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Engenharia Elétrica

Geração e Transmissão de Energia Elétrica

Anápolis

2015

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Tipos de usinas:

Usinas Hidrelétricas: !ncionam pela transormação de energia mec"nica da #!eda d$ág!a emcinética de rotação do ei%o de !m gerador& 'e(ido ao grande n)mero de mananciais* a energia

h+drica é a nossa principal onte* sendo responsá(el por cerca de mais o! menos ,0- de todaa prod!ção de energia elétrica do .rasil&

Usinas Termelétricas: o principio de !ncionamento das !sinas termelétricas é simples& /om a#!eima de com.!st+(eis* como car(ão* petrleo e at!almente .iomassa* o calor gerado a#!ecea ág!a transormandoa em (apor& (apor é cond!3ido em alta pressão por !ma t!.!lação ea3 girar as pás da t!r.ina* c!4o ei%o está acoplado ao gerador& As !sinas termelétricas sãom!ito !teis nos pa+ses com .ai%o potencial h+drico* no caso dos Estados Unidos e grande

 parte da E!ropa&

Usinas n!cleares: A energia n!clear se prod!3 a partir de !ma reação denominada issão* aissão seg!ndo o 'icionário ri.eran da 6+ng!a ort!g!esa* é para a +sica n!clear a di(isãode !m n)cleo de átomo pesado 7!r"nio* pl!t8nio* etc&9 em dois o! (ários ragmentos*determinada por !m .om.ardeamento de ne!tres* e #!e li.erta !ma enorme #!antidade deenergia e (ários ne!tres& ;/<=>& E é a partir da issão do n)cleo de !m átomo #!e

 .om.ardeia !ns contra os o!tros ocasionando o rompimento dos n)cleos e gerando grandes#!antidades de energia&

Elas !ncionam com o mesmo principio das termelétricas* o! se4a* gerar eletricidade com o(apor d$ág!a* a )nica dierença é #!e a energia para a#!ecer a ág!a (em de !ma reaçãon!clear* em (e3 da #!eima de com.!st+(el& A principal preoc!pação com esse tipo de energiaé a seg!rança* principalmente aps o acidente de /herno.?l& @esmo assim* a energia n!clear 

é responsá(el por cerca de 1,- da eletricidade cons!mida no m!ndo* B- desta capacidadeestá concentrada nos pa+ses ind!striali3ados& As maiorias de !sinas n!cleares icam nocontinente e!rope! 7Crança* Délgica* =!écia* Eslo(á#!ia9 e asiático 7/oreia e apão9& FoDrasil apenas 1*5- do total de energia elétrica é de origem n!clear* as !sinas de angra l eangra ll ornecem 1&55@&

Usinas Elicas: é prod!3ida pela transormação da energia cinética dos (entos em elétrica* acon(ersão é eita por !m gerador no alto de !m poste* acoplado a pás* #!e giram na presençado (ento& Ho4e e%istem apro%imadamente 20&000 t!r.inas elicas de grande porte emoperação no m!ndo* os Estados Unidos de(ido as s!as grandes plan+cies* são !m e%emplo& Fa

E!ropa esperase gerar 10- da energia elétrica a partir da elica até o ano de 20B0& A EGempresa gen!inamente .rasileira e%porta para !sinas elicas para todo m!ndo* entretanto noDrasil* elas ainda são po!co !sadas* as maiores são !sinas de camelinho em @inas Gerais71@9* de m!c!ripe 71*2@9 e da prainha no /eará 710@9&

Usina @areomotri3: energia das marés é o.tida de modo semelhante ao das energiashidrelétricas& /onstrise !ma .arragem* ormando !m reser(atrio no mais* #!ando a maré éalta a ág!a enche reser(atrio* passa atra(és da t!r.ina e prod!3 energia elétrica& Fa maré

 .ai%a o reser(atrio é es(a3iado e a ág!a #!e sai dele passa no(amente atra(és da t!r.ina emsentido contrário* prod!3indo energia elétrica& Esse tipo de onte é tam.ém !sado no apão e

