Aula 1 Geracao de Energia Eletrica Com Usinas Hidroeletricas (1)
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Unidade 3. Geração de Energia Elétrica com Centrais Hidroelétricas
Conteúdo: 1. Princípio da geração hidrelétrica. 2. Determinação da potência equivalente de um aproveitamento hidrelétrico. 3. Elementos da hidrologia básica aplicada à geração de energia elétrica. 4. Componentes das centrais hidrelétricas. 5. Classificação das Centrais hidrelétricas. 6. Turbinas hidráulicas e suas aplicações. 7. Controle de velocidade de usinas hidrelétricas.
A energia hidrelétrica é o resultado do aproveitamento do curso dos rios e seus desníveis, usando a força da água (energia potencial) para movimentar turbinas que geram energia mecânica, e é transmitida, por fios, à população em forma de energia
elétrica.
O Brasil tem hoje, nas hidrelétricas, sua principal fonte de energia, quase 95% da energia consumida no país é gerada por esse tipo de usina, o restante é proveniente de usinas nucleares e termelétricas. Com seus grandes rios, o país possui o terceiro maior potencial hidráulico do planeta, ficando atrás somente de países como China e Rússia.
As usinas hidrelétricas no Brasil podem ser classificadas quanto à sua potência para geração de energia, em dois tipos: As que produzem de 1 MW (Megawatt) a 30 MW e possuem reservatório com área menor que 3 km² são classificadas como Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH’s). Aquelas que produzem mais que 30 MW são classificadas como Grandes Centrais Hidrelétricas (GCH’s).
Geração de
energia elétrica:
hidrelétrica
http://www.mzweb.com.br/terna/web/images/energia_eletrica.jpg
Geração de
energia elétrica:
hidrelétrica
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PARTES DAS CENTRAIS
PARTES DAS CENTRAIS
FUNCIONAMENTO DAS CENTRAIS
PRESA TUBULAÇÃO
FORZADA TURBINA ALTERNADOR
ENERGÍA
POTENCIAL
ENERGÍA
CINÉTICA
ENERGÍA
MECÁNICA
ENERGÍA
ELÉCTRICA
Classificação das Centrais Hidrelétricas
http://www.mzweb.com.br/terna/web/images/energia_eletrica.jpg
Usina de Balbina, Amazonas.
Usina de Balbina, Amazonas.
Vantagens das hidrelétricas
Apesar do alto custo para a instalação de uma usina hidrelétrica, o preço do seu combustível (a água) é zero. É uma fonte de energia renovável e não emite poluentes, contribuindo assim na luta contra o aquecimento global. E para um país como o Brasil, cortado por imensos rios, torna-se uma fonte de energia vantajosa e altamente sustentável.
Desvantagens das hidrelétricas
Apesar de ser uma fonte renovável e não emitir poluentes, as hidrelétricas causam grande impacto ambiental e social. Para a instalação desse tipo de usina e construção de barragens, que refreiam o curso dos rios, é necessário o alagamento de grandes áreas. Essa prática acaba acarretando problemas à fauna e flora local, como:
Desvantagens das hidrelétricas
a destruição da vegetação natural, assoreamento do leito dos rios, desmoronamento de barreiras, extinção de certas espécies de peixes e torna o ambiente propício a transmissão de doenças como malária e esquistossomose.
Desvantagens das hidrelétricas
Os impactos sociais também são visíveis com o deslocamento das populações ribeirinhas e indígenas, algumas que viviam na região há muitos anos, e são obrigadas a mudar-se por causa do alagamento para a construção dos lagos artificiais. E por serem geralmente construídas distante dos centros de consumo, o processo de transmissão de energia, que dá-se por fios, acaba
tornando-se mais caro.
Desvantagens das hidrelétricas
Quando o nível pluviométrico torna-se menor que o esperado, as hidrelétricas ficam com níveis de água abaixo do requisitado para a produção de energia normal e a geração de energia é transferida para outros tipos de usinas como as termelétricas e nucleares, encarecendo a conta do consumidor.
Desvantagens das hidrelétricas
E apesar de ser uma fonte limpa de energia, apenas 18% da energia mundial é produzida pelas hidrelétricas, pois a maioria dos países não possuem as condições naturais necessárias para a construção dessas usinas.
A água captada no lago formado pela barragem é conduzida até a casa de força
através de canais, túneis e/ou condutos metálicos. Após passar pela turbina hidráulica, na
casa de força, a água é restituída ao leito natural do rio, através do canal de fuga.
http://www.dee.feis.unesp.br/usinaecoeletrica/hidreletrica/conversao.htm
Geração de energia elétrica: hidrelétrica
Perfil esquemático de usina hidrelétrica
Atlas de Energia Elétrica do Brasil - ANEEL
Dessa forma, a potência hidráulica é transformada em potência mecânica
quando a água passa pela turbina, fazendo com que esta gire, e, no gerador - que
também gira acoplado mecanicamente à turbina - a potência mecânica é
transformada em potência elétrica.
