretamente ao

alternador sem a necessidade do sistema de transmissatildeo Consequentemente o

custo de remoccedilatildeo do sistema de acionamento eacute significativamente baixo Estas

turbinas podem tambeacutem ser utilizadas em diferentes quedas a turbina Francis eacute

apropriada para o meacutedias a altas quedas enquanto a Propeller e BFT satildeo mais

adequados para as quedas menores (ELBATRAN 2014 p 46) FONTE

Por outro lado a implantaccedilatildeo de turbinas de reaccedilatildeo eacute mais complicada do que as

turbinas de impulso porque requerem a utilizaccedilatildeo de lacircminas de revestimento isto

pode causar o aumento no custo do orccedilamento inicial Portanto o uso de turbinas de

reaccedilatildeo nos esquemas de micro hidreleacutetricas eacute menos atraente especialmente em

aacutereas com populaccedilatildeo de baixa renda No entanto BFT e Propeller hoje em dia foram melhoradas para serem utilizadas em instalaccedilotildees de micro hidreleacutetricas mas com a

condiccedilatildeo de que os ambientes tenham queda e vazatildeo regulares (ELBATRAN 2014

p46)

Natildeo obstante haacute uma seacuterie de soluccedilotildees em relaccedilatildeo a este assunto tais como

condutas forccediladas de baixo custo tipo de desenvolvimento das turbinas e gerador de

induccedilatildeo tudo para eliminar o custo total dos sistemas e tornaacute-los mais acessiacuteveis nas

aplicaccedilotildees em zonas remotas e montanhosas A reduccedilatildeo do custo da turbina eacute a

maneira mais eficaz de reduzir o orccedilamento inicial de projeto pois eacute a parte mais

onerosa no sistema

Uma seacuterie de opccedilotildees de configuraccedilatildeo de turbina tecircm sido propostas para reduzir o custo do conjunto de microturbinas Bomba centrifuga funcionando como turbina

15

BFT Propeller e turbina de Fluxo Cruzado podem ser usados como alternativas

adequadas para as zonas rurais e montanhosas para micro instalaccedilotildees

hidroeleacutetricas (ELBATRAN 2014 p 47)

33 Geradores O gerador eacute o equipamento que transforma a energia mecacircnica do rotor em energia

eleacutetrica No caso das turbinas eacute utilizado o alternador que eacute um gerador de corrente

alternada CA O alternador possui aneacuteis circulares mantendo constantes os contatos

das bobinas que eacute o enrolamento presente no interior do gerador no qual produz

campo eletromagneacutetico Como consequecircncia a bobina vai ldquocortandordquo o campo

magneacutetico do indutor e agrave medida que avanccedila dentro do campo a tensatildeo induzida vai

alternando-se fazendo com que o gerador se mova O alternador no caso seraacute movido pela forccedila da aacutegua que ao fazer girar a turbina transformaraacute a potecircncia de

eixo em potecircncia eleacutetrica

Na geraccedilatildeo de energia eleacutetrica para Low Head Turbine eacute um dos principais

componentes de projeto este componente iraacute operar em velocidades variaacuteveis em

baixa rotaccedilatildeo exposto aos fenocircmenos naturais e ao tempo e deve ser capaz de resistir a estas condiccedilotildees durante longos periacuteodos Para esta aplicaccedilatildeo os mais

usados que estatildeo disponiacuteveis no mercado satildeo os geradores de induccedilatildeo e os

geradores de iacutematilde permanente

De acordo com Medeiros da Universidade Federal de Itajubaacute o gerador de induccedilatildeo

nada mais eacute do que um motor de induccedilatildeo utilizado para gerar energia eleacutetrica existem dois tipos de motores que podem ser usados como gerador O primeiro com

um rotor bobinado e aneacuteis coletores e o segundo possui possui um rotor

denominado rotor em gaiola de esquilo O segundo eacute o mais indicado para trabalhar

como gerador Em comparaccedilatildeo com os gerados siacutencronos que satildeo os mais

utilizados em usinas hidreleacutetricas eles possuem mais algumas vantagens como custo robustez simplicidade sincronismo e sistema de excitaccedilatildeo (MEDEIROS

2005 p 10)

16

Os geradores de iacutematilde permanente satildeo normalmente usados em centrais eoacutelicas pois

viabiliza a geraccedilatildeo em baixa rotaccedilatildeo No caso de Low Head Turbine como o fluxo

de agua natildeo eacute elevado a baixa rotaccedilatildeo para geradores tambeacutem se aplica podendo assim serem inseridos no cenaacuterio hidreleacutetrico de energia O custo de produccedilatildeo de

iacutematildes permanentes no iniacutecio de sua utilizam eram elevados poreacutem com o avanccedilo da

tecnologia este custo teve uma consideraacutevel reduccedilatildeo aumentando sua utilizaccedilatildeo

sendo o Neodiacutemio o principal componente dos geradores iacutematilde permanente (MAIA

2011 p 7)

17

4 MATERIAL E MEacuteTODO

41 Perfil tiacutepico de Low Head Turbine de referecircncia Com base em pesquisa de mercado publicaccedilotildees teacutecnicas consulta a material de

referecircncia especiacuteficos e orientaccedilotildees da legislaccedilatildeo (ELETROBRASDNAEE 1985)

buscou-se identificar o perfil tiacutepico em funccedilatildeo das seguintes caracteriacutesticas altura

de queda disponiacutevel vazatildeo rotaccedilatildeo do eixo potecircncia necessaacuteria e rendimento total

Aleacutem disso Williamson et al (2012) propocircs um conjunto de criteacuterios para seleccedilatildeo da

turbina mais eficiente dependendo do tipo de projeto usando uma anaacutelise

quantitativa e qualitativa apresentado na Tabela 1

Tabela 1 Analise dos criteacuterios de seleccedilatildeo para turbina (WILLIAMSON 2012)

Criteacuterios Quantitativos Criteacuterios Qualitativos

Fluxo Total Eficiecircncia da queda drsquoaacutegua

Fluxo Parcial Eficiecircncia da queda drsquoaacutegua

Meio ambiente ndash Tempo ndash Localizaccedilatildeo

Requer matildeo de obra

Custo Portabilidade

Velocidade de Rotaccedilatildeo da Turbina Manutenccedilatildeo

Tamanho do Sistema Facilidade de fabricaccedilatildeo e design

42 Normas Brasileiras aplicaacuteveis

Pela Lei nordm 8078 de 11091990 Seccedilatildeo IV Das Praacuteticas Abusivas Art 39 Eacute vedado ao fornecedor de produtos ou serviccedilos VIII - colocar no mercado de consumo

qualquer produto ou serviccedilo em desacordo com as normas expedidas pelos oacutergatildeos

oficiais competentes ou se normas especiacuteficas natildeo existirem pela Associaccedilatildeo

Brasileira de Normas Teacutecnicas ou outra entidade credenciada pelo Conselho

Nacional de Metrologia Normalizaccedilatildeo e Qualidade Industrial ndash CONMETRO

Portanto para melhor implantaccedilatildeo de projeto e aceitaccedilatildeo do mercado eacute necessaacuterio

que normas devam ser seguidas para viabilizar o produto no Brasil pois sem respeitar

18

algumas normas teacutecnicas brasileiras vaacutelidas para produtos ou empreendimento o

protoacutetipo natildeo poderaacute ascender no mercado e nem seraacute permitido de acordo coma lei

citada acima

Assim tem-se no Brasil a Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas conhecida

como ABNT A ABNT eacute o membro fundador da International Organization for

Standardization (ISO) e International Electrotechnical Commission (IEC) que satildeo

organizaccedilotildees internacionais que tambeacutem tem o objetivo de atuar na avaliaccedilatildeo da

conformidade e dispor de programas para certificaccedilatildeo de produtos sistemas e

rotulagem ambiental

A ABNT produz documentos normativos que satildeo as Normas Teacutecnicas Brasileiras

NBR as mesmas satildeo atualizadas periodicamente para natildeo ficarem obsoletas para

que o padratildeo de qualidade em qualquer aacuterea esteja sempre em concordata consequentemente minimiza-se as falhas evitando defeitos aleacutem de melhorar a

produtividade reduzir a mateacuteria prima o desperdiacutecio e os prejuiacutezos A padronizaccedilatildeo

aumenta a satisfaccedilatildeo do consumidor final e a competitividade no mercado nacional e

internacional

As normas para a implantaccedilatildeo do equipamento a ser desenvolvido satildeo aquelas relacionadas ao setor eleacutetrico brasileiro As normas teacutecnicas satildeo elaboradas e

revisadas por comissotildees de estudos que integram o Comitecirc Brasileiro de

Eletricidade (CB-03) da Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas (ABNT) cujas

atividades satildeo desenvolvidas no acircmbito do Comitecirc Brasileiro de Eletricidade

