Engenharia Elétrica - Slides de Apresentação - Geração de Energia Elétrica - Usina Hidrelétrica - UHE Belo Monte

Prévia do material em texto

GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
1
USINAS HIDRELÉTRICAS 
INTRODUÇÃO
O uso da energia hidráulica não é uma idéia
nova. Já na Antiguidade rodas d’água de 
madeira foram utilizadas para converter a 
energia cinética em energia mecânica, 
particularmente para o bombeamento de 
água e moagem de grãos. Contudo, apenas no 
final do século XIX foi construída a primeira
usina hidrelétrica para produção de 
eletricidade. [1]
2
FIGURA 1 - ILUSTRAÇÃO DE UMA RODA D'ÁGUA. [2]
USINAS HIDRELÉTRICAS 
POTENCIAL ELÉTRICO BRASILEIRO
3
Abaixo apresentamos uma ranking de eficiência energética das dez maiores usinas do país
em 2013:
INFOGRÁFICO 1 - A BATALHA DE BELO MONTE: UM PROJETO DE R$ 30 BILHÕES. [3]
USINAS HIDRELÉTRICAS
DEFINIÇÃO DE USINA HIDRELÉTRICA 
Usina hidrelétrica, ou central 
hidroelétrica, é um complexo de projetos de 
engenharia civil, elétrica, energia e mecânica, 
compreendendo as áreas de hidráulica, estruturas
de concreto, geotécnica, geológica, de tecnologia
do concreto, de computação, de controle, de 
automação, ambiental, florestal, de solos, de 
fundações, de materiais, de montagem
eletromecânica, etc. Um conjunto de obra e 
equipamentos, que tem por finalidade produzir
energia elétrica através do aproveitamento do 
potencial hidráulico existente em um rio. [4]
4
FIGURA 2 - USINA HIDRELÉTRICA. [5]
USINAS HIDRELÉTRICAS
UHE BELO MONTE
O Brasil possui a matriz energética mais limpa e 
renovável do planeta e a Usina Hidrelétrica Belo 
Monte, instalada no rio Xingu, no Pará, contribui 
para este resultado. Com capacidade instalada de 
11.233,1 MW e quantidade média de geração de 
energia de 4.571 MW, Belo Monte se firma como 
a maior hidrelétrica 100% brasileira. [6]
5
IMAGEM 1 - CASA DE FORÇA PRINCIPAL. [6]
USINAS HIDRELÉTRICAS
UHE BELO MONTE
O Brasil possui a matriz energética mais limpa e 
renovável do planeta e a Usina Hidrelétrica Belo 
Monte, instalada no rio Xingu, no Pará, contribui 
para este resultado. Com capacidade instalada de 
11.233,1 MW e quantidade média de geração de 
energia de 4.571 MW, Belo Monte se firma como 
a maior hidrelétrica 100% brasileira. [6]
6
IMAGEM 2 - CASA DE FORÇA AUXILIAR - PIMENTAL. [6]
USINAS HIDRELÉTRICAS
UHE BELO MONTE
O Brasil possui a matriz energética mais limpa e 
renovável do planeta e a Usina Hidrelétrica Belo 
Monte, instalada no rio Xingu, no Pará, contribui 
para este resultado. Com capacidade instalada de 
11.233,1 MW e quantidade média de geração de 
energia de 4.571 MW, Belo Monte se firma como 
a maior hidrelétrica 100% brasileira. [6]
7
IMAGEM 3 – SISTEMA DE TRANSPOSIÇÃO DE PEIXES. [6]
USINAS HIDRELÉTRICAS
UHE BELO MONTE
O Brasil possui a matriz energética mais limpa e 
renovável do planeta e a Usina Hidrelétrica Belo 
Monte, instalada no rio Xingu, no Pará, contribui 
para este resultado. Com capacidade instalada de 
11.233,1 MW e quantidade média de geração de 
energia de 4.571 MW, Belo Monte se firma como 
a maior hidrelétrica 100% brasileira. [6]
8
IMAGEM 4 – SISTEMA DE TRANSPOSIÇÃO DE EMBARCAÇÕES. [6]
USINAS HIDRELÉTRICAS
UHE BELO MONTE
O Brasil possui a matriz energética mais limpa e 
renovável do planeta e a Usina Hidrelétrica Belo 
Monte, instalada no rio Xingu, no Pará, contribui 
para este resultado. Com capacidade instalada de 
11.233,1 MW e quantidade média de geração de 
energia de 4.571 MW, Belo Monte se firma como 
a maior hidrelétrica 100% brasileira. [6]
9
IMAGEM 5 – CANAL DE DERIVAÇÃO. [6]
USINAS HIDRELÉTRICAS
UHE BELO MONTE
10
INFOGRÁFICO 2 - UM COLOSSO NA AMAZÔNIA: A MAIOR USINA 100% BRASILEIRA. [7]
USINAS HIDRELÉTRICAS
TURBINAS
1. PELTON: Essa turbina utiliza a impulsão causada pelos jatos
d'água de alta pressão que saem dos bicos injetores em direção as 
"pás" da turbina. 