<nglaterra&Usina Geotérmica: é prod!3ida pelas rochas derretidas no s!.solo 7magma9 #!e a#!ece a ág!aaté o ponto de (apor& A <sl"ndia* pais com intensa ati(idade (!lc"nica* apro(eita essa

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caracter+stica geográica para a geração de energia elétrica& c!rioso é #!e essa energia éapro(eitada d!plamente* o (apor #!ente mo(e as t!r.inas #!e chegam a gerar B&000&000

 4o!les de energia elétrica por seg!ndo* e a ág!a #!ente percorre t!.!laçes até as casas paraa#!ecIlas no in(erno rigoroso& Fos Estados Unidos há !sinas desse tipo na /alirnia e em

 Fe(ada* em El sal(ador B0- da energia elétrica cons!mida pro(ém de ontes geotérmicas&

Usinas solares: =ol é em si grande prod!tor de calor e potIncia* proporcionadas pelaradiação eletromagnética #!e ele li.era assim o =ol atra(és de processos distintos éresponsá(el pela geração de dois tipos de energia elétrica* a energia térmica e a energiaoto(oltaica* entendamos como !nciona cada processo e como cada !ma é !tili3ada&

A energia térmica é gerada a partir de coletores solares #!e ao captar a energia pro(inda do=ol transere J ág!a* !tili3ada geralmente em ch!(eiros elétricos* pois a ág!a é totalmentea#!ecida #!ando rece.e a energia térmica& á a energia oto(oltaica* poss!i d!as poss+(eisormas de ser coletadas* se4a por l"minas o! por painéis conhecidos por painéis oto(oltaicos*

tanto !m como o o!tro são compostos de !m material #!e poss!i capacidade de capt!rar aradiação li.erada pelo sol e prod!3ir energia elétrica& A energia oto(oltaica poss!i mais !mator interessante* ela poder ser !tili3ada diretamente o! então pode ser a.rigada em .aterias

 para ser !tili3ada #!ando não ho!(er sol&

A grande (antagem da energia pro(inda do sol* térmica o! oto(oltaica* é #!e é !ma energialimpa* isto é* não ocasiona a pol!ição* além de dispensar a !tili3ação das t!r.inas e geradores*no entanto* os c!stos para a reali3ação desses processos ainda se encontram ele(ados&

 

Tipos de turbinas:

T!r.inas Crancis* Kaplan* elton*

Turbina Francis: é !m tipo de t!r.ina hidrá!lica com l!%o radial de ora para

dentro* Feste tipo de t!r.ina* a ág!a so. pressão  entra por !m d!to circ!lar de secção

decrescente* onde é des(iada por !m con4!nto de pás estáticas para !m rotor  central& A ág!a

atra(essa a parede lateral do rotor* emp!rrando o!tro con4!nto de pás i%as no mesmo* e sai

 pela .ase do rotor com pressão e (elocidade m!ito red!3idas& A potIncia mec"nica e%tra+da da

ág!a é transmitida pelo rotor a !m ei%o i%ado na .ase oposta& As pás estáticas podem ser 

a4!stá(eis&

T!r.inas Crancis são as mais com!ns em !sinas hidrelétricas or s!a le%i.ilidade e

eiciIncia rotor geralmente tem entre 1 e 10 m de di"metro& =ão !sadas com #!edas de ág!a

de 10 até L50 m* a (elocidades de 0 a 1000 rpmM s!a potIncias (aria de menos de 10 a

,50 @s& Uma t!r.ina Crancis .em pro4etada pode e%trair até N0- da energia potencial da

ág!a& Em geral* t!r.inas de tamanho médio o! grande são instaladas com o ei%o (ertical&

Figura 1: Turbina Francis

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Turbina Kaplan: O ade#!ada para operar entre #!edas até L0 m& A )nica dierença entre as

t!r.inas Kaplan e a Crancis é o rotor & Este assemelhase a !m prop!lsor de na(io 7similar a

