I Usina Hidreletrica

Prévia do material em texto

Universidade Estadual de Minas Gerais - UEMG
Campus Ituiutaba
Curso Superior em Engenharia Elétrica 1° Período
Disciplina: Introdução à Engenharia
Hidroenergia
Brenner Carvalho Santana
Letícia Finholdt Borges
Lucca Alvarenga Manzi
Rayssa Souza Araújo 
Thales Divino Vilela da Silva Lemes
Professor: Renner Lima
Ituiutaba (MG)
Setembro – 2015
Introdução
Usina hidrelétrica tem sua energia gerada através de um potencial hidráulico de um rio através de queda d’agua naturais ou artificiais sendo o segundo tipo de energia mais utilizada no mundo perdendo apenas para termoelétricas, produzindo todos os dias, cerca de 20% da energia consumida no mundo, fornecendo 650.000 megawatts. Entretanto, nem todas as partes do mundo estão adequadas para a produção dessa energia, já que necessita de grandes rios e montanhas.
Os maiores usuários desse tipo de energia são Estados Unidos, Canadá, Rússia, Brasil e China. Dentre esses a China, em breve ultrapassará o Brasil, devido a construção faraônica da maior usina hidrelétrica do mundo a de Três Gargantas. 
As usinas variam sua capacidade produção de acordo com sua localização, usinas grandes podem produzir até 30 megawatts fornecendo energia para regiões, já usinas pequenas entre 110 e 50 quilowatts consistir em suprir fazenda e até empresas.
História
O uso da força d’água para gerar energia mecânica é muito antigo, onde utiliza-se a roda-d’água pra movimentar maquinários, sendo seu uso datado desde do século I a.C. com grande uso durante a Idade Média em moinhos para se triturar grãos de milho e trigo. E na Primeira Revolução Industrial que seu uso se tornou extremamente eficaz onde moinhos alimentavam fábricas têxteis na Inglaterra no século XVII facilitando o processo de tecelagem.
O primeiro uso da força d’água para produção de energia se dá no fim do século XIX, em que, 1878, o inventor britânico Lord Armstrong em Nothumbeland, tornou-se a sua casa a primeira à ser alimentada por energia elétrica proveniente da queda d’água.
Em 1880, foi desenvolvido, na cidade Grand Rapids, Michigan, uma pequena usina com a capacidade para iluminar teatros e fachadas de lojas, conectado uma turbina de agua a um gerador elétrico (Dínamo Brush).
Então, finalmente em 1882, a primeira usina hidrelétrica foi criada em Appleton, Wisconsin, no Rio Fox, no qual utilizava o mesmo propósito da instalação de Grand Rapids, entretanto em proporções maiores gerando 12,5 quilowatts. A partir daí a usina sofreu um serie de atualização e em 1886, dobrou a capacidade de geração com o princípio de queda d’água.
A energia hidrelétrica cresceu rapidamente depois disso. Em 1886, havia 45 usinas hidrelétricas nos Estados Unidos. Em 1889, 200 usinas estavam gerando eletricidade usando água para produzir parte ou toda a energia.
Mas um grande problema dessas Usinas Hidrelétricas, era que sua capacidade de transmissão era pequena diante a demanda. Então em 1897, entrou em funcionamento a hidrelétrica de “Niagara Falls” (EUA), projetada por Tesla com apoio de Westhinghouse. Com o primeiro sistema de conversão de hidroenergia em energia elétrica alternada é que hoje, praticamente 120 anos depois, não foi alterado, tirando o fato de adição de nova tecnologia de matérias.
Motor elétrico de Tesla em funcionamento na hidroelétrica das Cataratas do Niágara
A instalação de barragens para a construção de usinas iniciou-se no Brasil a partir do final do século XIX, em 1889, no Rio Paraibuna, com duas turbinas importadas dos Estados Unidos, gerando os primeiros quilowatts-hora da América Latina através da água. Mas foi após a Segunda Grande Guerra Mundial (1939-1945) que a adoção de hidrelétricas passou a ser relevante na produção de energia brasileira sendo que em 1984, o Brasil em parceria com Paraguai, construiu a maior usina do mundo que foi superada depois de quase 20 anos pela China.
