Carvão Mineral Energia não renovável

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PROCESSO DE UMA USINA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA POR 
FONTE DE ENERGIA NÃO RENOVÁVEL 
 
 
Adenilson Sousa Rocha – Faculdade Pitágoras São Luis – Engenharia de Produção 
adenilson.sousa23@hotmail.com 
Bruna Thayanne Madeira Viana - Faculdade Pitágoras São Luis – Engenharia de Produção 
Brmadeira21@gmail.com 
Francisco Iran da Silva Sousa - Faculdade Pitágoras São Luis – Engenharia de Produção 
Fco.iranengprod@gmail.com 
Gleicy Ranny Melo - Faculdade Pitágoras São Luis – Engenharia de Produção 
ranny_melo@hotmail.com 
Jonas Arthur - Faculdade Pitágoras São Luis – Engenharia de Produção 
Jonas_fcx@hotmail.com 
Keyliane Bezerra dos Santos - Faculdade Pitágoras São Luis – Engenharia de Produção 
kelinha_santos@hotmail.com 
Nayane Bruce Batalha - Faculdade Pitágoras São Luis – Engenharia de Produção 
 nayanebbatalha@hotmail.com 
Thayanne Fernanda Santos - Faculdade Pitágoras São Luis – Engenharia de Produção 
Nandinhasantos14slz@gmail.com 
 
 
Resumo 
A geração de energia hoje no mundo é um dos grandes fatores de crescimento e de grande 
importância para o funcionamento do país e do mundo, e uma das maiores aplicações de energia 
elétrica é a utilização de usinas termoelétricas, sendo que nessas usinas há diversos meios para 
geração dessa energia como a energia elétrica não renovável do carvão mineral. O processo 
fundamental de funcionamento de uma usina termoelétrica se basear no conceito da conversação 
da energia onde diz que a energia pode somente muda de forma, assim se transformando de 
energia térmica através da pulverização da matéria prima, o carvão mineral, para energia 
mecânica girando as pás de uma turbina e de assim a transformando a energia mecânica para 
energia elétrica (girando um eixo de um gerador). 
Palavra-chave: Carvão Mineral, Energia Elétrica, Geração de Energia, Termoelétrica, 
Transformação das Energias, Pulverização, Queima do Carvão, Resíduos. 
 
 
1. Introdução 
Atualmente, a principal aplicação do carvão mineral no mundo é geração de energia elétrica 
por meio de usinas termelétricas, em segundo lugar vem a aplicação industrial para a geração de 
calor (energia térmica) necessário aos processos de produção, tais como secagem de produtos, 
cerâmicas e fabricação de vidros. Um desdobramento natural dessa atividade e quem tem se 
expandido é a cogeração ou utilização do vapor aplicado no processo industrial também para a 
produção de energia elétrica. 
Será mostrado etapas de geração de energia elétrica em uma usina por fonte não renovável 
sendo ela o Carvão Mineral, visando como ocorrem às entradas do processo para geração de 
energia, como funciona seu processo de transformação e as saídas existentes nesse processo até o 
momento da geração de energia. Tomando como base o empreendimento UTE Itaqui-São Luis 
usinas termoelétricas de última geração que utilizam a tecnologia de queima limpa de carvão. 
Considerando que o Carvão mineral é a segunda fonte de energia mais utilizada, depois do 
petróleo, sendo responsável por 23,3% da energia consumida no mundo em 2003 e, no Brasil, por 
6,6%. Através do Carvão existem pesquisas que envolvem tecnologias que permitem um maior 
aproveitamento do poder de calor do carvão como, por exemplo, a gaseificação “são processos que 
transformam combustíveis sólidos ou líquidos em uma mistura combustível de gases”, e 
simultaneamente a prevenção do meio ambiente. 
 
