6 5GECT Térmica

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Geração térmica e 
renovável
Prof. Francisco Daniel
Slide 6
Termoelétricas
Atualidades - BIG - Banco de Informações 
de Geração
 Fontes de Energia Exploradas no Brasil
 Atualmente no Brasil há investimentos na 
utilização das seguintes fontes de energia:
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/FontesEnergia.asp
Atualidades - BIG - Banco de Informações de Geração
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/FontesEnergia.asp
Resumo da Situação Atual dos Empreendimentos
Fonte de Energia Situação
Potência Associada 
(kW)
87 empreendimento(s) de fonte Eólica Construção não iniciada 1.882.110
130 empreendimento(s) de fonte Eólica Construção 2.912.650
510 empreendimento(s) de fonte Eólica Operação 12.509.743
38 empreendimento(s) de fonte Fotovoltaica Construção não iniciada 908.291
26 empreendimento(s) de fonte Fotovoltaica Construção 719.620
86 empreendimento(s) de fonte Fotovoltaica Operação 1.051.602
136 empreendimento(s) de fonte Hidrelétrica Construção não iniciada 2.385.100
38 empreendimento(s) de fonte Hidrelétrica Construção 1.550.678
1315 empreendimento(s) de fonte Hidrelétrica Operação 101.283.561
1 empreendimento(s) de fonte Maré Operação 50
116 empreendimento(s) de fonte Termelétrica Construção não iniciada 3.435.867
28 empreendimento(s) de fonte Termelétrica Construção 4.293.244
3003 empreendimento(s) de fonte Termelétrica Operação 43.338.160
Atualidades - BIG - Banco de Informações de Geração
http://www2.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/FontesEnergia.asp
Resumo da Situação Atual dos Empreendimentos
Fonte de Energia Situação
Potência Associada 
(kW)
116 empreendimento(s) de fonte Termelétrica Construção não iniciada 3.435.867
28 empreendimento(s) de fonte Termelétrica Construção 4.293.244
3003 empreendimento(s) de fonte Termelétrica Operação 43.338.160
5GECT Geração de Energia Térmica e Renovável
Data Título Conteúdo
15/03
6. Centrais 
termoelétricas
7. Energia 
nuclear
6
- Princípio de funcionamento;
- Principais combustíveis utilizados (gás natural, petróleo e derivados, carvão
mineral, biomassa; solar;
- Poluição;
- Tipos, configurações, desempenho, custos e rendimentos;
- Impactos ambientais
7
- Combustível e seu tratamento;
- Principio de funcionamento;
- Acordo nuclear brasileiro;
- Centrais nucleares no Brasil;
- Programa nacional;
- Custos e impactos ambientais;
- Ambiente atual para a energia nuclear no Brasil e no Mundo.
Termoeletricidade
 É o conjunto de todos os fenômenos originados
através de variações de temperatura.
 Usinas Termelétricas são máquinas térmicas
 As usinas Termelétricas são responsáveis ainda
hoje por cerca de 90% da energia elétrica
fornecida a todo o mundo.
 No Brasil, as usinas Termelétricas são
responsáveis por cerca de 5% da energia elétrica
gerada.
[5]
•Fontes: de energia para Usinas Termoelétricas: derivados de 
petróleo, carvão mineral, gás natural, biomassa (ênfase no bagaço 
de cana)
[5]
Termoeletricidade
 Conversão da energia de um combustível em energia 
elétrica.
 Fornalha onde é queimado o combustível (Brasil: gás natural -
fonte não renovável, caldeira onde é produzido o vapor.
 Vapor gira a turbina que está interligada ao eixo do gerador
 Gerador girando gera a eletricidade.
 6% dessa energia é perdida na transmissão e distribuição.
Usina Termoelétrica
Formada por um conjunto de equipamentos adequadamente dispostos, que têm por finalidade
produzir energia elétrica a partir de energia térmica e através da reação de combustão (queima
de combustíveis).
Os principais equipamentos são:
- Turbina 
- Gerador
- Transformador
-Linhas de conexão
Combustíveis usados em Usinas
Termelétricas convencionais:
- Carvão
- Óleo
- Gás Natural 
[5]
Processo de Geração de Energia Elétrica a partir do calor 
da queima do carvão mineral
[5]
Vantagens:
•Pode ser construída próximo ou junto aos locais de consumo, implicando em
economia nos custos de implantação;
•O carvão mineral, usado como matéria-prima, tem fácil extração, custo 
moderado por ser cotado em moeda nacional e questões ambientais 
equacionadas.
