GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA-2

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GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Atividade 2: Unidade de Estudo 3
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 :
A estratégia adotada seria a turbina Francis, pois para valores intermediários de altura e vazão elas são as mais utilizadas, 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.
Turbinas Francis 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.
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.