Funcionamento
Uma usina hidrelétrica pode ser definida como uma infraestrutura completa de equipamentos cuja finalidade é gerar energia elétrica através de aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio.
O potencial elétrico, pode acontecer de várias formas:
De maneira natural, quando o desnível está concentrado numa cachoeira;
Através de uma barragem, quando pequenos desníveis são concentrados;
Por meio de desvio do rio de seu leito natural.
Para que exista uma usina hidrelétrica são necessários:
Barragem;
Sistemas de captação e adução de água;
Casa de força;
Sistema de restituição de água ao leito natural do rio.
Com a usina instaladas seguindo os itens o funciomento é sucedido:
A água captada no lago formado pela barragem é conduzida até a casa de força por meio de canais. Após passar pela turbina hidráulica, na casa de força, a água é restituída ao leito natural do rio, através do canal de fuga.
Dessa forma, a potência hidráulica é transformada em potência mecânica quando a água passa pela turbina, fazendo com que esta gire, e, no gerador - que também gira acoplado mecanicamente à turbina - a potência mecânica é transformada em potência elétrica.
Assim, a energia gerada é levada através de cabos ou barras condutoras dos terminais do gerador até o transformador elevador, onde tem sua tensão (voltagem) elevada para a condução adequada, através de linhas de transmissão, até os centros de consumo.
Na sequência, por meio de transformadores abaixadores, a energia tem sua tensão levada a níveis adequados para utilização pelos consumidores.
Potencial Hidroelétrico Brasileiro
A maior parte da energia elétrica produzida no Brasil é gerada por usinas hidrelétricas, isso porque o país é rico em rios com grandes extensões.
O custo de investimento é bastante caro, por causa das obras de grande porte, principalmente para abastecer a Região Sudeste, por ser a mais industrializada é a que consome mais energia. 
As usinas hidrelétricas fornecem aproximadamente 90% de energia elétrica em todo o território brasileiro e 10% são utilizadas pelas usinas termelétricas ou nucleares. 
O Brasil ainda tem grandes chances de construir mais usinas, seu potencial hidráulico é reconhecido como o terceiro maior do mundo, ficando atrás apenas da Rússia e da China. 
	Tabela de Potencial Hídrico Brasileiro:
	
A energia hidráulica suporta todas as necessidades brasileiras em relação à eletricidade, porém, para que isso ocorra de forma correta, deve haver novas construções de usinas. 
Algumas causas da construção de usinas são a degradação ambiental e o espaço que emprega o lago artificial colocado pela construção da usina. Causando também a perda de solos agricultáveis, florestas, fauna e principalmente com a retirada de populações ribeirinhas, como na região da Amazônia, que foi preciso remover grupos de povos indígenas que viveram na região durante muitos anos.
Projeto de Engenharia
Atualmente, dos 28 projetos de usinas hidrelétricas em implantação acompanhados pela Aneel (Agência Nacional de Energia Elétrica), 20 estão atrasados, 4 estão em dia e 4 estão adiantados.
Dentre os que registram atraso, mais do que a metade nem teve as obras iniciadas ainda. E ao menos quatro deles — que, juntos, teriam capacidade para abastecer uma população de 3 milhões de habitantes — têm boas chances de nunca sair do papel.
Os atrasos se devem principalmente a dificuldades para obter licença prévia e licenciamento ambiental, além de embargos na Justiça e mobilizações, como greve de trabalhadores ou revolta de populações nativas.
Também hoje, podemos destacar os pequenos projetos encontrados na internet, nos quais, pelo fato de ainda utiliza-se muito quedas d’agua em fazenda, montam sistemas hidráulicos para produção de energia através de peça, muitas vezes, jogadas fora, assim visando não apenas o reaproveitamento, mas também diminuir o gasto de energia elétrica da residência. 
