usinas hidrelétricas
TRANSCRIPT
![Page 1: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/1.jpg)
USINAS HIDRELÉTRICAS
Antônio João – Carlos Alberto
![Page 2: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/2.jpg)
Construção
No mundo todo, as usinas hidrelétricas produziram
19% da eletricidade consumida em 2005, segundo o
Renewables Global Status Report 2006. As usinas
hidrelétricas produzem um total de 930 mil
megawatts, energia equivalente a cerca de 5 bilhões
de barris de petróleo.
![Page 3: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/3.jpg)
Construção
O Brasil está entre os cinco maiores produtores de
energia hidrelétrica no mundo, segundo Banco de
Informações da Geração(BIG) da Aneel.
Atualmente operam no país 159 usinas
hidrelétricas, que produzem um total de 74,632 mil
MW (novembro/2008).
![Page 4: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/4.jpg)
Em novembro de 2008, as usinas hidrelétricas,
independentemente de seu porte, respondem,
portanto, por 75,68% da potência total instalada
no país, de 102,262 mil MW
![Page 5: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/6.jpg)
Construção
A viabilidade técnica de cada caso deve ser
analisada individualmente por especialistas em
engenharia ambiental e especialista em engenharia
hidráulica, que geralmente para seus estudos e
projetos utilizam modelos matemáticos, modelos
físicos e modelos geográficos.
![Page 7: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/7.jpg)
Construção
O cálculo da potência instalada de uma usina éefetuado através de estudos energéticos que sãorealizados por engenheiros mecânicos, eletricistas ecivis. A energia hidráulica é convertida em energiamecânica por meio de uma turbina hidráulica, que porsua vez é convertida em energia elétrica por meio deum gerador, sendo a energia elétrica transmitida parauma ou mais linhas de transmissão que é interligada àrede de distribuição.
![Page 8: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/8.jpg)
Construção
Primeiro, é necessário desviar o rio de seu curso
natural e secar seu leito, para depois iniciar o
trabalho de erguer a barragem e a usina de força.
Nessas realizações, geralmente a quantidade de
mão de obra empregada é muito grande.
![Page 9: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/9.jpg)
Área alagada
com a construção
da Usina
Hidrelétrica de
Jirau.
![Page 10: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/10.jpg)
Construção
A hidrelétrica de Itaipu, por exemplo, na fronteira
entre o Brasil e o Paraguai, mobilizou cerca de
80.000 pessoas, desde operários, técnicos e seus
familiares, até comerciantes e outros profissionais.
![Page 11: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/13.jpg)
Construção
A construção dessa usina (com capacidade para
gerar 12,6 milhões de quilowatts, obtidos através
do represamento de uma área de 1400 km2 )
exigiu sete anos de trabalho, a cooperação entre o
Brasil e o Paraguai, e um investimento de mais de 2
bilhões de dólares.
![Page 14: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/14.jpg)
Construção
Para transformar a força das águas em energia
elétrica, a água represada passa por dutos
forçados, gira a turbina que, por estar interligada
ao eixo do gerador, faz com que este entre em
movimento, gerando a eletricidade.
![Page 15: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/16.jpg)
Tipos de turbinas hidráulicas.
A turbina hidráulica possui uma grande
variedade de formas e tamanhos, efetua a
transformação da energia hidráulica em
energia mecânica. E dividem-se entre quatro
tipos principais: Pelton, Francis, Kaplan, Bulbo.
![Page 17: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/17.jpg)
Tipos de turbinas hidráulicas.
Cada um destes tipos é adaptado para funcionar em
usinas, como uma determinada faixa de altura de
queda. As vazões volumétricas podem ser igualmente
grandes em qualquer uma delas, mas a potência será
proporcional ao produto da queda (H) e da vazão
volumétrica (Q).
16
![Page 18: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/18.jpg)
Tipos de turbinas hidráulicas.
