Trabalho Unidade 3 - Geração de Energia Elétrica - Caroline Bueno

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DISCIPLINA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA - N1 - UNIDADE 3 - CAROLINE
BUENO
Diversas estratégias são tomadas e parâmetros são avaliados ao desenvolver um novo
empreendimento de geração de energia elétrica.
Considerando ainda o projeto de empreendimentos que utilizam recursos hídricos como
hidrelétricas, ou a readequação de centrais hidrelétricas já existentes, também incluindo
possíveis reativações, sabe-se que existem dois parâmetros básicos para o entendimento
do aproveitamento hidrelétrico: a altura da queda d'água (H) e a vazão (Q). É considerando
esses dois parâmetros, inclusive, que se tem as classificações e modelos de turbinas
hidráulicas mais comumente utilizadas no Brasil e no mundo. No projeto das usinas de
Santo Antônio e Jirau, por exemplo, localizadas no Rio Madeira, dadas as condições
ambientais demandadas como menor proporção territorial alagada e a possibilidade de
operação sob imersão, tem-se o uso de turbinas do tipo Straflo e Bulbo.
A rotação específica estabelecida por uma turbina, de maneira geral, dependerá tanto da
vazão, dada em metros cúbicos por segundo, quanto da altura da queda d'água, em metros,
como mostra a equação matemática a seguir, com g representando a aceleração da
gravidade.
Rotação específica:
Dessa forma, existem possíveis faixas mais adequadas, em termos de rotação necessária,
que tornam possível associar diversos tipos de turbinas utilizadas em todo o mundo, como
mostra o gráfico visto na Figura 1 adiante, considerando inclusive a queda d'água.
Figura 1 - Possíveis rotações e quedas d'água e tipos de turbinas mais utilizados pelo
mundo
Fonte: Reis (2011, p. 113).
#PraCegoVer: gráfico com rotação (nQa) no eixo x e Hn, em metros, no eixo y. As turbinas
existentes são apresentadas ao longo do plano, de acordo com o que mais se adequa em
termos de rotação e queda d'água. Para quedas mais altas e mais baixas rotações, tem-se
o modelo de 6 injetores e de 1, 2 e 4 injetores. Para alturas intermediárias e rotações um
pouco maiores que as anteriores, tem-se as turbinas Pelton e em seguida os modelos
Francis. Para rotações ainda próximas dessas duas mas melhor adaptação em alturas mais
baixas, tem-se as turbinas Dériaz. Por outro lado, aumentando tanto a queda d'água para
níveis intermediários quanto às rotações, tem-se os modelos Kaplan e, por fim, para
rotações ainda maiores, as turbinas Bulbo.
REIS, L. B. Geração de energia elétrica: Manole, São Paulo, 2. Ed., 2011. Disponível na
Biblioteca Virtual Universitária ou disponível na Minha Biblioteca.
A especificação da turbina é uma parte importante do projeto do empreendimento
hidrelétrico e também permite entender qual o gerador síncrono mais adequado, em certos
casos, lembrando que as rotações devem ser compatíveis. Considerando, então, a
contextualização prática apresentada, suponha que seja necessário, para um dado
empreendimento hidrelétrico em projeto, uma turbina hidráulica capaz de operar, para
efetivo aproveitamento hidráulico, com rotação intermediária e adaptação da relação vazão
e queda d'água. Qual poderia ser a estratégia adotada pelo(a) profissional encarregado(a)
no contexto? Justifique sua resposta.
Resposta: Utilizaria como estratégia a turbina Francis, pois são as mais comumente
utilizadas para valores intermediários de altura e vazão, nas quais a força tem uma
componente perpendicular e outra axial, sendo que a proporção da componente axial
vai aumentando na medida em que a altura cai e a vazão cresce.
A turbina Francis é um tipo de turbina de água de reação. Ou seja, ele usa a energia
cinética da água corrente como energia de pressão para girar uma roda d'água. A
turbina está localizada entre a porta de entrada onde a alta pressão é aplicada e a
parte da porta de descarga de baixa pressão. Esse tipo de turbina também são as
mais comuns em usinas hidrelétricas por sua flexibilidade e eficiência. O rotor
geralmente tem entre 1 e 10 m de diâmetro. São usadas com quedas de água de 10
até 650 m, a velocidades de 80 a 1000 rpm; sua potência varia de menos de 10 a 750
MWs.