Eletrocircnica Iluminaccedilatildeo e Telecomunicaccedilotildees (Cobei) que tambeacutem eacute responsaacutevel

pelas atividades do Comitecirc Nacional da IEC do Brasil (LIMA 2015 p 76) Neste

sentido seratildeo consultadas as normas vigentes selecionadas as aplicaacuteveis e

finalmente analisadas as de maior relevacircncia

43 Elementos constituintes preferenciais

Numa oacutetica de adaptaccedilatildeo ao mercado local e diminuiccedilatildeo dos custos com a

fabricaccedilatildeo foi feito um esforccedilo de identificar no mercado brasileiro peccedilas e

19

componentes que poderiam contribuir para o projeto de Low Head Turbine seja por

jaacute serem produzidos em grande ou meacutedia escala sejam por estarem disponiacuteveis em

uma grande parte do territoacuterio nacional

Algumas das caracteriacutesticas mais atraentes para a implantaccedilatildeo deste sistema eacute

simplicidade acessibilidade e constacircncia de energia A acessibilidade eacute um

importante ponto para o produto para isso os equipamentos e materiais para a

confecccedilatildeo de tal devem ser estar disponiacuteveis nos mercado e tambeacutem compatiacuteveis

com as condiccedilotildees financias brasileiras das comunidades que vai fazer uso da

mesma

Este esforccedilo alia-se tambeacutem na busca por potenciais parceiros para viabilizar a

fabricaccedilatildeo na medida em que dividem os custos de projeto e os itens jaacute se

encontram adequados ao mercado nacional como eacute o caso de geradores brasileiros que jaacute atendam as normas brasileiras

No que foi feito uma busca no mercado brasileiro para as peccedilas potencialmente

viaacuteveis para a construccedilatildeo da turbina Aleacutem disso foram feitas pesquisas de mercado

e consulta a fornecedores localizados nas Regiotildees Amazocircnica Sudeste e Sul Para

o gerador aleacutem dos fabricantes convencionais disponiacuteveis no Brasil os geradores eoacutelicos tambeacutem foram explorados jaacute que o gerador necessita ser de baixa rotaccedilatildeo

ateacute 1200 rotaccedilotildees por minuto rpm

44 Analise de rendimento e funcionalidade

Um fato natildeo pode ser contestado haacute um grande nuacutemero de riachos e pequenos rios que possui aacutegua em uma vazatildeo e queda significativa Estes poderiam ser utilizados

para projeto de Low Head Turbine nas quais foram desenvolvidas com a

capacidade de geral energia por meio de baixas rotaccedilotildees utilizando um modesta

queda drsquoaacutegua (BURLINGTON 1999 p6)

No Brasil esse cenaacuterio predominante pode ser encontrado nas regiotildees que

predomina-se o relevo conhecido como Planiacutecie satildeo aacutereas planas e baixas com

20

pouca variaccedilatildeo de altitude e tambeacutem em comunidades que tem-se dificuldade de

acesso a chegada de energia eleacutetrica e outros serviccedilos facilmente disponiacuteveis nas

regiotildees urbanas

Aleacutem disso espera-se que os corpos drsquoaacutegua destas regiotildees atendam as seguintes

condiccedilotildees de contorno proximidade do centro consumidor para que evite-se perda

de tensatildeo em uma meacutedia de 20 a 50 metros de distacircncia do centro consumidor de

energia eleacutetrica e o corpo drsquoaacutegua vazatildeo nos rios locais natildeo menor que 1 ଷs e

altura maacutexima de queda drsquoaacutegua de 3 metros

45 Recomendaccedilotildees para fabricaccedilatildeo

Com base nas informaccedilotildees coletadas foi feito um descritivo colmatando as principais carateriacutesticas a serem consideradas no desenvolvimento da Low Head Turbine no

Brasil

21

5 RESULTADOS

51 Perfil tiacutepico de Low Head Turbine de referecircncia

Identificamos os seguintes materiais de referecircncia Artigos Fabricantes e Modelos jaacute

existentes A idealizaccedilatildeo de projeto eacute para aacutereas de baixa renda e onde o grid de

eletricidade no padratildeo convencional natildeo chega

O ambiente escolhido especificamente satildeo lugares onde o potencial hiacutedrico eacute tatildeo

pequeno que torna inviaacutevel tecnicamente a instalaccedilatildeo de micro hidreleacutetricas (acima de 1 MW) A exemplo de fatores tais como vazatildeo de agua natildeo suficiente natildeo haacute

queda miacutenima necessaacuteria ou falta de condiccedilotildees de infraestrutura para construccedilatildeo de

tal constatado por Lahimer (2012) Elbatran (2014) e Date (2008) e outros

Lahimer (2012) especificou vazatildeo de 0001 ଷs com quedas de 1 metro no Sul da

China No Vietnatilde a turbina power pal atua em quedas de 1 a 2 metros com 0035

ଷs gerando 200W a 1000W e no Nepal a chamada crosstric set com quedas de 5

metros com 0005 mଷs

Jaacute Loots (2015) encontrou na Europa valores de 037 ଷs com 36 metros de

queda Williamson (2012) observou que no Nepal tambeacutem tinha-se quedas entre 1

a 35 metros com geraccedilatildeo de 1kW

Singh (2010) em turbina propeller por meio de diversas consideraccedilotildees matemaacuteticas

resultou em 175 metros de queda com 0075 ଷs jaacute a turbina tidal com vazotildees

maacuteximas entre 00011 ଷs a 00012 ଷs

A eficiecircncia das turbinas em aplicaccedilotildees de baixa queda satildeo um pouco menor

comparadas com a eficiecircncia nas grandes usinas hidreleacutetricas (ALEXANDER 2007

p1387) Consequentemente a eficiecircncia das mesmas fica entre 65 a 74

especificaccedilatildeo registrada por Lahimer (2012) Alexander (2007) Caxaria (2011) e

Guitarrara (2012) Enquanto a eficiecircncia do gerador fica em torno de 60 a 80 de

acordo com Alexander (2007) e Medeiros (2005)

22

A turbina escolhida eacute do tipo heacutelicepropeller por apresentar boa eficiecircncia

simplicidade e ser mais econocircmica Aleacutem de ser viaacutevel no intervalo de 05 a 15 metros para quedas dàacutegua e o potecircncia variar de 200W A 20kW (ELBATRAN

2014 p42) Para fins didaacuteticos Panish (2012) elaborou uma tabela refletindo a

escolha de turbinas de acordo com a queda disponiacutevel podendo ser vista na Tabela

2

Tabela 2 Classificaccedilatildeo da queda drsquoaacutegua de acordo com a turbina de interesse (PANISH

2002)

Tipo de Turbina Classificaccedilatildeo da queda drsquoaacutegua

Alta gt 50m Meacutedia 10-15m Baixa lt 10m

Impulso Pelton Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado

Reaccedilatildeo Francis (modelo

espiral)

Francis

Propeller

Kaplan

Figura 8 Variaccedilatildeo de vazatildeo de acordo com as turbinas hidraacuteulicas existentes no mercado

(PANISH 2002)

23

Desta forma para as condiccedilotildees brasileira chegou-se aos valores a serem

observados para o projeto de Low Head Turbine para aacutereas onde a extensatildeo da

rede natildeo eacute viaacutevel e que desta forma custos de compra e de manutenccedilatildeo devem ser os miacutenimos possiacuteveis pelas condiccedilotildees soacutecios-econocircmicas tiacutepicas desta populaccedilatildeo

assim como as caracteriacutesticas de projeto para a implantaccedilatildeo da turbina apoacutes a

anaacutelise da bibliografia foram definidas como

Vazatildeo de 0024 ଷs a 0061 ଷs

Altura da queda drsquoaacutegua de 10 a 20 metros

Potecircncia Uacutetil de 100 ateacute 500 W

Eficiecircncia miacutenima esperado do gerador 60

Eficiecircncia miacutenima esperada da turbina 70

52 Normas aplicaacuteveis

Para o setor de energia e instalaccedilotildees eleacutetricas algumas NBR e IEC satildeo utilizadas

como

ABNT NBR 54102004 Versatildeo Corrigida2008 Instalaccedilotildees eleacutetricas de baixa

tensatildeo

ABNT NBR 156882012 Versatildeo Corrigida2013 Redes de distribuiccedilatildeo aeacuterea de

energia eleacutetrica com condutores nus

IEC 60034-142007 part 14 Rotating electrical machines ndash Part14 Mechanical

vibration of certain machines with shaft height 56 mm and higher - Measurement

evalution and limits of vibration

ABNT NBR 51172007 Maacutequina eleacutetrica girante - Maacutequina siacutencrona ndash Especificaccedilatildeo