2. KAPLAN: Essa turbina funciona com o rotor imerso na corrente
de água que vem da tubulação forçada para sair no canal de fuga. 
3. FRANCIS: Esse modelo de turbina é utilizada em quedas
médias, de até 600m, e vazões elevadas. Suas características
hidráulicas especiais permitem fabrica unidades compactas de alta
velocidade, até as potências mais elevadas. 
4. BULBO: A maior eficiência em cargas máximas, além da maior 
capacidade de vazão das turbinas bulbo e poço proporcionam 
maiores vantagens em comparação com as turbinas Kaplan verticais. 
Na avaliação geral de um projeto de baixa queda (até 30 m), a 
aplicação de uma turbina bulbo/poço permite alcançar uma maior 
produção anual de energia, além de custos relativos de fabricação 
mais baixos.[8]
11
IMAGEM 6 - TURBINA PELTON - VOITH [9]
IMAGEM 8 - TURBINA FRANCIS - VOITH [11] IMAGEM 7 - TURBINA KAPLAN - VOITH [10]
IMAGEM 9 - TURBINA BULBO / POÇO - VOITH [12]
USINAS HIDRELÉTRICAS 12
FIGURA 3 - COMPONENTES DE UMA USINA HIDRELÉTRICA [13]
FUNCIONAMENTO DE TURBINAS
USINAS HIDRELÉTRICAS
GERADORES
Geradores Síncronos ou Alternadores:
Para geração de eletricidade, máquinas síncronas são
mais utilizadas, devido a facilidade no controle de 
potências ativa, reativa, frequência e tensão. No 
entanto, a sua utilização requer alto custo de instalação
e manutenção. Podem ser utilizados em centrais
elétricas de grande porte, tanto hidrelétricas como
térmicas, sendo o gerador de corrente alternada mais 
usual. Também podem ser utilizados como geradores
em aplicações de baixa potência. [14]
13
Geradores Assíncronos ou Geradores de Indução: 
Para produção de baixa tensão utiliza-se máquinas
assíncronas por serem mais simples de instalar e mais 
baratas. No entanto, esse tipo de gerador absorve
potência reativa da rede, e para resolver isso utiliza-se 
fonte de compensação o fator de potencia, como banco 
de condensadores. 
A montagem dessa máquina é simples, pois sua
estrutura consiste em estator e rotor. [14]
USINAS HIDRELÉTRICAS
GERADORES SÍNCRONO E ASSÍNCRONO 
14
FIGURA 5 - GERADOR SÍNCRONO [15]
FIGURA 6 - GERADOR ASSÍNCRONO [16]
USINAS HIDRELÉTRICAS 
CASA DE FORÇA
15
IMAGEM 10 - ENERGIA E SUSTENTABILIDADE: ITAIPU VAI PASSAR POR ATUALIZAÇÃO TECNOLÓGICA DE UMA DÉCADA E R$ 1,5 BI. [17]
USINAS HIDRELÉTRICAS 
VERTEDOURO
16
IMAGEM 11 - USINA DE ITAIPU: CENA RARA: ABERTURA DE TODAS AS 14 COMPORTAS DE ITAIPU. [18]
USINAS HIDRELÉTRICAS 
MEIO AMBIENTE
17
IMAGEM 12 - ÁREA DE CONSTRUÇÃO DA USINA DE BELO MONTE. [3]
USINAS HIDRELÉTRICAS
IMPACTOS AMBIENTAIS E SOCIAIS.