Desvantagens:
•Elevados gastos com combustíveis e sua manutenção;
•Dependendo do combustível, impactos ambientais como: poluição do ar, 
aquecimento das águas, o impacto da construção de estradas para o 
abastecimento de combustível da usina, agravamento do efeito estufa, chuva 
ácida, etc.
Vantagens e Desvantagens
[5]
5GECT Geração de Energia Térmica e Renovável
Data Título Conteúdo
15/03
6. Centrais 
termoelétricas
7. Energia 
nuclear
6
- Princípio de funcionamento;
- Principais combustíveis utilizados (gás natural, petróleo e derivados, carvão
mineral, biomassa; solar;
- Poluição;
- Tipos, configurações, desempenho, custos e rendimentos;
- Impactos ambientais
7
- Combustível e seu tratamento;
- Principio de funcionamento;
- Acordo nuclear brasileiro;
- Centrais nucleares no Brasil;
- Programa nacional;
- Custos e impactos ambientais;
- Ambiente atual para a energia nuclear no Brasil e no Mundo.
Planejamento da Operação Termoelétrica
[3]
Combustíveis 
[3]
Combustíveis 
[3]
Combustíveis 
[4]
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Data Título Conteúdo
15/03
6. Centrais 
termoelétricas
7. Energia 
nuclear
6
- Princípio de funcionamento;
- Principais combustíveis utilizados (gás natural, petróleo e derivados, carvão
mineral, biomassa; solar;
- Poluição;
- Tipos, configurações, desempenho, custos e rendimentos;
- Impactos ambientais
7
- Combustível e seu tratamento;
- Principio de funcionamento;
- Acordo nuclear brasileiro;
- Centrais nucleares no Brasil;
- Programa nacional;
- Custos e impactos ambientais;
- Ambiente atual para a energia nuclear no Brasil e no Mundo.
A implementação dos projetos de Termoelétricas - enfrentam problemas
comuns aos grandes empreendimentos :
• a demora de até três anos na obtenção das licenças ambientais que 
permitem o início da obra;
As dificuldades nas emissões de Licenças para Termelétricas:
• Falta de pessoal para análise de projetos;
• Alta demanda para análise (vários projetos de diferentes 
empreendimentos);
• As localizações geralmente são próximas as zonas urbanas, onde o limite 
de poluição de ar já esta próximo dos limites exigidos.
Licenças Ambientais
[5]
 Os principais problemas ambientais na implantação de UTE's
estão relacionados ao uso da água e à deterioração da qualidade 
do ar devido à emissão de poluentes na atmosfera.
 A quantidade de água captada dos rios, lagos ou reservatórios 
para o sistema de resfriamento (necessário para a condensação 
do vapor de exaustão das turbinas);
 A qualidade do ar desses grandes centros industriais já estão
comprometidas e a geração termelétrica utilizando combustíveis
fósseis está associada a problemas de poluição local e regional
como chuva ácida.
[5]
ASPECTOS AMBIENTAIS 
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Data Título Conteúdo
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6. Centrais 
termoelétricas
7. Energia 
nuclear
6
- Princípio de funcionamento;
- Principais combustíveis utilizados (gás natural, petróleo e derivados, carvão
mineral, biomassa; solar;
- Poluição;
- Tipos, configurações, desempenho, custos e rendimentos;
- Impactos ambientais
7
- Combustível e seu tratamento;
- Principio de funcionamento;
- Acordo nuclear brasileiro;
- Centrais nucleares no Brasil;
- Programa nacional;
- Custos e impactos ambientais;
- Ambiente atual para a energia nuclear no Brasil e no Mundo.
[3]Vídeo
 Usina termoelétrica em miniatura.
 https://www.youtube.com/watch?v=pvqHE8o0ong
[3]
Caldeira
https://www.youtube.com/watch?v=6O_wwGXFVwY
Princípio de funcionamento
https://www.youtube.com/watch?v=DcMqQfcUp1Y
[3]
Turbina
https://www.youtube.com/watch?v=VbFFxtdLdxk
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[1]
Máquina térmica:
dispositivo que, operando segundo um
- ciclo termodinâmico, realiza um
- trabalho líquido positivo a custa da
- transferência de calor de um corpo
em temperatura elevado a Para um
corpo em temperatura baixa.