IEC 60034-012004 part 1 Rotating electrical machines ndash Part 1 Rating and

performance

24

ABNT NBR 54601992 Sistemas eleacutetricos de potecircncia

ABNT NBR IEC 605292005 Versatildeo Corrigida 22011 Graus de proteccedilatildeo para

invoacutelucros de equipamentos eleacutetricos (coacutedigo IP)

ABNT NBR NM 60335-12010 Seguranccedila de aparelhos eletrodomeacutesticos e

similares - Parte 1 Requisitos gerais (IEC 60335-12006 - ediccedilatildeo 42 MOD)

ABNT NBR 141362012 Versatildeo Corrigida 42013 Plugues e tomadas para uso

domeacutestico e anaacutelogo ateacute 20 A250 V em corrente alternadandash Padronizaccedilatildeo

ABNT NBR IEC 60947 ndash 22013 Dispositivos de manobra e comando de baixa

tensatildeo - Parte 2 Disjuntores ABNT NBR IEC 622082013 Invoacutelucros vazios destinados a conjuntos de manobra

e controle de baixa tensatildeo - Requisitos gerais

ABNT NBR ISO 8528-52014 Grupos geradores de corrente alternada acionados

por motores alternativos de combustatildeo interna - Parte 5 Grupos geradores ABNT NBR IEC 60269-3-12003 Dispositivos-fusiacuteveis de baixa tensatildeo

Parte 3-1 Requisitos suplementares para dispositivos-fusiacuteveis para uso por pessoas

natildeo qualificadas (dispositivos-fusiacuteveis para uso principalmente domeacutestico e

similares) - Seccedilotildees I a IV

ABNT NBR IEC 60034-52009 Maacutequinas eleacutetricas girantes

Parte 5 Graus de proteccedilatildeo proporcionados pelo projeto completo de maacutequinas

eleacutetricas girantes (Coacutedigo IP) ndash Classificaccedilatildeo

ABNT NBR IEC 61643-12007 Dispositivos de proteccedilatildeo contra surtos em baixa

tensatildeo - Parte 1 Dispositivos de proteccedilatildeo conectados a sistemas de distribuiccedilatildeo de energia de baixa tensatildeo - Requisitos de desempenho e meacutetodos de ensaio

25

ABNT NBR 93112014 Cabos eleacutetricos isolados - Classificaccedilatildeo e designaccedilatildeo

ABNT NBR NM 2802011 Condutores de cabos isolados (IEC 60228 MOD)

ABNT NBR IEC 60269-3-12003 Dispositivos-fusiacuteveis de baixa tensatildeo





tensatildeo - Parte 1 Dispositivos de proteccedilatildeo conectados a sistemas de distribuiccedilatildeo de

energia de baixa tensatildeo - Requisitos de desempenho e meacutetodos de ensaio

ABNT NBR NM 608982004 Disjuntores para proteccedilatildeo de sobre correntes para

instalaccedilotildees domeacutesticas e similares (IEC 608981995 MOD)


domeacutestico e anaacutelogo ateacute 20 A250 V em corrente alternada ndash Padronizaccedilatildeo

ABNT NBR IEC 60439-22004 Conjuntos de manobra e controle de baixa tensatildeo -

Parte 2 Requisitos particulares para linhas eleacutetricas preacute-fabricadas (sistemas de

barramentos blindados)

ABNT NBR 161502013 Sistemas fotovoltaicos (FV) mdash Caracteriacutesticas da interface

de conexatildeo com a rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo mdash Procedimento de ensaio de

conformidade

ABNT NBR IEC 60998-2-12013 Dispositivos de conexatildeo para circuitos de baixa

tensatildeo para uso domeacutestico e anaacutelogo Parte 2-1 Requisitos particulares para

dispositivos de conexatildeo independentes com elementos de aperto por parafusos

26

ABNT NBR NM 60335-2-452004 Versatildeo Corrigida2013 Seguranccedila de aparelhos

eletrodomeacutesticos e similares Parte 2 Requisitos particulares para ferramentas

moacuteveis de aquecimento e aparelhos similares (IEC 60335-2-451996 MOD) ABNT NBR 10671 Guia para instalaccedilatildeo operaccedilatildeo e manutenccedilatildeo de

capacitores de potecircncia em derivaccedilatildeo

ABNT NBR 11149 Maacutequinas eleacutetricas girantes - Proteccedilatildeo teacutermica incorporada

- Detectores teacutermicos e unidades de comando

ABNT NBR 11151 Seccionador e interruptor de baixa tensatildeo e suas

combinaccedilotildees com fusiacuteveis

521 Normas de Maior Relevacircncia Das quais receberam maior atenccedilatildeo e foram fruto de uma anaacutelise mais detalhada


Norma aplicada em seu todo para projeto constando em seu conteuacutedo todos os

termos relacionados com sistemas eleacutetricos no Brasil



Norma aplicada em seu todo para projeto constando as caracteriacutesticas nominais de

plugues e tomadas Para projeto eacute considerado as tomadas de 10A com IP22B

(protege pessoas contra o acesso as partes perigosas com os dedos e protegido contra queda de gotas drsquoaacutegua caindo verticalmente quando o invoacutelucro eacute inclinado

ateacute 15) em corrente alternada para uso domeacutestico e anaacutelogo para a ligaccedilatildeo a

sistemas de distribuiccedilatildeo com tensotildees nominais compreendidas entre 100 V e 250 V

em corrente alternada

ABNT NBR IEC 60947 - 22013 Dispositivos de manobra e comando de baixa

tensatildeo - Parte 2 Disjuntores

27

Norma aplicada em seu todo para projeto constando as caracteriacutesticas dos

disjuntores que satildeo conectados aos circuitos com tensatildeo nominal natildeo superior a 1

000 V de corrente alternada Para projeto eacute considerado Disjuntor com corrente alternada (CA) com frequecircncia nominal de 60 Hz categoria A de utilizaccedilatildeo natildeo

pode ter seu disparado retardo e eacute do tipo caixa moldada eacute bipolar com corrente 6A

ou 10A para que seja usado um potecircncia maacutexima de 500W com tensatildeo de

operaccedilatildeo nominal monofaacutesica CA de 110127220 V e com rearme eleacutetrico

automaacutetico em caso de curto circuito e IP 40 (protegido conta o acesso as partes

perigosas com um fio)



Norma aplicada em seu todo para projeto constando classificaccedilatildeo dos graus de

proteccedilatildeo providos aos invoacutelucros dos equipamentos eleacutetricos com tensatildeo nominal natildeo superior a 725 kV Para projeto para o gerador seraacute de IP 64 (totalmente

protegido contra poeira e protegido contra projeccedilatildeo dàacutegua) e para a turbina com

IP48 (protegido contra objetos soacutelidos estranhos de diacircmetro 25mm e maior e

imersatildeo contiacutenua na aacutegua) sendo considerado a turbina HeacutelicePropeller e para o

plugue IP 44 (protege pessoas contra o acesso as partes perigosas com um fio e

protege o equipamento interno ao invoacutelucro contra os efeitos prejudiciais por aacutegua projetada contra o invoacutelucro de qualquer direccedilatildeo) ABNT NBR IEC 61643-12007 Dispositivos de proteccedilatildeo contra surtos em baixa



Norma natildeo encontrada para avaliaccedilatildeo mas relevante para futuros projetos na aacuterea



moacuteveis de aquecimento e aparelhos similares (IEC 60335-2-451996 MOD)


28



eleacutetricas girantes (Coacutedigo IP) ndash Classificaccedilatildeo Norma natildeo encontrada para avaliaccedilatildeo mas relevante para futuros projetos na aacuterea