Em todos os tipos há alguns princípios de
funcionamento comuns. A água entra pela
tomada d´àgua, a montante da usina que está
numa nível maior, e é levada através de um
conduto forçado até a entrada da turbina.
17
![Page 19: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/19.jpg)
Tipos de turbinas hidráulicas.
Lá a agua passa por um sistema depalhetas guias móveis, que controlam avazão volumétrica fornecida à turbina.Para se aumentar a potência aspalhetas se abrem, para diminuir apotência elas se fecham. Após passarpor este mecanismo a água chega aorotor da turbina.
18
![Page 20: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/20.jpg)
Classificação dos Tipos de turbinas
hidráulicas.
De acordo com a queda dágua os principais tipos deturbina hidráulica são respectivamente:
Pelton
Francis
Kaplan
Bulbo19
![Page 21: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/21.jpg)
Turbina Pelton.
Essa turbina foi idealizada por volta de 1880
pelo americano Pelton de onde se originou o
nome.
São adequadas para operar entre quedas de
350 m até 1100 m, sendo por isto muito
mais comuns em países montanhosos.
20
![Page 22: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/22.jpg)
Turbina Pelton.
Este modelo de turbina opera com
velocidades de rotação maiores que os
outros, e tem o rotor de característica
bastante distintas. O que se vê é o rotor ao
centro, cercado por bocais.
21
![Page 23: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/23.jpg)
Turbina Pelton.
Cada um bocal é controlado por um servo
motor e tem uma válvula na forma de
agulha para o controle da vazão. Os jatos
de água ao se chocarem com as "conchas"
do rotor geram o impulso.
22
![Page 24: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/24.jpg)
Turbina Pelton.
Um dos maiores problemas destas turbinas, devido à altavelocidade com que a água se choca com o rotor, é aerosão provocada pelo efeito abrasivo da areiamisturada com a água, comum em rios de montanhas. Asturbinas pelton, devido a possibilidade de acionamentoindependente nos diferentes bocais, tem uma curva geralde eficiência plana, que lhe garante boa performance emdiversas condições de operação.
23
![Page 25: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/25.jpg)
Turbina Pelton.
24
![Page 26: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/26.jpg)
Turbina Pelton.
25
![Page 27: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/27.jpg)
Turbina Pelton.
26
![Page 28: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/28.jpg)
Turbina Pelton.
27
![Page 29: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/29.jpg)
Turbina Francis.
A turbina Francis foi idealizada em 1849, tendo o nome do
seu inventor, sendo que a primeira turbina foi construída
pela firma J.M. Voith em 1873, passando desde então por
aperfeiçoamentos constantes.
28
![Page 30: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/30.jpg)
Turbina Francis.
Tem sido aplicada largamente, pelo fato das
suas características cobrirem um grande
campo de rotação específica. Atualmente se
constroem para grandes aproveitamentos,
podendo ultrapassar a potência unitária de
750 MW.
29
![Page 31: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/31.jpg)
Turbina Francis.
A roda Francis apresenta um íntimo contato com aágua que percorre os seus canais, não sendo, poristo, recomendável o seu emprego em usinas cujaágua possua alto teor de sólidos em suspensão, queacarretam excessivo desgaste da roda por erosão.
As turbinas Francis podem ser instaladas de eixohorizontal ou vertical, sendo este último mais comumnas usinas de grande potencia.
30
![Page 32: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/32.jpg)
Turbina Francis.
31
![Page 33: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/33.jpg)
Turbina Francis.
32
![Page 34: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/34.jpg)
Turbina Kaplan.
O conceito de máquinas Kaplan verticais é
possível dentro de uma faixa de queda entre
20 m e 70 m e rotores de 3 a 8 pás cobrem
toda esta faixa operacional.
33
![Page 35: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/35.jpg)
Turbina Kaplan.
As turbinas deste tipo, com pás móveis no rotor,passaram a ser chamadas de turbinas Kaplan,enquanto as pás fixas receberam o nome deturbinas Hélice.