2. Principais Procedimentos de Transformação 
O Sistema Convencional das termoelétricas se utilizando em uma ampla explanação de 
todas as etapas de geração de energia elétrica, deste da extração da matéria prima até as regulagens 
da mesma em subestação para distribuição em redes de consumos, se baseando no modelo da Usina 
termoelétrica do Itaqui localizada em São Luis do Maranhão, aplicando assim nesse trabalho de 
uma forma bem suscita todos os processos que compõem está cadeia. 
2.1 O Produto Carvão Mineral 
O carvão mineral é formado por troncos, raízes, galhos e folhas de árvores gigantes que 
cresceram há 250 milhões de anos em pântanos rasos. Essas partes vegetais, após morrerem, 
depositaram-se no fundo lodoso e ficaram encobertas. O tempo e a pressão da terra que foram se 
acumulando sobre o material transformaram-no em uma massa negra homogênea – as jazidas de 
carvão. 
Paulatinamente, a partir da época dos grandes descobrimentos, o carvão mineral foi 
substituindo a lenha, até então considerada como a principal fonte de energia utilizada pelo homem. 
A combustão direta do carvão, para produção de vapor, foi a principal alavanca para o progresso da 
humanidade em direção à industrialização. 
O carvão mineral é uma mistura de hidrocarbonetos formada pela decomposição de matéria 
orgânica durante milhões de anos, sob determinadas condições de temperatura e pressão. Apesar de 
ser um combustível potencialmente poluente, o carvão deve continuar desempenhando um 
importante papel como fonte de energia no cenário mundial, devido à disponibilidade de enormes 
reservas que estão geograficamente espalhadas no mundo e ao desenvolvimento de tecnologias 
limpas de carvão (clean coal Technologies). 
3. Processo de Geração de Energia Elétrica 
É nesse processo que ocorre toda a transformação dos principais materiais primas como o 
Carvão Mineral e a Água na energia elétrica. 
3.1 Extração da Matéria Prima 
A extração ou mineração do carvão pode ser subterrânea ou a céu aberto. A opção por uma 
ou outra modalidade depende, basicamente, da profundidade e do tipo de solo sob o qual o minério 
se encontra. Sendo que 60% do carvão mundial mineral é extraindo por meio da mineração 
subterrânea, nos principais países exportadores (Austrália e estados unidos) a maior parte é 
explorada a céu aberto. O transporte é a atividade mais complexa e dispendiosa da cadeia produtiva 
do carvão, distancias muito curtas- tapete transportador, distancia longas- caminhões, comboios e 
navios. 
3.2 Transporte: A logística do material 
O transporte é a atividade mais complexa e dispendiosa da cadeia produtiva do carvão, 
distancias muito curtas- tapete transportador, distancia longas- caminhões, comboios e navios. O 
carvão utilizado na usina de Itaqui chega através do Porto do Itaqui de onde é descarregado por 
guindastes especiais e transferido para esteira fechada e mesma conecta o porto ao pátio de 
armazenagem. Quando chega ao pátio o mesmo é colocado de forma empilhada em grandes 
carreiras para armazenagem através da utilização da máquina de empilhar e recuperar Stacker 
Reclaimer. Ao mesmo tempo em que a máquina trabalha com o funcionamento de empilhar o 
material ela recupera o carvão do pátio para uma correia transportadora onde irá transportar o 
material para os moinhos da caldeira para realização da pulverização e a granulometria. Ao longo 
do transporte do carvão pela correia transportadora o material passa por alguns filtros para retirada 
de impurezas. 
3.3 Cuidados 
Uma série de cuidados especiais impede que o carvão contamine lençol freático da região, o 
piso é preparado, ao longo da extensão do pátio, para captar as águas da chuva e evitar que ela 
infiltre o solo, utilizando o processo de umectação das pilhas de carvão, as partículas não são 
carregadas pelo vento e para minimizar a ação dos ventos, um cinturão de vegetação densa e alta 
circunda todo o pátio. 
 