Dos diferentes elementos mecacircnicos e equipamentos necessaacuterios para a fabricaccedilatildeo foram identificados dois itens que melhor poderiam condicionar o projeto da turbina

o gerador eleacutetrico e a heacutelice (Propeller)

531 Heacutelice ou Propeller Heacutelice eacute o termo que caracteriza um conjunto de paacutes com o mesmo centro que ao

ser girado em torno de seu eixo causa propulsatildeo e paacute descreve no espaccedilo uma

trajetoacuteria de uma heacutelice geomeacutetrica Assim a heacutelice eacute um equipamento de propulsatildeo

ou traccedilatildeo que converte energia mecacircnica em movimento

Assim ao ajustar o conceito em relaccedilatildeo ao presente trabalho sobre Turbina de

Baixa Queda a turbina que iraacute ser utilizada seraacute a Turbina Heacutelice Propeller cujas paacutes do rotor satildeo fixas Sendo o rotor o eixo rotativo para que a heacutelice de propulsatildeo

gire em torno do seu proacuteprio eixo onde eacute apoiado em mancais de deslizamento ou

rolamento

Dentre as principais turbinas apresentadas para o projeto em questatildeo foi escolhida a Turbina HeacutelicePropeller por poder trabalhar em baixa velocidade baixa queda ter

paacutes fixas maior disponibilidade no mercado faacutecil acesso a manutenccedilatildeo valores de

compra mais baixos e por ser de instalaccedilatildeo simples Aleacutem de possuir um bom

rendimento e possuir flexibilidade quanto a variaccedilatildeo de queda e vazatildeo

Todas as outras turbinas apresentadas anteriormente Francis Pelton Kaplan Fluxo Cruzado satildeo muito caras e com tamanhos que excedem a visatildeo de projeto jaacute que a

29

turbina de baixa queda possuiraacute uma queda de no maacuteximo 2 metros e com geraccedilatildeo

de energia entre 100 W e 500 W

A turbina HeacutelicePropeller tambeacutem pelo caraacuteter de facilidade de acesso por ser

utilizada em Motores de Popa disponiacuteveis em praticamente todo o territoacuterio nacional

(tanto com acesso ao mar quanto para uso em rios e lagoas)

A disponibilidade destes fabricantes eacute muito maior do que fabricantes de turbinas

hidreleacutetricas para projeto foi feito uma visita a campo cujo relatoacuterio se encontra no

APEcircNDICE 1 para entender melhor as condicionantes do mercado naacuteutico modelos

mais recorrentes faixas de preccedilos fabricantes com maior penetraccedilatildeo no mercado

nacional assim como maiores especificaccedilotildees teacutecnicas para que a se achasse a ou

as heacutelices ideais para uso no projeto

Para fazer a escolha das heacutelices adequada eacute necessaacuterio ter conhecimento sobre

suas especificaccedilotildees teacutecnicas principais Cada heacutelice eacute definida por duas dimensotildees

caracteriacutesticas o diacircmetro e o passo normalmente indicados em polegadas O

diacircmetro representa a distacircncia entre as pontas das paacutes ou a circunferecircncia

realizada durante o movimento Jaacute o passo eacute medido por meio do acircngulo de torccedilatildeo

da heacutelice em uma estaccedilatildeo de referecircncia (OLIVEIRA 2009 p7) no caso eacute a distacircncia que a heacutelice se deslocada para frente em cada volta

Figura 9 Localizaccedilatildeo do diacircmetro e passo em uma Heacutelice de 16rdquo x13rdquo (REVISTA NAUTICA 2013)

30

5311 Fornecedores Com base em consulta aos representantes comerciais assim como

estabelecimentos de manutenccedilatildeo e reforma de barcos e motores de popa ficou

claro que haacute uma grande oferta de equipamentos no mercado nacional no que

apresentamos um resumo dos modelos julgados mais relevantes entre algumas da principais marcas como segue

A fabricante Andreoni1 natildeo possui cataacutelogo fazendo heacutelices especificas para cada

motor de popa produzido Enquanto a MPX naacuteutica natildeo foi encontrado nenhum

fornecedor para que as especificaccedilotildees fossem analisadas

Na fabricante EvinrudeBRP seraacute possiacutevel utilizar heacutelices entre 10 e 103 polegadas

passo entre 11 e 15 polegadas material alumiacutenio e com 3 ou 4 paacutes As

caracteriacutesticas apresentadas pertencem ao modelo 15 HO - 30 HP EVINRUDE E-TEC 2-TEMPOS sendo de categoria econocircmica e utilizaccedilatildeo geral na Figura 10

abaixo

Figura 10 Menores valores de heacutelices e passos encontrado no Fabricante EvinrudeBRP (Cataacutelogo BRP 2014 p1) 1 A menccedilatildeo de marcas natildeo constitui recomendaccedilatildeo por parte da autora

31

Na fabricante Yamaha seraacute possiacutevel utilizar heacutelices entre 9 e 9 1 4ൗ polegadas passo

entre 6 12ൗ e 8 polegadas material alumiacutenio e com 3 paacutes As caracteriacutesticas

apresentadas pertencem ao modelo YAMAHA 15GMHS 2 TEMPOS apresentado na

Figura 11 abaixo O modelo superior 40AWS 2 TEMPOS a este pode ser

considerado tambeacutem mas natildeo seraacute tatildeo interessante com especificaccedilotildees de 11 5 8ൗ rdquo x

11rdquo

Figura 11 Motor YAMAHA 15GMHS 2 TEMPOS com as possiacuteveis heacutelices que podem adaptadas para Low Head turbine (Cataacutelogo Yamaha 15GMHS 2015 p 27) A Suzuki Marine tambeacutem possui base no Brasil e possui representantes poreacutem seu

cataacutelogo eacute em modelo internacional A marca tambeacutem atende as expectativas

fabricando heacutelices com diacircmetros entre 7 12ൗ a 10 1

4ൗ polegadas e com passo

entre 6 e 15 polegadas com 3 ou 4 paacutes apresentados na Figura 12

32

Figura 12 Heacutelices fabricadas pela Suzuki Marine (Cataacutelogo Suzuki Propellers 2016 p 26) O uacuteltimo fornecedor encontrado foi a marca Mercury Marine que natildeo possui cataacutelogo

poreacutem em seu endereccedilo eletrocircnico possui a comparaccedilatildeo entre as heacutelices Todas as

heacutelices fabricadas possuem diversos diacircmetros e passos de acordo com o cliente

Na Figura 12 satildeo alguns dos modelos compatiacuteveis com o projeto que satildeo os

modelos Black Max SplitFire e Vengeance Aleacutem disso existem os modelo SUPER que possui configuraccedilotildees 101

4ൗ ldquox 14rdquo 2530 SEA-PRO 9 78ൗ rdquo x 13rdquo 15 SUPER 9

14ൗ rdquo x 10rdquo e a heacutelice para motores de popa Mercury de 5HP SUPER de 8rdquo x7rdquo Todas

com 3 ou 4 paacutes e facilmente encontrados no mercado nacional

33

Figura 13 Propellers adequados para projeto na fabricante Mercury Marine (Disponiacutevel em lthttpswwwmercurymarinecomptbrpropellersallgt acesso 14042016)

532 Gerador Talvez este seja o item de maior relevacircncia no projeto natildeo soacute pelo seu custo mais

significativo mas em especial porque este determina a potecircncia total do

equipamento assim como o modelo que venha a ser escolhido determinaraacute a rotaccedilatildeo nominal em que deveraacute operar a turbina um dos paracircmetros chaves para

dimensionamento do sistema

Com base em consulta ao mercado e fornecedores de equipamentos no mercado

brasileiro foram encontrados trecircs perfis principais de equipamentos

1 Geradores monofaacutesicos eou trifaacutesicos em vaacuterias faixas de potecircncia Foram

encontrados muacuteltiplos fornecedores porem os gerados identificados satildeo

inaplicaacuteveis pois possuem alta rotaccedilatildeo de trabalho acima de 1200 rpm o que