!m hélice9& Um ser(omotor montado normalmente dentro do c!.o do rotor *  é responsá(el

 pela (ariação do "ng!lo de inclinação das pás& leo é in4etado por !m sistema de

 .om.eamento locali3ado ora da t!r.ina* e cond!3ido até o rotor  por !m con4!nto de

t!.!laçes rotati(as #!e passam por dentro do ei%o&

acionamento das pás é con4!gado ao das palhetas do distri.!idor* de modo #!e para !ma

determinada a.ert!ra do distri.!idor* corresponde !m determinado (alor de inclinação das pás

do rotor&

As Kaplans tam.ém apresentam !ma c!r(a de rendimento PplanaP garantindo .om

rendimento em !ma ampla ai%a de operação& A Usina Hidroelétrica de TrIs @arias e Usina

Hidrelétrica Engenheiro =ergio @otta !tili3am t!r.inas Kaplan&

Figura 2: Turbina Kaplan

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Turbinas Pelton: O !ma t!r.ina hidrá!lica de ação* isto é* !nciona J  pressão

atmosérica& O constit!+da por !ma roda e !m o! mais in4etores* c!4a !nção é transormar a

energia de pressão do escoamento em energia cinética* orientando esse mesmo escoamento

 para a roda& O mais ade#!ada para grandes #!edas )teis 7entre os B50 m até 1100 m9& Este

modelo de t!r.ina opera com (elocidades de rotação maiores #!e as o!tras* e tem o rotor  de

caracter+stica .astante distintas& s 4actos de ág!a pro(enientes dos in4etores ao chocarem

com as pás do rotor 7em orma de d!pla colher9 geram o imp!lso #!e a3 com #!e a roda se

mo(a&

'ependendo da potIncia #!e se #!eira gerar podem ser acionados L in4etores

sim!ltaneamente* o! apenas cinco* #!atro* etc& n)mero normal de in4etores (aria de dois a

seis* ig!almente espaçada ang!lar mente para garantir !m .alanceamento din"mico do rotor&ara controlar o escoamento nos in4etores* dentro destes está instalada !maag!lha& Aps a

ág!a .ater nas pás é recolhida para !m canal de restit!ição* para #!e se4a reapro(eitada&

s 4actos de ág!a incidem tangencialmente J roda* ma%imi3ando a prod!ção de

energia da t!r.ina& /ont!do* o escoamento nem sempre é constante* logo* para além da

ag!lha* os in4etores estão tam.ém m!nidos de delectores #!e permitem #!e os 4actos se4am

des(iados da roda& <sso pode acontecer* por e%emplo #!ando e%iste !ma #!eda .r!sca da

 potIncia pedida J t!r.ina& 'esta orma* a ag!lha pode echar progressi(amente dimin!ir oca!dal escoado* e(itando altas so.re presses de(idas a golpe de ar+ete* o! so.re (elocidades

indese4á(eis de rotação&

A roda pode ser instalada na hori3ontal o! na (ertical* dependendo m!ito da dimensão

da roda& =e or !ma t!r.ina de grandes dimenses .eneiciará se or hori3ontal pois a ág!a

#!e cai das pás* depois de ter em.atido nestas* iria ca!sar eeitos sec!ndários potencialmente

indese4ados&

Um dos maiores pro.lemas destas t!r.inas* de(ido J alta (elocidade com #!e a ág!ase choca com o rotor* é a erosão pro(ocada pelo eeito a.rasi(o da areia mist!rada com a

ág!a* com!m em rios de montanhas& As t!r.inas elton* de(ido a possi.ilidade de

acionamento independente nos dierentes .ocais* tem !ma c!r(a geral de eiciIncia plana* #!e

lhe garante .om desempenho em di(ersas condiçes de operação&

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Figura 3: Turbina Pelton

Bibliografia:

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/AE66<* A6EQAF'RE& Energia Elétrica para =istemas A!tomáticos da rod!ção&

Orica* 2011& ag: 2 á 2L e BL&

http:SS&ed!cacao&ccSam.ientalStiposdeenergiashidreletricaeolican!clearsolar

termicaetcS