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=7FGBZAwdu1Y
Vantagens e DesvantagensAs principais vantagens na construção de uma Usina Hidrelétrica: 
O custo do combustível(água) é zero;
É uma fonte de energia renovável (não se esgota);
Não emite poluentes;
No Brasil, que é cortado por imensos rios, torna-se uma fonte de energia altamente sustentável;
Proporciona desenvolvimento local criando vias fluviais, e pontos de lazer.
Entretanto as construções de usinas também tem grandes desvantagens:
Para a construção desse tipo de usina, é necessária a barragem do curso natural do rio, o que provoca o alagamento de grandes áreas o que acarreta em problemas para a flora e fauna local, onde podemos citar:
Destruição da vegetação natural;
Assoreamento do leito dos rios;
Extinção de certas espécies de peixes;
Os impactos sociais também são visíveis com o deslocamento das populações ribeirinhas e indígenas, algumas que viviam na região há muitos anos, e são obrigadas a mudar-se por causa do alagamento para a construção dos lagos artificiais;
E apesar de ser uma fonte limpa de energia, apenas 18% da energia mundial é produzida pelas hidrelétricas, pois a maioria dos países não possuem as condições naturais necessárias para a construção dessas usinas.
As maiores Usinas Hidrelétricas
Hidrelétrica de Três Gargantas – China (22.500 MW):
A maior hidrelétrica do mundo, localizada na China, foi construída no rio Yang-Tsé, na cidade de Sandouping e gerou 98,8 milhões de Megawatts apenas no ano de 2014. Tem aproximadamente 1045 km² de área alagada.
No ano 2012, a quantidade de eletricidade que a barragem gerava foi similar à quantidade gerada pela Usina de Itaipu. Exceto por um elevador de navios, o projeto da barragem foi concluído e totalmente funcional em julho de 2012, quando a última das principais turbinas de água na planta subterrânea iniciou a produção.
E cada turbina de água principal possui uma capacidade de 700 MW. O corpo da barragem foi completado em 2006. O destaque é para engate das 32 principais turbinas da barragem com 2 geradores menores, de 50 MW cada, para a alimentação da própria usina, e a capacidade de gerar eletricidade total da barragem é de impressionante marca 22.500 MW
Hidrelétrica de Itaipu – Brasil/Paraguai (14.000 MW):
A segunda maior hidrelétrica do mundo, localizada na fronteira entre o Brasil e o Paraguai, foi construída no rio Paraná, e gerou 87.7 milhões de Megawatts no ano de 2014 e detém 20 unidades geradoras. Dessas geradoras instaladas atualmente, 10 geram a 50 Hz para Paraguai e 10 geram a 60 Hz para Brasil.
Hidrelétrica de Xiluodu – China (13.860 MW):
A terceira maior usina do mundo, localizada na china, foi construída no arco do rio Jinsha, e começou sua produção em 2014. Adicionalmente, a barragem fornece controle de enchentes, controle de sedimentos e seus lançamentos de água são para melhorar a navegação rio abaixo.
Impactos Sociais
Não há índices precisos quanto ao número de pessoas que foram deslocadas até hoje por barragens. Até por que, o governo não cita fins negativos quanto à construção das hidroelétricas. Subestima-se que este número de deslocamento está entra 40 e 80 milhões. Assim, muitas pessoas, famílias e comunidades são deixados de lado:
As pessoas deslocadas por causa de outras partes do projeto (como por exemplo, as linhas de transmissão, a casa de máquinas, etc);
As famílias que perdem suas terras ou parte delas, mas que permanecem com suas casas;
As pessoas que utilizam as terras comuns para pastagem do gado, colheita de frutos, vegetais e madeiras.