34

implicaria em um sistema de aumento de rotaccedilatildeo (polia ou engrenagens) que

foge ao conceito de minimizaccedilatildeo do equipamento e robustez e

2 Geradores monofaacutesicos de iacutematilde permanente encontrados junto a fabricantes

de aero geradores que conseguem operar em rotaccedilotildees muito baixas a partir

de 45 rpm Para esta famiacutelia de equipamentos foi identificado ao menos um

fornecedor Canoas Eoacutelica2 Entretanto natildeo foi encontrado o cataacutelogo para

maiores detalhamentos sendo uma informaccedilatildeo valido para trabalhos futuros

na aacuterea

3 Geradores trifaacutesicos de iacutematilde permanente encontrados junto a fabricantes de

aero geradores conseguem operar em rotaccedilotildees baixas em uma faixa de 200

rpm a 900 rpm Foi identificado ao menos um fornecedor ENERSUD cujas

curvas carateriacutesticas podem ser vistas nas Figuras 14 e 17

Os modelos encontrados que mostram maior aderecircncia ao projeto satildeo os fabricados

pela empresa ENERSUD3 A mesma eacute o fabricante com maior nuacutemero de sistemas

eoacutelicos de pequeno porte instalados no Brasil A empresa fabrica 2 modelos de

alternadores com as caracteriacutesticas favoraacuteveis para serem acopladas ao projeto

O primeiro recebe a denominaccedilatildeo EN1 e o segundo como EN2 A diferenccedila entre

eles eacute a potecircncia gerada e a faixa de trabalho em rpm sendo o primeiro com

geraccedilatildeo de 100W a 400W e 400 a 900 rpm na linha e o segundo com produccedilatildeo de

100W a 1kW com 100 a 1000 rpm na linha

Por ser destinado principalmente para conversatildeo da energia eoacutelica em eleacutetrica

possuem caracteriacutesticas que se associam ao que estar se procurando como ser um

alternador leve projetado para ateacute 20 anos de operaccedilatildeo resistecircncia a corrosatildeo e

alto rendimento Aleacutem disso devido as caracteriacutesticas do produto que foram

desenvolvidas pela empresa permite-se variar a curva de potecircncia para operaccedilatildeo

de acordo com as necessidades do cliente

2 canoaseolicacombr 3 wwwenersudcombr

35

A seguir satildeo apresentadas as especificaccedilotildees teacutecnicas e curvas caracteriacutesticas dos

alternadores EN1 e EN2 respectivamente


Alternador EN1

Torque de Partida 03 Nm

Sistema Magneacutetico Neodiacutemio

Sistema Eleacutetrico Trifaacutesico

Tensatildeo de Saiacuteda 12 Volts

Topologia Fluxo Axial

Material Anti Corrosatildeo Alumiacutenio Inox

Figura 14 Curva de potecircncia do alternador EN1 da empresa ENERSUD (Disponiacutevel em lthttpwwwenersudcombrgt acesso 21012016)

36

Figura 15 Curva de torque do alternador EN1 da empresa ENERSUD (Disponiacutevel em lthttpwwwenersudcombrgt acesso 21012016)

Figura 16 Reta de voltagem em aberto do alternador EN1 da empresa ENERSUD (Disponiacutevel em lthttpwwwenersudcombrgt acesso 21012016)


37

Alternador EN2







Peso 13 Kg


38




Considerando as equaccedilotildees abaixo descritas com as que definem as principais conversatildeo em termos de potecircncia e eficiecircncia para uma unidade de conversatildeo de

energia hiacutedrica em eleacutetrica foi feito um estudo para determinar os limites

39

operacionais e condiccedilotildees de operaccedilatildeo maacuteximas e miacutenimas as a que o projeto da

Low Head deveraacute observar no seu projeto

=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


ߟ = ߟ ݔ ௧ߟ


= ݔ ߟ


Onde


- vazatildeo (ଷs)







Com base nos valores sugeridos para operaccedilatildeo jaacute descritos nos itens anteriores

obtiveram-se os valores apresentados na Tabela 5


Valores de projeto 0061 0061 0024 0024 (s)

1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40

Constante 75 75 75 75

(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)


As marcas apresentadas para turbinas e geradores satildeo todas instaladas e atuantes

no territoacuterio brasileiro sendo que nenhuma delas foi considerada com insolvente ou

em processo de saiacuteda do mercado desta forma fica implicitamente entendido que

todos possam oferecer faacutecil acesso agrave suporte teacutecnico eou possibilidade de peccedilas de reposiccedilatildeo quando comparado agrave opccedilotildees de equipamentos importados

Desta forma para o projeto da turbina Low Head Turbine no Brasil tem-se

1 Uso de heacutelice para motores de popa de ateacute 2 HP (melhor 15) com diacircmetro

de 9rdquo a 11rdquo feita em metal ou plaacutestico podendo ser fornecido pelas marcas Yamaha Suzuki Marine e Mercury Marine

2 Cada fabricante possui sua opccedilatildeo de fixaccedilatildeo da heacutelice assim poderaacute se eixo

chavetato eixo estriado ateacute encaixe Cone-Morse Neste particular seria

importante avaliar a possibilidade de fornecer o eixo de interligaccedilatildeo propeller

gerado em mais de uma opccedilatildeo

3 O mancal inferior proacuteximo eacute heacutelice deveraacute ter grau IP48

4 O projeto da turbina (conjunto heacutelice mais sistema de conduccedilatildeo de aacutegua)

deveraacute ter uma eficiecircncia miacutenima de 60 operando em regime de turbina de

reaccedilatildeo

5 Uso de geradores eoacutelicos de iacutematilde permanente operando na faixa de 600 rpm

com a possibilidade de chegar a ateacute 900 rpm 6 O gerador deveraacute estar em uma estrutura que garanta um grau IP64

7 O gerador jaacute associado ao seu sistema de potecircncia deveraacute ter uma

eficiecircncia miacutenima de 70

41

8 Espera-se uma eficiecircncia global do sistema natildeo inferior agrave 42 de forma a

poder alcanccedilar as potecircncia esperadas dentro das faixas de altura (10 a 20

m) e vazatildeo (0024 a 0061 m3s ndash ou 60 a 152 lmin) 9 Para a conexatildeo recomenda-se uma de plugue de tomada simples com grau

IP44 e que obedeccedila agrave NBR 14136

42

6 DISCUSSOtildeES

Low Head Turbine (ou Turbina de Pequena Queda) eacute em diversos lugares do

Mundo a soluccedilatildeo alternativa mais segura e garantida para superar o problema da falta de fornecimento de energia eleacutetrica em aacutereas rurais e de baixa renda e baixa

demanda de energia no sentido de garantir uma melhor condiccedilatildeo para a populaccedilatildeo


As quedas e vazotildees presentes no Brasil satildeo suficientes para a geraccedilatildeo de energia

desta pequena magnitude Regiotildees como as Planiacutecies e Terras baixas Amazocircnicas

principalmente a Planiacutecie LitoracircneaCosteira na parte da Regiatildeo Sul do Brasil a

planiacutecie do Pantanal e o interior do Estado de Minas Gerais abrigam comunidades

que iram se beneficiar muito desta tecnologia

No Brasil embora natildeo seja ainda disponiacutevel este tipo de equipamento o seu desenvolvimento se mostra viaacutevel pois existe uma disponibilidade de equipamentos

e elementos fornecidos por marcas nacionais que poderiam diminuir os custos e

facilitar a fabricaccedilatildeo destes equipamentos

Parte destas empresas estatildeo jaacute proacuteximas do segmento de energia renovaacutevel

(geraccedilatildeo eoacutelica de pequeno porte) e poderiam aumentar a sua atuaccedilatildeo com o uso dos seus geradores para geraccedilatildeo hiacutedrica Uma barreira para esta transposiccedilatildeo de

tecnologia eacute que estes mercados natildeo satildeo nem proacuteximos nem complementares

(potencial eoacutelico natildeo costuma estar naturalmente associado ao potencial hiacutedrico

mesmo na micro-escala proposta) o que levaria agrave uma menor vontade destes fabricantes em acrescentar a Low Head Turbine no portfoacutelio dos seus produtos

Do outro lado temos os fabricantes de heacutelices Estes sim tecircm um total

descolamento do mercado de energia renovaacutevel e dificilmente entenderiam

desenvolvimento e fabricaccedilatildeo das turbinas como um grande potencial de mercado a

ser explorado

43

Poreacutem de igual forma estes atuam num mercado consolidado de forma que a

disponibilidade de heacutelices natildeo seria um risco a ser enfrentado pelo desenvolvedor do

equipamento (incluso por poder optar entre vaacuterios fornecedores)