3.4 Transformação da Matéria Prima 
O carvão mineral armazenado no pátio é levado por esteiras que transportam até os moinhos 
onde ali o carvão é pulverizado. 
3.4.1 Pulverização do carvão 
Processo desenvolvidos nos anos 20, és a tecnologia mais difundidas nas termoelétrica onde 
o carvão é moído finamente injetado juntamente á um ar camara de combustão, material necessita
está a uma temperatura de queima a 1400°C adquirindo uma eficiência em torno de 38 a 47%. Após 
esse processo inicial o carvão fica com uma aparência similar a o óleo ou gás natural. As Usinas 
brasileira usam este tipo tecnologia para moi a carvão, lembrando que este tipo de processo limpa 
quando complementada por: 
 Sistema modernos de controle de 𝑁𝑂𝑥; 
 Dessulfurizarão de gases (FGD); 
 Remoção de material particulado 
 Filtros de Mangas 
 Precipitadores Eletrostático. 
3.4.2 Queima do Carvão 
Preparado para a queima o carvão já pulverizado necessita de outra matéria prima é 
necessária para a geração de energia: a água. Esta água é retirada através da captação submarina que 
suga esse recurso das bacias hidrográficas próximas a Usina, passando por uma torre de 
resfriamento onde é realizada a dessalinização desta agua e enviada a caldeira através de tubulações 
na caldeira, o pó de carvão mineral é queimado e o calor gerado aquece a agua, resultando em um 
vapor superaquecido. E esse vapor faz girar uma turbina, transformando energia térmica em energia 
mecânica. 
 
3.5 Resíduos da Queima de Carvão 
Por causa da gravidade, as cinzas pesadas caem no fundo da caldeira, onde são coletadas 
onde esse material pode ser reaproveitado para pavimentação. As cinzas leves são carregadas pela 
fumaça que sai da caldeira e primeiro, a fumaça atravessa o dessulfurizado para eliminar o dióxido 
de enxofre, em seguida, a fumaça percorre uma serie de filtros cônicos, onde mais 99% das cinzas 
são retiradas antes de ser liberadas na atmosfera pela chaminé. As mais pesadas são coletadas e 
carregadas em veículos de porte grande e distribuídas em ponto de reaproveitamento como fábrica 
de cimento e em outras diversas aplicações. 
3.6 Conservação da Energia 
Depois da transformação da energia térmica para mecânica a turbina, por sua vez, faz girar o 
eixo de um gerador, produzindo eletricidade. Depois de passar pela turbina, o vapor precisa ser 
condensado para ser bombeado de volta à caldeira, onde o processo se repete, todo esse 
procedimento acontece dentro do condensador por resfriamento do vapor. A água é utilizada no 
resfriamento do vapor devolvido inalterado ao ambiente a não ser por uma discreta elevação de 
temperatura. Depois que é feito o processo de transformação dos resíduos da queima de carvão por 
fim, a eletricidade gerada na turbina passa pelos transformadores para que a voltagem seja ajustada 
aos padrões das linhas de transmissão, sendo que antes de chegar ao consumidor, a eletricidade 
atravessa, ainda, uma subestação dentro da usina. 
3.7 Vantagens e Desvantagens 
3.7.1 Vantagens 
 Grandes quantidades de eletricidade são formadas onde existe carvão. 
 Custo relativamente baixo por causa de grandes reservas 
 O carvão é o recurso mineral mais abundante simples acessibilidade. 
 
3.7.2 Desvantagens 
 Recurso não renovável 
 Grande poluente da atmosfera liberta CO2, óxidos de enxofre, além de poluentes 
radioativos e de cinzas. 
 Agrava o aquecimento global contribui para as chuvas ácidas. 
3.8 . Emissões 
Quando o carvão é queimado, os elementos contidos nele são volatizados (evaporam) e 
emitidos para a atmosfera juntamente com parte da matéria inorgânica que é liberada sob a forma de 
partículas de pó (cinzas volantes). 
 Monóxido de Carbono 
 Dióxido de Carbono 
 Enxofre 
 Metano 
 Óxidos de nitrogênio (𝑁𝑂𝑥) 
 Mercúrio 
 