A eletricidade produzida nas usinas é transmitida pelos fios até as grandes
cidades. É essa mesma eletricidade que acende os postes de luz e passeia escondida
pelos fios nas ruas.
A turbina hidráulica de impulsão é útil para aproveitar quedas d'água. A
força da água que bate contra a roda faz com que esta gire. Os tubos de pressão
conduzem a água até a turbina.
Geração de energia elétrica: hidrelétrica
Geração de energia elétrica: hidrelétrica
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Geração de energia elétrica: hidrelétrica
Geração de energia elétrica: hidrelétrica
Geração de energia elétrica: hidrelétrica
Turbinas usadas nas Centrais Hidrelétricas
Aspectos Sócio-ambientais Energia Hidráulica
O aproveitamento de potenciais hidráulicos para a geração de energia elétrica exigiu a formação de grandes reservatórios e, conseqüentemente, a inundação de grandes áreas. Na maioria dos casos, tratava-se de áreas produtivas e (ou) de grande diversidade biológica, exigindo a realocação de grandes contingentes de pessoas e animais silvestres.
A formação de reservatórios de acumulação de água e regularização de vazões provoca alterações no regime das águas e a formação de microclimas, favorecendo certas espécies (não necessariamente as mais importantes) e prejudicando, ou até mesmo extinguindo, outras.
Turbina Pelton
Turbina Francis
Turbina Kaplan
Turbina Banki
TIPOS DE TURBINAS
TURBINA FRANCIS
ROTOR FRANCIS
ROTOR FRANCIS
EIXO FRANCIS
ROTOR KAPLAN
ROTOR KAPLAN
TURBINA TIPO BULBO
KAPLAN
TURBINA HÉLICE
TURBINA KAPLAN
TURBINA PELTON
PELTON AÇO INOX
EIXO PELTON
VERTEDOURO
MÁQUINAS HIDRÁULICAS
1 – INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS MÁQUINAS DE FLUXO ( BOMBAS, TURBINAS, VENTILADORES)
As máquinas que fornecem ou extraem energia de um fluído de modo contínuo, sob a forma de um conjugado de um eixo rotativo, são denominados máquinas de fluxo. As máquinas de fluxo podem ser classificadas segundo vários critérios. Citamos dois: a) Conforme o sentido da transformação de energia.
a1) O fluído cede energia à máquina, que transforma esta energia em trabalho mecânico – MÁQUINA MOTORA Ex.: turbinas, moinhos de vento, etc
a2) A máquina cede energia ao fluído, resultando um aumento de energia do fluído – MÁQUINA GERADORA Ex.: bombas, ventiladores.
OPERAÇÃO DAS MH
CLASSIFICAÇÃO DAS MH
b) Conforme direção do escoamento ( fig. 2 )
b1) RADIAIS: o escoamento é predominantemente radial Ex.: bombas centrífugas
b2) MISTAS: o escoamento é dito diagonal, isto é, parte axial e parte
radial. Ex.: turbina Francis.
b3) AXIAIS: o escoamento é axial. Ex.: ventiladores axiais, turbina hélices ou Kaplan. b4) TANGENCIAS: o escoamento é tangencial. Ex.: turbina Pelton
DIREÇÃO DO FLUXO
MÁQUINA TANGENCIAL
CLASSIFICAÇÃO DAS MH
Las turbinas empleadas en las centrales minihidráulicas se dividen en dos tipos: Turbinas de acción Turbinas de reacción
La turbina de acción es aquella que aprovecha únicamente la velocidad del agua, es decir su energía
cinética. El modelo más habitual es la Pelton, que consta de un disco circular o rodete que tiene montados
unos álabes o cucharas de doble cuenca. También existen otros modelos como la Turgo de inyección lateral y
la de Ossberger o Banki Michell de doble impulsión.Este tipo de turbina se emplea fundamentalmente para el
aprovechamiento hidroeléctrico de salto elevado y pequeño caudal.
La turbina de reacción aprovecha tanto la velocidad del agua como la presión que le resta a la corriente
en el momento de contacto.
Las más utilizadas entre las de reacción son la turbina Francis y la turbina Kaplan. Estas suelen tener cuatro
elementos fundamentales: carcasa o caracol, distribuidor, rodete y tubo de aspiración.
BOMBAS HIDRÁULICAS
FUNCIONAMENTO DE TURBINAS
FUNCIONAMENTO DE TURBINAS