Desta forma fica claro que uma possiacutevel parceria seria mais com os fornecedores

do gerador no sentido de inclusive facilitar o desenvolvimento do sistema de

controle de potecircncia do que na linha de escolha da heacutelice (no que deveria se deixar

em aberto para que o usuaacuterio final pudesse manter uma gama maior de

fornecedores eou fonte peccedilas de reposiccedilatildeo - como no caso de mais de uma opccedilatildeo

para a conexatildeo da heacutelice ao eixo)

Poreacutem fica claro para a autora que sim haacute condiccedilotildees favoraacuteveis para desenvolver

deste tipo de equipamento no Brasil dado haverem fabricantes nacionais que

produzem os equipamentos necessaacuterios para a produccedilatildeo de uma turbina Com este trabalho foi possiacutevel delinear as condiccedilotildees de projeto lanccedilando as bases para o

desenvolvimento de uma tecnologia acessiacutevel de um custo menor do que o

esperado (pela natildeo necessidade de desenvolvimento de parte do sistema ndash ex

gerador) equipamento este de simples implantaccedilatildeo com parte do suporte teacutecnico

de empresas jaacute estabelecidas no mercado nacional (mais favoraacutevel do que se

comparadas com a opccedilatildeo por adoccedilatildeo de equipamentos importados)

Aleacutem disso com o avanccedilo e maturidade na tecnologia de geraccedilatildeo de energia

eleacutetrica em baixa escala outras oportunidades para Pesquisa amp Desenvolvimento

(PampD) surgiria portanto poderaacute se ter inovaccedilatildeo projeto integrado desenvolvimento

tecnoloacutegico menores perdas e melhora na qualidade de fornecimento de energia e a

possibilidade de integraccedilatildeo com outras fontes renovaacuteveis (ex eoacutelica) para formar

um sistema de energia hiacutebrido Sendo jaacute pesquisado pelo o Departamento de

Energy de Oregon (USA) que os novos desenhos pra turbina heacutelice podem melhorar

muito sua eficiecircncia e sua funcionalidade somente com o ajuste do acircngulo das paacutes

da heacutelice o que poderia sem uma fase seguinte ao projeto de uma nova geraccedilatildeo de

Low Heads Turbines que poderia colocar o Brasil na vanguarda tecnoloacutegica em

micro geraccedilatildeo

44

7 CONCLUSAtildeO

Assim as conclusatildeo foram

Das Normas Brasileiras foram analisadas as do setor eleacutetrico

respectivamente e dentre elas foram consideradas aplicaacuteveis 28 normas sendo destas 7 as mais relevantes para projeto Das quais satildeo ABNT NBR 54601992 (Sistemas eleacutetricos de potecircncia) ABNT NBR 141362012 Versatildeo

Corrigida 42013 (Plugues e tomadas para uso domeacutestico e anaacutelogo ateacute 20 A250 V em corrente alternadandash Padronizaccedilatildeo) ABNT NBR IEC 60947 - 22013 (Dispositivos de manobra e comando de baixa tensatildeo - Parte 2

Disjuntores) ABNT NBR IEC 605292005 Versatildeo Corrigida 22011(Graus de

proteccedilatildeo para invoacutelucros de equipamentos eleacutetricos - coacutedigo IP) ABNT NBR IEC 61643-12007 (Dispositivos de proteccedilatildeo contra surtos em baixa tensatildeo -

Parte 1 Dispositivos de proteccedilatildeo conectados a sistemas de distribuiccedilatildeo de

energia de baixa tensatildeo - Requisitos de desempenho e meacutetodos de ensaio) ABNT NBR NM 60335-2-452004 Versatildeo Corrigida2013 (Seguranccedila de

aparelhos eletrodomeacutesticos e similares Parte 2 Requisitos particulares para

ferramentas moacuteveis de aquecimento e aparelhos similares - IEC 60335-2-451996 MOD) ABNT NBR IEC 60034-52009 (Maacutequinas eleacutetricas girantes

Parte 5 Graus de proteccedilatildeo proporcionados pelo projeto completo de

maacutequinas eleacutetricas girantes (Coacutedigo IP) ndash Classificaccedilatildeo)

Os elementos constituintes do sistema foram o gerador e heacutelice O gerador

seraacute um gerador de trifaacutesico de iacutematilde permanente utilizados em aero geradores

A heacutelice utilizada satildeo as que estatildeo localizadas nos motores de popa de

transportes mariacutetimos Ambos estatildeo disponiacuteveis no mercado nacional e com

faacutecil acesso

A localizaccedilatildeo favoraacutevel pra implantaccedilatildeo seraacute em locais de planiacutecie e com

demanda hiacutedrica como Amazonas Pantanal e parte do Sul Aleacutem disso a

regiatildeo do interior do estado de Minas Gerais Nessas regiotildees tem-se quedas e

fluxos dàacutegua favoraacuteveis e seu rendimento entre 100W e 500W em rendimento

total de 42

45

A viabilidade da implantaccedilatildeo do projeto de Low Head Turbine no Brasil eacute

completamente viaacutevel e possiacutevel de sucesso do mercado em que seraacute alocada

46

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9 APEcircNDICE 1 - RELATOacuteRIO DE CAMPO 15012016

No dia 15012016 foi realizada uma visita de campo para coleta de dados agrave campo

para a elaboraccedilatildeo do projeto acadecircmico sobre turbinas de baixa queda para eletrizaccedilatildeo rural Antes da coleta de informaccedilotildees foram pesquisados via internet

sobre as heacutelices que poderiam ser utilizadas para a turbina em questatildeo Foram

localizados 2 empreendimentos naacuteuticos na regiatildeo de Jurujuba conhecida como

regiatildeo pesqueira da cidade de Niteroacutei

A primeira loja BETMAR peccedilas e acessoacuterios (Av Carlos Ermelindo Martins 315

Jurujuba ndash Niteroacutei RJ ndash contatobetmarnauticacombr

wwwbetmarnauticacombr 021-3701 4040 021-8025 0225 021-9237 3950 ac

Sr Ronaldo Silva) nos apresentou heacutelices de rabeta (instalado na popa da

embarcaccedilatildeo) informando que hoje em dia o projeto mais difundido correspondo ao

modelo VOLVO PENTA usualmente com medidas 14rsquo x 16rsquo e 18rsquo x 16rsquo (paacutes

inversas ndash primeiro nuacutemero diacircmetro segundo passo) com opccedilotildees de material alumiacutenio ou bronze

Vale ressaltar que a definiccedilatildeo de rabeta como por noacutes entendida inicialmente foi

alterada para o que se entende no mercado local sendo como conjunto que recebe

o eixo do motor da embarcaccedilatildeo (ldquomotor de centrordquo no interior proacuteximo ou abaixo da

linha drsquoaacutegua) instalado na popa do motor e que que realiza a funccedilatildeo de caixa de

cacircmbio e embreagem (com a reversatildeo) Sendo equivalente agrave parte do motor de popa que fixa o motor a parte traseira do barco Entretanto ficou claro que as

heacutelices comumente utilizadas neste tipo de equipamento natildeo satildeo potencialmente

interessantes para projeto por serem maiores do que o necessaacuterio e

consequentemente mais caras (aprox 30 a 40 cm de diacircmetro)

Nos casos de embarcaccedilatildeo de pesca (ex Traineiras) satildeo utilizadas heacutelices de

bronze instaladas abaixa da linha drsquoaacutegua com uso de peacutes de galinha Tendo sido informado que existe uma fundiccedilatildeo para peccedilas de bronze em Niteroacutei Barreto

caramujo Morro do Castro Fundiccedilatildeo Barretatildeo (aacuterea de difiacutecil acesso e baixa

seguranccedila)

Na segunda loja Mencaps peccedilas naacuteuticas (Av Carlos Ermelindo Mrins 41 Jurujuba

ndash Niteroacutei RJ 021 ndash 2610 3504 021 ndash 3701 3964 mencapsyahoocombr

wwwmencapscombr ac Sr Marcos) foi possiacutevel achar heacutelices menores mais favoraacuteveis ao projeto com medidas 9 14rsquo x 11rsquo e 9rsquo x 9rsquo ambas de alumiacutenio