Cada pá está individualmente presa à ogiva,possuindo movimento de rotação em torno de seuspróprio eixo, mudando de ângulo. Este movimentoé simultâneo para todas as pás.
34
![Page 36: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/36.jpg)
Turbina Kaplan.
35
![Page 37: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/37.jpg)
Turbina Bulbo.
A turbina bulbo apresenta-se como umasolução compacta da turbina Kaplan, podendoser utilizada tanto para pequenos quanto paragrandes aproveitamentos. Se caracteriza por tero gerador montado na mesma linha da turbinaem posição quase horizontal e envolto por umcasulo que o protege do fluxo normal da água.
36
![Page 38: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/38.jpg)
Turbina Bulbo.
É empregada na maioria das vezes para
aproveitamentos de baixa queda e quase
sempre a fio d’água. Sua concepção compacta
de uma turbina Kaplan reduz
consideravelmente o volume das obras civis,
tornando a mesma de menor custo.
37
![Page 39: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/39.jpg)
Turbina Bulbo.
38
![Page 40: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/40.jpg)
Custo de instalação da UHE
O preço de uma hidrelétrica pode variar muito, de
acordo com a localização da construção, a
capacidade de geração de energia, o tamanho do
vertedouro, a necessidade de terraplenagem entre
outras coisas, tendo em vista que uma hidrelétrica é
composta por diversas obras.
39
![Page 41: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/41.jpg)
Custo de instalação da UHE Belo Monte
Os estudos de viabilidade técnica e econômica informam uminvestimento global, nos termos do Orçamento PadrãoEletrobrás (OPE), de R$ 17, 3 bilhões. Esse valor estavacotado a preços de dezembro de 2008, sem juros durantea construção e sem incluir custos do sistema de transmissão.A Empresa de Pesquisa Energética (EPE) definiu, em marçode 2010, o custo das obras em R$ 19 bilhões, valorratificado pelo Tribunal de Contas da União (TCU).
40
![Page 42: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/42.jpg)
Custo do MWh
O preço do MWh a ser gerado em Belo está
associado, basicamente, ao custo da usina e do
correspondente sistema de transmissão de uso
exclusivo. Naturalmente, o preço final da energia,
nos centros de consumo, envolve também as tarifas
de uso dos sistemas de transmissão e distribuição
(TUST e TUSD).
41
![Page 43: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/43.jpg)
Quanto mais distante estiver o aproveitamentohidrelétrico dos centros de consumo, maior será o custodo sistema de transmissão. O Brasil já utilizou osprincipais aproveitamentos hidrelétricos mais próximosaos centros de consumo. Com isso, a tendência é quehaja um aumento progressivo no valor devido aoaproveitamento de rios mais distantes. No caso da UHEde Belo Monte, o Ministério de Minas e Energia (MME)definiu o preço mínimo em R$ 83 por MWh.
42
![Page 44: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/44.jpg)
UHE Jirau
Valor total do empreendimento foi definido em R$ 8,7
bilhões pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE)
O aporte de garantias dos investidores para
participação no leilão corresponde a 1% do valor do
investimento, ou seja, aproximadamente R$ 87 milhões.,
com data de referência de outubro de 2007.
43
![Page 45: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/45.jpg)
Processo de geração
A energia potencial associada a um certo volumede água e a uma certa altura de queda éconvertida em energia cinética pela passagempor uma tubulação.
Ao incidir nas pás da turbina esta energia cinéticaé convertida em energia mecânica, resultando nomovimento rotativo do conjunto turbina-gerador.
44
![Page 46: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/46.jpg)
Diagrama Geral de uma Usina Hidrelétrica
45
![Page 47: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/47.jpg)
O Processo de Conversão de Energia
46
![Page 48: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/48.jpg)
Energia Potencial Energia Mecânica
47
![Page 49: Usinas hidrelétricas](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062513/5571f88f49795991698dacdb/html5/thumbnails/49.jpg)
No gerador a energia mecânica é
transformada em energia elétrica por meio de
fenômenos eletromagnéticos.
48