As pessoas que têm seu acesso a escolas, hospitais e comércio obstruído em função da destruição e alagamento de estradas;
As pessoas cujas atividades econômicas dependiam da população deslocada, como por exemplo, professoras de escolas inundadas, caminhoneiros que transportavam a população, etc.
População deslocada pelas grandes barragens
As famílias e comunidades deslocadas sofrem enormes perdas. O impacto mais evidente é a perda de terras, casas, igrejas, clubes, escolas, comércios, etc. Costuma-se chamar este conjunto de impactos de perda dos meios materiais de vida.
fotografia.folha.uol.com.br 
População Indígena
Grupos indígenas e minorias étnicas se encontram entre as principais vítimas das barragens. O impacto das grandes barragens sobre os povos indígenas se torna especialmente grave porque os séculos de exploração e deslocamento imposto à maioria das tribos indígenas torna os remotos vales e florestas de suas reservas o último refúgio contra a destruição cultural.
Nessas comunidades, o trauma do reassentamento é ainda maior por causa de sua forte ligação espiritual com o território. Os laços espirituais e as práticas culturais, que ajudam a definir suas sociedades, são destruídos pelo deslocamento e pela perda de recursos comunais em que sua economia é baseada.
O cacique geral do povo Munduruku, Arnaldo Kabá, abriu a assembleia que reuniu cerca de 700 índios na aldeia Waro Apompu, sudoeste do Pará, no final de março. O objetivo foi discutir os impactos da construção de hidrelétricas previstas no rio Tapajós, consideradas uma grave ameaça à sobrevivência física e cultural do povo - Fábio Nascimento/Greenpeace
Tempo e Incerteza
A partir do momento em que uma barragem é anunciada, a população atingida começa a sofrer com a interrupção de investimentos públicos e privados. Os bancos param de emprestar dinheiro. Novas escolas e hospitais deixam de ser construídos. Serviços e comodidades existentes podem ser interrompidos ou fechados muito tempo antes da população ser transferida. Os próprios agricultores decidem não mais investir na melhoria de suas casas e roças, com medo de perder tudo.
Doenças
As doenças começam a surgir quando um grande número de trabalhadores da construção civil começa o projeto. Devido a essa circulação, esses colaboradores trazem consigo diversas doenças contagiosas como tuberculose, Aids, sífilis entre outros. Podemos destacar também as doenças parasitárias, em destaque a esquistossomose e a malária e geralmente a febre amarela, dengue e a filaríase. O motivo de tal é que as barragens acabam se tornando um local propicio para a proliferação de mosquitos, caramujos e outros animais transmissores de doenças.
Além disso os empregados da obra sempre são vítimas das condições de trabalho perigosas e o índice de morte é numeroso. 
Impactos Ambientais
Perda da Biodiversidade
A inundação de áreas com vegetação e florestas nativas é o impacto mais evidente da construção de hidrelétricas. Muitas vezes as hidrelétricas são construídas exatamente nos últimos redutos onde existem remanescentes florestais importantes para a conservação da biodiversidade, especialmente na região da Mata Atlântica, devido às condições de relevo. A formação dos lagos implica, antes do alagamento, no desmatamento dessas áreas. Áreas onde normalmente se encontram terras muito férteis e verdadeiros refúgios da fauna silvestre, exatamente por se tratarem, em sua grande maioria de matas ciliare (aquelas que se encontram nas margens dos rios). Muitas vezes são as únicas florestas que sobraram por conta da dificuldade de acesso para usos agrícolas ou exploração madeireira. Estas áreas, que muitas vezes são as últimas com mata nativa, abrigam também espécies da fauna e flora ameaçadas de extinção e que não se encontram mais em outros lugares, o que implica no desaparecimento do seu habitat. Além da perda do habitat, existem também impactos por exemplo para as aves migratórias, que precisam procurar outros lugares para fazer suas paradas e acabam mudando completamente suas rotas. Além da perda da fauna e flora, as barragens e seus lagos, também destroem paisagens cênicas de rara beleza. Como exemplos temos Itaipu que inundou as cachoeiras de Sete Quedas, Itá que inundou o Estreito do Rio Uruguai, Barra Grande que inundou o Canion dos Encanados e assim por diante. Praticamente todas as hidrelétricas acabam inundando paisagens belíssimas, com alto potencial para o desenvolvimento de outras atividadeseconômicas e que são perdidas para sempre.
