TEXTO DISSERTATIVO FUNDAMENTOS DE CIÊNCIA DO AMBIENTE

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO 
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E APLICADAS 
CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Seminário Energia Hidrelétrica 
 
 
 
 
 
 
 
JOÃO MONLEVADE 
JUNHO DE 2018 
ANA CECÍLIA HARUMI SATO 
BRUNO PASSAMAI ALVARENGA 
DEIVYSON BRUNO SILVA RIBEIRO 
TATIANE MARTINS DO CARMO 
 
 
 
 
 
 
 
Seminário de Energia Hidrelétrica 
 
 
 
 
 Trabalho escrito apresentado para avaliação na 
disciplina de Fundamentos de Ciência do Ambiente, do curso de Engenharia de 
Computação, turno vespertino, da Universidade Federal de Ouro Preto, orientado 
pela professora Karla Moreira Vieira. 
 
 
 
 
 
JOÃO MONLEVADE 
JUNHO 2018 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
O atual crescimento da demanda energética, principalmente devido ao desenvolvimento das 
indústrias e o crescimento populacional, faz com que seja necessário o emprego de outras fontes de 
energia, procurando desta maneira ampliar a quantidade de energia gerada e neutralizar a 
amplificação da demanda. 
Em regiões onde há grandes quantidades de água e declividade favorável há por 
consequência grande potencial de geração de energia hidrelétrica, e o fato de o fluxo se manter 
contínuo, faz desta forma de geração energética uma das principais na matriz energética brasileira, já 
que o país possui regiões com grandes volumes de água, o que por consequência faz com que haja 
geração de energia durante o ano todo. 
Este trabalho abordará sobre a Energia Hidrelétrica, visando conceituar seu funcionamentos, 
suas vantagens e desvantagens, as exigências e especificações para a sua produção, sua história, 
destacando também as principais usinas no país e também falaremos sobre as Usinas Maremotrizes. 
 
2. HISTÓRIA 
 
Desde os tempos antigos a água tem sido utilizada como fonte de energia para mover 
moinhos que produziam farinha de grãos. É possível que os primeiros moinhos tenham surgido por 
volta do século IV A.C. 
No final do século XIX, o gerador elétrico foi desenvolvido podendo ser acoplado com a 
hidráulica. 
Em 1878, foi desenvolvido o primeiro plano de energia hidrelétrica do mundo em Cragside, 
em Northumberland, Inglaterra por William Armstrong. Foi usado para alimentar uma única lâmpada 
de arco em sua galeria de arte. 
A fábrica da Rua Vulcan, primeira usina hidrelétrica de Thomas Edison, entrou em operação 
em 30 de setembro de 1882. É considerada a primeira central hidrelétrica para servir um sistema de 
clientes privados e comerciais da América do Norte. Assim como uma das primeiras do mundo. 
Localizada em Appleton nos Estados Unidos, tinha uma produção de 12,5 quilowatts. 
Graças às águas do Rio Paraibuna, que atravessa a Zona da Mata mineira e deságua no 
litoral fluminense, foi possível produzir energia hidrelétrica pela primeira vez na América Latina. 
A usina levantada às margens do Paraibuna acelerou o processo de desenvolvimento da 
técnica no Brasil, que passou a olhar para seus rios como fonte de uma riqueza que iria além da 
pesca e mobilidade. 
A iniciativa da construção da primeira usina hidrelétrica do continente partiu do industrial 
mineiro Bernardo Mascarenhas, que, com objetivo de ampliar sua produção de tecidos, buscou por 
vários anos uma forma mais moderna e prática de movimentar os teares de sua empresa têxtil. Em 
1878, depois de visitar a Exposição Universal de Paris, onde se encontrou com empresários de 
outros países e ficou conhecendo pesquisas e novidades tecnológicas desenvolvidas no exterior, 
Mascarenhas resolveu apostar na energia dos rios com forma de gerar energia. 
 