3.9 . Impactos ambientais 
3.9.1 Em construção 
Na construção de uma Usina termoelétrica é realizado um relatório onde prevê todas as 
possibilidades de impactos em que esse polo industrial posa causa ao meio ambiente ao redor da 
localização assim elaborando medidas preventivas acerca da construção. Este relatório é intitulado 
RIMA – Relatório de Impactos Ambientais. 
Abaixo está relacionado os tópicos de especificação dos impactos: 
 Possibilidade de perda da camada do solo, aumento da susceptibilidade à erosão, 
compactação do solo agricultável, contaminação do solo por resíduos e derrames de óleo e 
combustível; 
 Impacto sobre a estabilidade de encostas; 
 Impactos das instalações do empreendimento e obras complementares e das atividades 
desenvolvidas no canteiro de obras sobre as comunidades vizinhas, em especial quanto as 
incomodo provocado por ruído e disposição de efluentes e resíduos; 
 Possíveis alterações sobre os recursos hídricos, inclusive com modificação da qualidade e 
quantidade de água; 
 Possíveis alterações nos ecossistemas terrestres e aquáticos, bem como as interferências com 
as Unidades de Conservação Ambiental; 
 Possíveis alterações provocadas pela implantação do empreendimento sobre o meio 
antrópico (termo referente a ocupação humana) , especialmente no que se refere aos aspectos 
demográficos, ao nível de vida e à ocupação do espaço, avaliação das possíveis interferências 
com as terras indígenas, sítios arqueológicos e demais patrimônios históricos e culturais; 
 Interferência do projeto com obras de infraestrutura, interferência do projeto com áreas de 
exploração mineral, eventuais desapropriações e remoções de comunidades locais devido à 
construção do empreendimento. Deverá ser avaliada, também, a geração de empregos diretos e 
indiretos, as consequências provocadas pelo final das fases de construção e montagem do 
empreendimento 
 Alteração na qualidade do ar como decorrente da emissão de poluentes; 
 Alterações nas condições de ruído; 
3.9.2 No funcionamento 
No seu funcionamento este tipo de Sistema convencional de Usina termoelétrica apresenta 
alguns pontos negativos em relação aos impactos causados no meio ambiente e até causando 
problemas na saúde do ser humano 
Abaixo seguir descritos alguns problemas ocasionados no funcionamento da usina: 
 Emissões aéreas de material particulado: problemas respiratórios, interferência na fauna e 
flora, cheiro irritante, efeito estético ruim; 
 Emissão de óxidos de enxofre: problemas respiratórios, cardiopulmonares, interferência na 
fauna e flora, acidificação de chuvas; 
 Emissão de dióxido de carbono: contribuição para o efeito estufa; 
 Emissão de óxido de nitrogênio, hidrocarbonetos e monóxido de carbono: chuvas ácidas; 
 Percolação das águas das chuvas nas áreas de estocagem: contaminação do lençol freático, 
cursos de água, elevação do ph, metais pesados, sólidos dissolvidos; 
 Sistema de resfriamento das águas: interferência na fauna e flora aquática; 
 Sistema de remoção das cinzas pesadas; 
 Resíduos sólidos do processo: minas e usinas; 
 Pirita (Dissulfeto de Ferro (𝐹𝑒𝑆2) ). 
 
 
4. Conclusão 
Através desse processo por meio deste Sistema Convencional de termoelétrica a rede 
integrada de energia existente em nosso pais ganha mais uma fonte de energia elétrica para 
abastecer casas residências e também abrange localização comerciais não ficando assim presos 
somente as hidrelétricas (maior fonte de energia existente em nosso país), gerando 
desenvolvimento, empregos e também através dos resíduos da queima do carvão gerar também 
matéria prima para outras funcionalidades como fabricas de cimentos e outros procedimentos. Isto 
tudo ocorre graça a este processo moderno de geração de energia através da combustão do carvão.