54

Foi informado que estas heacutelices satildeo usadas em motor de popa sendo possiacutevel

encontrar as heacutelices que mais estatildeo disponiacuteveis no mercado satildeo as de diacircmetro 9rsquo

ressaltando que cada motor possui um heacutelice para seu melhor desempenho bem como cada fabricante possui detalhes diferenciados a exemplo do sistema de

fixaccedilatildeo ao eixo De forma geral estatildeo sendo buscados heacutelices para motores de popa

de 5 8 a 10 HP dado estarem na ordem de 9rsquorsquo a 11rsquorsquo de diacircmetro (23 a 28 cm)

A heacutelice de 9 14rsquo x 11rsquo da marca Johnsons custava em meacutedia R$14000 e adequa-

se a motores de 18 a 25 Hp possui encaixe cocircnico Jaacute o de 9rsquo x 9rsquo possuiacutea encaixe

de eixo estriado adequado para motores entre 15 e 25 Hp

Fabricantes citados como potenciais fornecedores todas marcas brasileiras de

heacutelices na categoria pretendida

MPX naacuteutica

Yamaha

Hp moto naacuteutica

Johnson e

Andreone (SP ndash 011 ndash 26945544)

A menor heacutelice mencionada foi o do motor Mercury 33 Hp com heacutelice de plaacutestico

com diacircmetro de 7 frac12rsquo custando em meacutedia R$ 9500

Foi fornecido uma outra fonte de informaccedilatildeo natildeo consultada Bazar Sto Antoacutenio Lontro amp Cia Ltda (Rua Lauro Sodreacute 36 lj 1 ndash Rua do Cais 021 ndash 3701 3899 ID

818714 021-27172124 wwwlontrocombr ac Sr Seacutergio)

Os pontos que seratildeo postos em praacutetica no projeto que foram absorvidos da visita

satildeo material do heacutelice e meacutedia de diacircmetro (9 pol) Vale ressaltar que o principal

ponto para as heacutelices serem escolhidas eacute preccedilo e segunda disponibilidade no

mercado assim como determinar as opccedilotildees de conexatildeo ao eixo pois sem esses

itens o projeto natildeo cumpriraacute com sua finalidade

Como o modelo eacute para comunidades de baixa renda peccedilas de alto custo natildeo seriam

rentaacuteveis e sua disponibilidade caminha junto com tal Faacutecil manutenccedilatildeo reposiccedilatildeo

e disponibilidade no mercado auxiliam as comunidades a aderirem a nova

tecnologia Simples barata e disponiacutevel satildeo os trecircs adjetivos chaves para que se

tenha forte disseminaccedilatildeo e sucesso Aleacutem disso a turbina gera uma energia entre 300W e 1kW que eacute considerada baixa

55

em comparaccedilatildeo as demais teacutecnicas de geraccedilatildeo de energia disponiacuteveis no mercado

sendo suficiente para funcionar pequenos utensiacutelios diaacuterios da vida domeacutestica como

reproduzir um raacutedio acender uma lacircmpada passar a roupa entre outros

II

Ficha Catalograacutefica elaborada pela Biblioteca da Escola de Engenharia e Instituto de Computaccedilatildeo da UFF

S586 Silva Liza Freitas Anaacutelise das condicionantes para o desenvolvimento de uma turbina low head no Brasil Liza Freitas Silva ndash Niteroacutei RJ [sn] 2016 58 f Trabalho (Conclusatildeo de Curso) ndash Departamento de Engenharia Agriacutecola Universidade Federal Fluminense 2016 Orientador Marcos Alexandre Teixeira 1 Turbina 2 Energia hidreleacutetrica I Tiacutetulo CDD 62124

III

LIZA FREITAS SILVA





IV

V

DEDICATOacuteRIA



VI

AGRADECIMENTOS








sem serem ensinados



trabalho

VII






orgulho

- Dalai Lama

VIII

RESUMO














IX

ABSTRACT











X



2013)









NAUTICA 2013)




27)




14042016)








XI





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LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























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2012 p43)












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LABORATORY 2011)











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onerosa no sistema


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2005 p 10)

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2011 p 7)

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Custo Portabilidade











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citada acima






rotulagem ambiental






internacional












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mesma
















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Brasil

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5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















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conformidade




26























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rolamento






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abaixo


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na aacuterea




















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Alternador EN1








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Alternador EN2







Peso 13 Kg


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=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


ߟ = ߟ ݔ ௧ߟ


= ݔ ߟ


Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





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6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























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7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



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Moraes]













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Mauad]






MME 1999






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5861-5878










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(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



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34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

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Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















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III

LIZA FREITAS SILVA





IV

V

DEDICATOacuteRIA



VI

AGRADECIMENTOS








sem serem ensinados



trabalho

VII






orgulho

- Dalai Lama

VIII

RESUMO














IX

ABSTRACT











X



2013)









NAUTICA 2013)




27)




14042016)








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LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











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(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























9


2012 p43)












2003 p 11)








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LABORATORY 2011)











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onerosa no sistema


15























2005 p 10)

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2011 p 7)

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Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















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Brasil

21

5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















25



















conformidade




26























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28














rolamento






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abaixo


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na aacuterea




















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Alternador EN1








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Alternador EN2







Peso 13 Kg


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=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


ߟ = ߟ ݔ ௧ߟ


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Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

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500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





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6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



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Moraes]













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Mauad]






MME 1999






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5861-5878










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(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



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34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

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Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















55




IV

V

DEDICATOacuteRIA



VI

AGRADECIMENTOS








sem serem ensinados



trabalho

VII






orgulho

- Dalai Lama

VIII

RESUMO














IX

ABSTRACT











X



2013)









NAUTICA 2013)




27)




14042016)








XI





XII

LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























9


2012 p43)












2003 p 11)








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LABORATORY 2011)











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p46)






onerosa no sistema


15























2005 p 10)

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2011 p 7)

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Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















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Brasil

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5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















25



















conformidade




26























27

























28














rolamento






29



















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abaixo


31






11rdquo






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na aacuterea




















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Alternador EN1








36




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Alternador EN2







Peso 13 Kg


38






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=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


ߟ = ߟ ݔ ௧ߟ


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Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















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V

DEDICATOacuteRIA



VI

AGRADECIMENTOS








sem serem ensinados



trabalho

VII






orgulho

- Dalai Lama

VIII

RESUMO














IX

ABSTRACT











X



2013)









NAUTICA 2013)




27)




14042016)








XI





XII

LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























9


2012 p43)












2003 p 11)








10



LABORATORY 2011)











11











12


















13











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p46)






onerosa no sistema


15























2005 p 10)

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2011 p 7)

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Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















20











Brasil

21

5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















25



















conformidade




26























27

























28














rolamento






29



















30











abaixo


31






11rdquo






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34








na aacuterea




















35




Alternador EN1








36




37

Alternador EN2







Peso 13 Kg


38






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=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


ߟ = ߟ ݔ ௧ߟ


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Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















55




VI

AGRADECIMENTOS








sem serem ensinados



trabalho

VII






orgulho

- Dalai Lama

VIII

RESUMO














IX

ABSTRACT











X



2013)









NAUTICA 2013)




27)




14042016)








XI





XII

LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























9


2012 p43)












2003 p 11)








10



LABORATORY 2011)











11











12


















13











14



















p46)






onerosa no sistema


15























2005 p 10)

16







2011 p 7)

17















Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















20











Brasil

21

5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















25



















conformidade




26























27

























28














rolamento






29



















30











abaixo


31






11rdquo






32









33











34








na aacuterea




















35




Alternador EN1








36




37

Alternador EN2







Peso 13 Kg


38






39



=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


ߟ = ߟ ݔ ௧ߟ


= ݔ ߟ


Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















55




VII






orgulho

- Dalai Lama

VIII

RESUMO














IX

ABSTRACT











X



2013)









NAUTICA 2013)




27)




14042016)








XI





XII

LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























9


2012 p43)












2003 p 11)








10



LABORATORY 2011)











11











12


















13











14



















p46)






onerosa no sistema


15























2005 p 10)

16







2011 p 7)

17















Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















20











Brasil

21

5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















25



















conformidade




26























27

























28














rolamento






29



















30











abaixo


31






11rdquo






32









33











34








na aacuterea




















35




Alternador EN1








36




37

Alternador EN2







Peso 13 Kg


38






39



=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


ߟ = ߟ ݔ ௧ߟ


= ݔ ߟ


Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















55




VIII

RESUMO














IX

ABSTRACT











X



2013)









NAUTICA 2013)




27)




14042016)