3. FUNCIONAMENTO 
 
Primeiramente é necessário integrar a vazão do rio, a quantidade de água disponível em 
determinado período de tempo e os desníveis do relevo, sejam eles naturais, como as quedas 
d’água, ou criados artificialmente. 
A estrutura da usina é composta, basicamente, por barragem, sistema de captação e adução 
de água, casa de força e vertedouro, que funcionam em conjunto e de maneira integrada. 
A barragem tem por objetivo interromper o curso normal do rio e permitir a formação do 
reservatório. Além de “estocar” a água, esses reservatórios têm outras funções: permitem a formação 
do desnível necessário para a configuração da energia hidráulica, a captação da água em volume 
adequado e a regularização da vazão dos rios em períodos de chuva ou estiagem. 
Algumas usinas hidroelétricas são chamadas “a fio d’água”, ou seja, próximas à superfície e 
utilizam turbinas que aproveitam a velocidade do rio para gerar energia. Essas usinas fio d’água 
reduzem as áreas de alagamento e não formam reservatórios para estocar a água ou seja, a 
ausência de reservatório diminui a capacidade de armazenamento de água, única maneira de poupar 
energia elétrica para os períodos de seca. 
Os sistemas de captação e adução são formados por túneis, canais ou condutos metálicos 
que têm a função de levar a água até a casa de força. É nesta instalação que estão as turbinas, 
formadas por uma série de pás ligadas a um eixo conectado ao gerador. 
Durante o seu movimento giratório, as turbinas convertem a energia cinética (do movimento 
da água) em energia elétrica por meio dos geradores que produzirão a eletricidade. Depois de passar 
pela turbina, a água é restituída ao leito natural do rio pelo canal de fuga. 
Por último, há o vertedouro. Sua função é permitir a saída da água sempre que os níveis do 
reservatório ultrapassam os limites recomendados. Uma das razões para a sua abertura é o excesso 
de vazão ou de chuva. Outra é a existência de água em quantidade maior que a necessária para o 
armazenamento ou a geração de energia. Em períodos de chuva, o processo de abertura de 
vertedouros busca evitar enchentes na região de entorno da usina. 
 
4. EXIGÊNCIAS 
 
As usinas hidrelétricas exigem altos investimentos, que envolvem tanto a construção e os 
equipamentos, quanto o desvio do rio, a formação do reservatório e a instalação do sistema de 
transmissão. 
Além disso, outras decisões impactam diretamente no custo e na produtividade da usina: 
potência ou capacidade instalada, tipo de turbina empregada, tipo de barragem e tamanho do 
reservatório. 
Assim, a altura da queda d’água e a vazão dependem do local de construção, que determina 
a dimensão do sistema de transmissão, a partir da distância entre a usina e os centros de consumo. 
Por sua vez, o potencial hidráulico do rio somado ao tipo de turbina, barragem e reservatório 
determinam a capacidade instalada da usina. 
 
5. ESPECIFICAÇÕES 
 
As usinas localizadas na cabeceira dos rios, em locais com altas quedas d’água, podem 
operar com reservatórios de acumulação, que permitem a concentração de grande quantidade de 
água e funcionam como estoques a serem utilizados em períodos de estiagem. 
Além disso, como o aproveitamento hidráulico se dá em vários pontos ao longo do curso do 
rio, as usinas situadas a montante podem controlar o fluxo de água e integrar as operações do 
conjunto de usinas. 
As usinas que não possuem reservatório de acumulação, geram energia de acordo
com o 
fluxo de água do rio, com mínimo ou nenhum acúmulo do recurso hídrico, conhecidas como usinas a 
fio d’água. 
 
6. PRINCIPAIS USINAS NO BRASIL 
 
De acordo com o estudo feito pela Aneel em 2012, essas são as principais e as maiores 
usinas hidrelétricas no país: 
 
- ​Usina Hidrelétrica de Tucuruí​: localizada no rio Tocantins, no município de Tucuruí (estado do 
Pará). Possui capacidade de geração de energia elétrica de 8.340 MW. Foi construída entre 1976 e 
1984, sendo propriedade da Eletronorte. 
 
- ​Usina Hidrelétrica de Itaipu (Binacional): esta usina brasileira e paraguaia está localizada no 
município Foz do Iguaçu, fronteira com o Paraguai. Instalada no rio Paraná, a parte brasileira possui 
capacidade de 7.000 MW. Sua inauguração ocorreu em 5 de maio de 1984. 
 
- ​Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira​: instalada no rio Paraná, esta usina localiza-se na fronteira 
entre os estados de São Paulo (município de Ilha Solteira) e Mato Grosso do Sul (município de 
Selvíria). Sua capacidade de geração de energia elétrica é de 3.440 MW. Foi inaugurada em 1973, 
sendo de propriedade da CESP. 
 
- ​Usina Hidrelétrica de Xingó​: localizada entre os estados de Alagoas e Sergipe, foi inaugurada em 
1984. Instalada no rio São Francisco, sua capacidade é de 3.162 MW. 
 