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[1]
Substância ou fluido de trabalho:
Substância para a qual o calor é cedido.
Eficiência térmica de uma máquina
térmica:
Razão entre o trabalho efetuado e o calor
absorvido de uma fonte a alta temperatura
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[1]
Substância ou fluido de trabalho:
Substância para a qual o calor é cedido.
Eficiência térmica de uma máquina
térmica:
Razão entre o trabalho efetuado e o calor
absorvido de uma fonte a alta temperatura
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[1]
Segunda lei da termodinâmica:
Dois enunciados
- Kelvin-Plank
- Claussius
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[1]
Segunda lei da termodinâmica:
- Kelvin-Plank
1 – É impossível construir uma máquina
térmica que opere num ciclo que receba
uma dada quantidade de calor de um corpo
em alta temperatura e produza uma
quantidade equivalente de trabalho.
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[1]
Segunda lei da termodinâmica:
- Kelvin-Plank
2 – O trabalho pode ser realizado pela
transferência de calor somente se dois
níveis de temperatura estiverem
envolvidos.
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[1]
Segunda lei da termodinâmica:
- Clausius
1 - É impossível transferir calor de um
reservatório térmico frio para outro quente,
sem haver outros efeitos além dessa
transferência.
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[1]
Segunda lei da termodinâmica:
- Clausius
2 – É impossível construir um refrigerador
que opere sem receber trabalho.
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[1]
Segunda lei da termodinâmica:
- Os dois enunciados são equivalentes
- O máximo rendimento possível é dado pelo
ciclo de Carnot.
- Ciclo teórico no qual todos os processos são
reversíveis.
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[1]
Segunda lei da termodinâmica:
- Ciclo reversível
- É definido como aquele que tendo ocorrido,
pode ser invertido sem deixar vestígios no
sistema e no meio.
Este ciclo seria composto de quatro processos, 
independente da substância:
• Uma expansão isotérmica reversível. O 
sistema recebe uma quantidade de calor da 
fonte de aquecimento (L-M)
• Uma expansão adiabática reversível. O 
sistema não troca calor com as fontes térmicas 
(M-N)
• Uma compressão isotérmica reversível. O 
sistema cede calor para a fonte de 
resfriamento (N-O)
• Uma compressão adiabática reversível. O 
sistema não troca calor com as fontes térmicas 
(O-L)
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Ciclo de Carnot
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/ciclodecarnot.php
Numa máquina de Carnot, a quantidade de calor que é fornecida pela 
fonte de aquecimento e a quantidade cedida à fonte de resfriamento 
são proporcionais às suas temperaturas absolutas, assim:
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Ciclo de Carnot
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/ciclodecarnot.php
Assim, o rendimento de uma máquina de Carnot 
é:
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Ciclo de Carnot
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/ciclodecarnot.php
Sendo:
= temperatura absoluta da fonte de resfriamento
= temperatura absoluta da fonte de aquecimento
Logo:
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Ciclo de Carnot
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/ciclodecarnot.php
Com isto se conclui que
para que haja 100% de rendimento,
todo o calor vindo da fonte de aquecimento deverá ser
transformado em trabalho,
pois a temperatura absoluta da fonte de resfriamento
deverá ser 0K.
Partindo daí conclui-se que o zero absoluto não é
possível para um sistema físico.
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Ciclo de Carnot
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/ciclodecarnot.php
Exemplo:
Qual o rendimento
máximo teórico de uma
máquina à vapor, cujo
fluido entra a 560ºC e
abandona o ciclo a
200ºC?
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Maquinas térmicas
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/2leidatermodinamica.php
Chamamos máquina térmica o dispositivo que, utilizando duas fontes térmicas, 
faz com que a energia térmica se converta em energia mecânica (trabalho).
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Maquinas térmicas
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/2leidatermodinamica.php
A fonte térmica fornece uma quantidade de calor (Q1) 
que no dispositivo transforma-se em trabalho () 
mais uma quantidade de calor que não é capaz de ser utilizado como trabalho (Q2)
Assim é válido que: .
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Maquinas térmicas
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Termodinamica/2leidatermodinamica.php
Utiliza-se o valor absolutos das
quantidade de calor pois, em uma
máquina que tem como objetivo o
resfriamento, por exemplo, estes
valores serão negativos.
Neste caso, o fluxo de calor
acontece da temperatura menor
para o a maior.