Erosão e depósito de sedimentos
Nos seus cursos normais os rios transportam sedimentos, provenientes do solo e das rochas existentes nos seu leito e em suas margens. Quando se constrói uma barragem esse processo é interrompido. Como a água corre muito lentamente no reservatório, e além disso há um obstáculo para o seu escoamento (barragem), os sedimentos se depositam no fundo e não seguem rio abaixo. Como forma de recuperar o abastecimento de sedimentos, abaixo da barragem, o rio vai aumentar o processo de erosão das margens.
Esse processo de erosão pode aprofundar o leito e alargar o rio, colocando em risco obras de infraestrutura, assim como prejudicar o abastecimento de água.
Obra de construção da hidrelétrica Belo Monte. Foto: pacgov
Tremores de Terra
As barragens podem provocar ou intensificar tremores de terras e movimentação do solo nas vizinhanças dos reservatórios. No início da década de 1930 se acreditava que as atividades sísmicas poderiam ocorrer somente durante o enchimento dos lagos, mas hoje se sabe que esses tremores podem ocorrer com o lago já cheio e estabilizado.
Ainda estão sendo feitos debates científicos a este respeito, mas é certo que a pressão e o peso da água estocada no reservatório, em alguns casos, são suficientes para explicar um tremor.
Qualidade da Água
Ao contrário do que se pensa, a construção das hidrelétricas influenciam sim na qualidade da água. Ao cessar o fluxo normal do curso do rio, ocorre variadas mudanças na temperatura e composição química da água, isto influencia diretamente na qualidade da mesma.
No fundo de uma barragem, a água costuma ser fria no verão e mais quente no inverno do que a água do rio. Porém, a água da superfície do reservatório é mais quente do que a do rio praticamente em todas as estações. Tais mudanças de temperatura alteram os ciclos da vida aquática.
Conclusão
Concluímos ao fim desse trabalho que um das melhores e maiores fontes de produção de energia elétricas provém da força d’água e que ainda não foi explorado todo seu potencial hídrico do mundo e do Brasil, entretanto, descobrimos dificuldades para instalação de Usinas Hidrelétricas e que geral prejuízos irreparáveis para sociedade e meio ambiente. 
Referências 
Professores de Plantão
http://www.professoresdeplantao.com.br/blog/post/74/entenda-o-funcionamento-das-usinas-hidreletricas-no-brasil
Acesso em: 11/09/2015 às 22:40.
Info Escola.
http://www.infoescola.com/energia/usina-hidreletrica/
Acesso em: 13/09/2015 às 10:05.
Planet Seed
http://www.planetseed.com/pt-br/relatedarticle/fontes-alternativas-de-energia-energia-hidreletrica
Acesso em 13/09/2015 às 10:20.
Mundo Educação
http://www.mundoeducacao.com/geografia/energia-hidreletrica.htm
Acesso em 13/09/2015 às 22:36.
R7
http://top10mais.org/top-10-maiores-hidreletricas-mundo/
Acesso em 14/09/2015 às 08:50.
Uol
http://noticias.bol.uol.com.br/fotos/imagens-do-dia/2015/04/19/especial-dia-do-indio---a-luta-dos-munduruku-contra-as-hidreletricas-no-rio-tapajos.htm?fotoNav=5
Acesso em 14/09/2015 às 09:10.
Materna Natura
http://www.maternatura.org.br/hidreletricas/guia/LeiaMais_Osimpactosambientaisesociais.pdf 
Acesso em 14/09/2015 às 12:30.