- ​Usina Hidrelétrica de Paulo Afonso​: localizada no município de Paulo Afonso (Bahia), possui 
capacidade de geração de 3.985 MW. Instalada no rio São Francisco, foi construída entre os anos de 
1954 e 1979. É de propriedade da CHESF. 
 
- ​Usina Hidrelétrica de Jirau​: localizada no município de Porto Velho (Rondônia). Foi inaugurada 
em 2012, possuindo capacidade de geração de 3.750 MW. Está instalada no rio Madeira. 
 
- ​Usina Hidrelétrica de Santo Antônio​: instalada no rio Madeira, no município de Porto Velho 
(Rondônia). Inaugurada em março de 2012, possui capacidade de 3.568 MW. A operação da usina e 
a distribuição da energia são de responsabilidade da Eletronorte. 
 
- ​Usina Hidrelétrica de Belo Monte​: inaugurada em maio de 2016, está instalada no rio Xingu, 
próxima a cidade de Altamira (região norte do Pará). Possui capacidade de geração de 11.230 MW. 
Ainda está em construção, sendo que a finalização ocorrerá em 2019 (previsão). 
 
7. USINAS MAREMOTRIZES 
 
Os mares constituem uma fonte energética bastante promissora e, portanto, sua exploração 
não é recente. Registros históricos apontam o uso de moinhos movidos a marés (ou maremotrizes) 
por habitantes da costa do Atlântico Norte até, pelo menos, durante o início da Idade Média. 
Atualmente, a energia proveniente dos mares tem sido explorada principalmente para a geração de 
eletricidade. Estima-se que o potencial energético global seja da ordem de 500 a 1.000 TWh/ano. 
Embora seja um valor significativo, apenas alguns poucos lugares do mundo possuem amplitudes de 
marés significativas, além de outras condições geográficas adequadas a este tipo de exploração. 
Uma das principais formas de exploração da energia das marés é através do uso de turbinas 
instaladas em barragens. Desta forma, as marés criam um desnível suficientemente elevado entre os 
lados da barragem, de modo que as turbinas sejam acionadas. Em outras palavras: trata-se 
basicamente do mesmo princípio utilizado em usinas hidrelétricas convencionais. 
 
8. IMPACTOS AMBIENTAIS 
 
As usinas hidrelétricas tem um grande custo de implantação, fazendo delas objetos de 
muitos estudos prévios à implantação, já que erros de projeção podem gerar grandes prejuízos, e a 
desativação de uma usina hidrelétrica possui também custos elevados. 
Um dos maiores problemas encontrados na implantação de uma usina deste tipo, está 
relacionado ao meio. Este tipo de empreendimento causa impactos graves ao ambiente, podendo 
infligir danos para a fauna e flora de uma região, causando algumas vezes ainda a alteração de 
ecossistemas inteiros, não contabilizando ainda a necessidade de muitas vezes deslocar populações 
inteiras. 
Um problema encontrado na implantação de uma usina deste tipo é encontrar um ponto onde 
as características geográficas permitam um grande potencial energético para o curso hídrico, e uma 
menor área impactada, o que raramente é possível de se encontrar, já que o potencial está 
relacionado à altura da coluna de água no reservatório. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
NETO, Pedro Bezerra Leita et al. Exploração de energia maremotriz para geração de eletrecidade: 
aspectos básicos e principais tendências. Ingeniare, Chile, Vol.19, páginas 219-222. Fevereiro, 2011 
 
JÚNIOR, Alvaro Mari et al. Vantagens e desvantagens da energia hidráulica. Acta Iguazu, Cascavel, 
Volume 02, Número 4, páginas 20-28, 2013 
 
ATLAS DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL, Brasília. Agência Nacional de Energia Elétrica,2008, 
3. ed. 
 
AMARAL, Bianca Mesquita. Modelos VARX para a Geração de Cenários de Vento e Vazão Aplicados 
à Comercialização de Energia. 2011.155 folhas. Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade 
Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Elétrica, 2011. 
 
Principais Usinas Hidrelétricas do Brasil. Disponível em: 
<https://www.suapesquisa.com/energia/principais_hidreletricas_brasil.htm> Acesso em: 10 de junho 
de 2018 
 
MARCELO DA FONSECA. Primeira hidrelétrica do país foi construída em Minas há mais de 100 
anos. Estado de Minas. Belo Horizonte, 18/05/2013. Disponível em: 
<https://www.em.com.br/app/noticia/gerais/2013/05/18/interna_gerais,389704/primeira-hidreletrica-do
-pais-foi-construida-em-minas-ha-mais-de-100-anos.shtml> Acesso em 10 de junho de 2018.