Mas conforme a 2ª Lei da
Termodinâmica, este fluxo não
acontece espontaneamente, logo é
necessário que haja um trabalho
externo, assim:
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Ciclos motores
[1]
Ciclo aberto:
O fluido de trabalho
não passa por um ciclo termodinâmico.
No fim do processo o fluido tem uma composição
diferente ou está num estado diferente do inicial.
Ex
- motor de combustão interna
- Turbina a gás
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Ciclos motores
[1]
Ciclo fechado:
O fluido de trabalho sofre uma série de processos e
finalmente retorna ao estado inicial.
Ex
- Unidade motora de vapor.
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Turbina a vapor
[1]
análise de sistemas térmicos - UTFPR
Aula_3_Ciclos_Potencia_Parte_II
Também chamado de 
motor a combustão 
externa, porque o 
calor é transferido dos 
produtos da 
combustão ao fluido 
de trabalho.
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
Ciclos motores padrão de ar
- BRAYTON
- Representa o ciclo ideal para a turbina a gás simples
http://makeagif.com/WjCD4y
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento ecom reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABj9UAF/motores-ciclo-diesel-ciclo-otto-dois-tempos-quatro-tempos?part=2[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
[2]
2.2 - Turbina térmica sem reaquecimento e com reaquecimento;
http://pt.slideshare.net/botilio/ciclo-de-brayton-29980881
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Data Título Conteúdo
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6. Centrais 
termoelétricas
7. Energia 
nuclear
6
- Princípio de funcionamento;
- Principais combustíveis utilizados (gás natural, petróleo e derivados, carvão
mineral, biomassa; solar;
- Poluição;
- Tipos, configurações, desempenho, custos e rendimentos;
- Impactos ambientais
7
- Combustível e seu tratamento;
- Principio de funcionamento;
- Acordo nuclear brasileiro;
- Centrais nucleares no Brasil;
- Programa nacional;
- Custos e impactos ambientais;
- Ambiente atual para a energia nuclear no Brasil e no Mundo.
http://www.ufjf.br/engsanitariaeambiental/files/2014/02/TFC-SILAS-FINAL.pdf
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6. Centrais 
termoelétricas
7. Energia 
nuclear
6
- Princípio de funcionamento;
- Principais combustíveis utilizados (gás natural, petróleo e derivados, carvão
mineral, biomassa; solar;
- Poluição;
- Tipos, configurações, desempenho, custos e rendimentos;
- Impactos ambientais
7
- Combustível e seu tratamento;
- Principio de funcionamento;
- Acordo nuclear brasileiro;
- Centrais nucleares no Brasil;
- Programa nacional;
- Custos e impactos ambientais;
- Ambiente atual para a energia nuclear no Brasil e no Mundo.
Vídeos
 Termoelétrica
 Grupo EBX: Termelétricas Pecém - tecnologia de última geração
 https://www.youtube.com/watch?v=E2YYyebdiio
 Térmmica biomassa
 https://www.youtube.com/watch?v=dDkU1U5jVuM
Referências
 [1] Yanko Marcius de Alencar Xavier; Patrícia Borba Vilar Guimarães. O DIREITO DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS 
2009.
 [2] As políticas energéticas e a regulamentação do marco legal do mercado brasileiro de energia renovável. 
Elbia Melo.
 [3] GERAÇÃO TERMÉLETRICA Parte I de III. Prof. Clodomiro Unsihuay Vila
 [4] PEA 2200
 Energia, Meio Ambiente e Sustentabilidade. Profa. Eliane Fadigas. Prof. Alberto Bianchi. Aula 7 – Usinas 
termelétricas
 [5] Universo. Curso: Engenharia de Produção. Disciplina: Fontes Alternativas de Energia. Professora: Ana 
Paula Diniz. Usina Termoelétrica
Bibliografia complementar
PETRUZELLA, Frank D. Motores elétricos e acionamentos. Porto Alegre: Bookman, 
2014.
SANTOS, Nelson Oliveira dos. Termodinâmica aplicadas as termelétricas. São 
Paulo: Interciência, 2006.
TOLMASQUIM, M.T. Geração de energia elétrica no Brasil. São Paulo: Interciência, 
2005.
VASCONCELLOS, G.F. Biomassa: a eterna energia do futuro. São Paulo: Senac, 
2002.
VILLALVA, Marcelo G.; GAZOLI, Jonas R. Energia solar fotovoltaica: conceitos e 
aplicações: sistemas isolados e conectados à rede. São Paulo: Érica, 2012.