XI





XII

LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























9


2012 p43)












2003 p 11)








10



LABORATORY 2011)











11











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13











14



















p46)






onerosa no sistema


15























2005 p 10)

16







2011 p 7)

17















Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















20











Brasil

21

5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















25



















conformidade




26























27

























28














rolamento






29



















30











abaixo


31






11rdquo






32









33











34








na aacuterea




















35




Alternador EN1








36




37

Alternador EN2







Peso 13 Kg


38






39



=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


ߟ = ߟ ݔ ௧ߟ


= ݔ ߟ


Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















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IX

ABSTRACT











X



2013)









NAUTICA 2013)




27)




14042016)








XI





XII

LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























9


2012 p43)












2003 p 11)








10



LABORATORY 2011)











11











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13











14



















p46)






onerosa no sistema


15























2005 p 10)

16







2011 p 7)

17















Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















20











Brasil

21

5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















25



















conformidade




26























27

























28














rolamento






29



















30











abaixo


31






11rdquo






32









33











34








na aacuterea




















35




Alternador EN1








36




37

Alternador EN2







Peso 13 Kg


38






39



=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


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Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















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Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















55




X



2013)









NAUTICA 2013)




27)




14042016)








XI





XII

LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























9


2012 p43)












2003 p 11)








10



LABORATORY 2011)











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13











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p46)






onerosa no sistema


15























2005 p 10)

16







2011 p 7)

17















Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















20











Brasil

21

5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















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conformidade




26























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28














rolamento






29



















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abaixo


31






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na aacuterea




















35




Alternador EN1








36




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Peso 13 Kg


38






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75


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Onde


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1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

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40


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500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















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XI





XII

LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























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p46)






onerosa no sistema


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Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















20











Brasil

21

5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















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conformidade




26























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abaixo


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na aacuterea




















35




Alternador EN1








36




37

Alternador EN2







Peso 13 Kg


38






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=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


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Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


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042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















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XII

LISTA DE TABELAS



(PANISH 2002)





XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























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2012 p43)












2003 p 11)








10



LABORATORY 2011)











11











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p46)






onerosa no sistema


15























2005 p 10)

16







2011 p 7)

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Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















20











Brasil

21

5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















25



















conformidade




26























27

























28














rolamento






29



















30











abaixo


31






11rdquo






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33











34








na aacuterea




















35




Alternador EN1








36




37

Alternador EN2







Peso 13 Kg


38






39



=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


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Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

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042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















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XIII







Industrial
















XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























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2012 p43)












2003 p 11)








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LABORATORY 2011)











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onerosa no sistema


15























2005 p 10)

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2011 p 7)

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Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















20











Brasil

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5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















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conformidade




26























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28














rolamento






29



















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abaixo


31






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na aacuterea




















35




Alternador EN1








36




37

Alternador EN2







Peso 13 Kg


38






39



=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


ߟ = ߟ ݔ ௧ߟ


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Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

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042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















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Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

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Paacuteginas 35-47



Seraphim]

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seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















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XIV







- vazatildeo (ଷs)







XV












1















(AIE 2008)











2


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acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























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32 Turbinas





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turbina







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Brasil

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Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















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conformidade




26























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rolamento






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na aacuterea




















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Alternador EN1








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Peso 13 Kg


38






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Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

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reaccedilatildeo





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ser explorado

43





























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7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





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Moraes]













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MME 1999






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Souza Ramos]



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MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















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1















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Turbine no Brasil

3

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funcionalidade


Turbine no Brasil

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Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

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Fluxo Cruzado


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Francis

Propeller

Kaplan


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na aacuterea




















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Alternador EN1








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Onde


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1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

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500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

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Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















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1















(AIE 2008)











2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





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onerosa no sistema


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Custo Portabilidade











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rotulagem ambiental






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2


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Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















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conformidade




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na aacuterea




















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Alternador EN1








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Peso 13 Kg


38






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2 1 1 2 (M)

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(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





42

6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























44

7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















55




2


(LAHIMER 2012 p 5862)





acessiacutevel














Turbine no Brasil

3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























9


2012 p43)












2003 p 11)








10



LABORATORY 2011)











11











12


















13











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p46)






onerosa no sistema


15























2005 p 10)

16







2011 p 7)

17















Custo Portabilidade











18



citada acima






rotulagem ambiental






internacional












19









mesma
















20











Brasil

21

5 RESULTADOS

























22





2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















25



















conformidade




26























27

























28














rolamento






29



















30











abaixo


31






11rdquo






32









33











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na aacuterea




















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Alternador EN1








36




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Alternador EN2







Peso 13 Kg


38






39



=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


ߟ = ߟ ݔ ௧ߟ


= ݔ ߟ


Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

2 1 1 2 (M)

40


(W) 1190 595 238 476

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500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





41





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6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























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7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





total de 42

45



46















47









Moraes]













48





Mauad]






MME 1999






49






5861-5878










50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

52



Paacuteginas 35-47



Seraphim]

53

























seguranccedila)




54











MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















55




3

2 OBJETIVO








mercado brasileiro


funcionalidade


Turbine no Brasil

4


























5








32 Turbinas





6




turbina







MACINTYPE 1983)














7





2013 p3)







8


























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2012 p43)












2003 p 11)








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LABORATORY 2011)











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onerosa no sistema


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2005 p 10)

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Custo Portabilidade











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citada acima






rotulagem ambiental






internacional












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mesma
















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Brasil

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5 RESULTADOS

























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2


2002)




Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


(PANISH 2002)

23













como


tensatildeo








performance

24





















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conformidade




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rolamento






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11rdquo






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na aacuterea




















35




Alternador EN1








36




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Peso 13 Kg


38






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=ௗܪ ݔ ߛ ݔ

75


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Onde


- vazatildeo (ଷs)











1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

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reaccedilatildeo





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6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

43





























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7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





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Moraes]













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Mauad]






MME 1999






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(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

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Seraphim]

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seguranccedila)




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MPX naacuteutica

Yamaha


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4


























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32 Turbinas





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MACINTYPE 1983)














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Brasil

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Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

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Fluxo Cruzado


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Francis

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como


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na aacuterea




















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Alternador EN1








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500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





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ser explorado

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faacutecil acesso





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Moraes]













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Mauad]






MME 1999






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50









(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

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Seraphim]

53

























seguranccedila)




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MPX naacuteutica

Yamaha


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MACINTYPE 1983)














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Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

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na aacuterea




















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reaccedilatildeo





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34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

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Pelton multi-jatos

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MME 1999






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(2010) Paginas 798-811





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51

















34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

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Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

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na aacuterea




















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Alternador EN1








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ser explorado

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Souza Ramos]



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Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

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Propeller

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Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

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500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





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6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

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7 CONCLUSAtildeO

















faacutecil acesso





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Moraes]













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MME 1999






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Souza Ramos]



51

















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Yamaha


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Fluxo Cruzado Turgo

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Fluxo Cruzado


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1000 1000 1000 1000 (Kg ଷ) ߛ

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40


(W) 1190 595 238 476

௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

500 250 100 200 (W)
















reaccedilatildeo





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6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

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Mauad]






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Souza Ramos]



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52



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Seraphim]

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MPX naacuteutica

Yamaha


Johnson e
















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onerosa no sistema


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Custo Portabilidade











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citada acima






rotulagem ambiental






internacional












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mesma
















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Brasil

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Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


espiral)

Francis

Propeller

Kaplan


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Alternador EN1








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reaccedilatildeo





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ser explorado

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7 CONCLUSAtildeO

















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Moraes]













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Mauad]






MME 1999






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Souza Ramos]



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34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

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Seraphim]

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MPX naacuteutica

Yamaha


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Brasil

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Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado Turgo

Pelton multi-jatos

Fluxo Cruzado


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Francis

Propeller

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na aacuterea




















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Alternador EN1








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Moraes]













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Souza Ramos]



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Yamaha


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Yamaha


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Yamaha


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௧ 07 07 07 07ߟ 06 06 06 06ߟ

042 042 042 042ߟ

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reaccedilatildeo





41





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6 DISCUSSOtildeES





















ser explorado

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faacutecil acesso





total de 42

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Moraes]













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Mauad]






MME 1999






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(2010) Paginas 798-811





Souza Ramos]



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34 (2009) Paacuteginas 1885-1894

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Paacuteginas 35-47



Seraphim]

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seguranccedila)




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MPX naacuteutica

Yamaha


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ser explorado

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