ED IENG Hidrelétricas

ED IENG Hidrelétricas

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Introdução a Engenharia - Hidrelétricas

1. Conteúdo1
1.1. Índice de Figuras1
2. Introdução2
2.1. Definições2
3. A geração Hidrelétrica3
4. Balanço Energético Nacional5
5. Principais Tipos de Turbinas Hidráulicas6
5.1. Turbina Pelton7
5.2. Turbina Francis7
5.3. Turbina Kaplan8
5.4. Turbina Bulbo8
6. Impactos Ambientais9
7. História das Turbinas Hidráulicas10
8. Conclusões14
9. Bibliografia15

1. Conteúdo

Fig.1 – Diagrama de Geração e Distribuição de Energia3
Fig.2 – Fluxograma de Geração e Distribuição de Energia4
Fig.3 – Balanço Energético Nacional5
Fig.4 – Turbina Pelron7
Fig.5 – Turbina Francis7
Fig.6 – Turbina Kaplan8

Introdução a Engenharia - Hidrelétricas

2. Introdução

Este trabalho sobre aspectos da geração elétrica a partir do aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio aborda algumas tecnologias envolvidas, um breve histórico de evolução, a transmissão, e distribuição de energia, citando as áreas de engenharia envolvidas em cada etapa do processo. Ilustra também de forma sucinta, os impactos da instalação de uma usina hidrelétrica de grande porte.

Todos os assuntos abordados foram pesquisados em livros, sites e outros trabalhos relacionados ao tema, mas, em momento algum, houve a pretensão de se esgotar todo o conhecimento sobre estes assuntos.

Uma usina hidrelétrica ou central hidrelétrica é um complexo arquitetônico, um conjunto de obras e de equipamentos, que tem por finalidade transformar a energia de um rio em energia elétrica.

Os cálculos da potência instalada de uma usina são efetuados através de estudos energéticos que são realizados por engenheiros mecânicos, eletricistas e civis. A energia hidráulica é convertida em energia mecânica por meio de uma turbina hidráulica, que por sua vez é convertida em energia elétrica por meio de um gerador, sendo a energia elétrica transmitida para uma ou mais linhas de transmissão que é interligada à rede de distribuição.

O potencial hidráulico é proporcionado pela vazão hidráulica e pela concentração dos desníveis existentes ao longo do curso de um rio. Isto pode se dar:

De forma natural, quando o desnível está concentrado numa cachoeira;

Através de uma barragem, quando pequenos desníveis são concentrados na altura da barragem;

Através de desvio do rio de seu leito natural, concentrando-se os pequenos desníveis nesse desvio.

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3. A geração Hidrelétrica Basicamente, uma usina hidrelétrica compõe-se das seguintes partes:

Barragem; Sistemas de captação e adução de água;

Casa de força;

Sistema de restituição de água ao leito natural do rio.

O diagrama abaixo ilustra todo o processo, desde a captação, geração, até o consumo:

Fig.1 – Diagrama de Geração e Distribuição de Energia

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.

Dessa forma, a potência hidráulica é transformada em potência mecânica quando a água passa pela turbina, fazendo com que esta gire, e, no

Introdução a Engenharia - Hidrelétricas gerador - que também gira acoplado mecanicamente à turbina - a potência mecânica é transformada em potência elétrica.

A energia assim gerada é levada através de cabos ou barras condutoras dos terminais do gerador até o transformador elevador, onde tem sua tensão (voltagem) elevada para adequada condução, através de linhas de transmissão, até os centros de consumo. Daí, através de transformadores abaixadores, a energia tem sua tensão levada a níveis adequados para utilização pelos consumidores.

No caminho entre a usina geradora de energia elétrica e as tomadas nas casas dos consumidores, o Brasil perde cerca de 18% da eletricidade que produz. Isso equivale à geração de uma usina de porte médio, como a de Ilha Solteira, no noroeste do Estado de São Paulo, com capacidade de 3,4 mil megawatts (MW).

O mesmo processo pode ser representado na forma de fluxograma:

Fig.2 – Fluxograma de Geração e Distribuição de Energia

Reservatório ( Represa )

Fluxograma de geração Hidrelétrica

Comporta Barragem

Conduto

Turbina Hidráulica

Gerador

Canal de Fuga

Transformador Elevador

Linha de Transmissão

Subestação Abaixadora

Rede de Distribuição

Transformador

Consumidor

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4. Balanço Energético Nacional

Segundo dados do Ministério de Minas e Energia, toda a energia elétrica utilizada no Brasil provém das seguintes fontes:

Fig.3 – Balanço Energético Nacional

Como pode se observar, a maior parte da energia gerada e consumida no país é de origem hidrelétrica.

Derivados do

Petróleo 3%

Carvão e derivados 2%

Gás

Natural 6%

Nuclear 3%

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