1. Emissão de metano durante a decomposição da 
vegetação submersa nos reservatórios;
2. Assoreamento de rios;
3. Pressão excessiva sobre o solo com condições
desfavoráveis;
4. Retirada de populações ribeirinhas.
18
IMAGEM 13 - VÍTIMA DA USINA DE BELO MONTE, ACARI-ZEBRA SOFRE TAMBÉM 
COM O TRÁFICO DE ANIMAIS. [19]
USINAS HIDRELÉTRICAS
EMISSÃO DE METANO DURANTE A DECOMPOSIÇÃO DA VEGETAÇÃO 
SUBMERSA NOS RESERVATÓRIOS
Ao se criar uma barragem, é necessário submergir uma
grande área. Essa área, que antes era possivelmente
habitada ou abrigava florestas, se torna agora o fundo
de uma represa. Mas aquela vegetação não pode
sobreviver embaixo d'água, pois são árvores que vivem
na atmosfera. Então elas morrem e começam a se 
decompor. Neste processo, liberam gás metano. [20]
19
FIGURA 7 - BARRAGEM DE HIDRELÉTRICA [21]
IMAGEM 14 - AGEPAN FISCALIZOU QUATRO DAS SEIS 
BARRAGENS DE USINAS HIDRELÉTRICAS DE MS. [22]
USINAS HIDRELÉTRICAS
ASSOREAMENTO DE RIOS
Quando uma represa é criada, muitas vezes acontece
uma remoção da vegetação chamada "mata ciliar". Essa 
vegetação é responsável por garantir que a massa de 
terra das extremidades do rio não se precipite para 
dentro dele. Esse fenômeno é chamado assoreamento. 
Nas represas, o assoreamento é muito comum, e pode
causar enchentes inesperadas. Além disso, resíduos e 
outras coisas indesejáveis se depositam no fundo da 
represa e muitas vezes não escoam como escoariam em
um rio. A água se torna ácida, sem oxigênio e não
potável. [20]
20
IMAGEM 15 - Esquema de uma área assoreada, com sedimentos sendo depositados no 
fundo do rio. [24]
USINAS HIDRELÉTRICAS
PRESSÃO EXCESSIVA SOBRE O SOLO COM CONDIÇÕESDESFAVORÁVEIS
Quando um solo é formado, diversas formações
rochosas podem existir abaixo dele. Muitos fatores
colaboram para que determinada formação exista em
determinado local. Mas isso é feito de forma natural. 
Entretanto, ao se inundar uma grande área para criação
de um reservatório, o solo, que não se formou com 
aquela configuração de pressão sobre ele, pode
começar a provocar sismos. [20]
21
IMAGEM 16 - OS TIPOS DE SOLO [25]
USINAS HIDRELÉTRICAS
RETIRADA DE POPULAÇÕES RIBEIRINHAS
A criação de uma barragem implica remover muitas
pessoas da área que será submergida. É necessário um 
grande estudo para evitar, por exemplo, que populações
indígenas saiam de suas terras e percam sua forma de 
sustento, costumes, ou que se percam locais históricos. 
Há relatos de que muitos foram tirados de suas terras e 
não foram indenizados ou foram de forma irrisória. [20]
22
IMAGEM 17 - FUNDO AÇAÍ MELHORA QUALIDADE DE VIDA EM 
COMUNIDADE RIBEIRINHA DA AMAZÔNIA. [26]
USINAS HIDRELÉTRICAS 
TERRAS RARAS (RARE EARTHS) E REE’S
Os REE’s (Rare Earth Elements) são metais que de certa forma são abundantes na terra, mas estão
extremamente espalhados. Em apenas em alguns lugares do planeta eles estão juntos de forma que possam
ser extraídos com uma boa eficiência e de forma economicamente viável. Esses locais são chamados “terras
raras”. [27]
23
USINAS HIDRELÉTRICAS 
TERRAS RARAS (RARE EARTHS) E REE’S
24
GRÁFICO DE PIZZA - PRODUÇÃO DE ELEMENTOS DE TERRAS RARAS POR 
DIFERENTES PAÍSES E UTILIZAÇÃO PARA DIFERENTES APLICAÇÕES EM 20177 
[27]
TABELA 1 - PRODUÇÃO DE ELEMENTOS DE TERRAS RARAS POR 
DIFERENTES PAÍSES E UTILIZAÇÃO PARA DIFERENTES APLICAÇÕES EM 2017 
[27]
USINAS HIDRELÉTRICAS 
TERRAS RARAS (RARE EARTHS) E REE’S
25
8. Gadolínio;
9. Térbio*;
10. Disprósio*;
11. Hólmio;
12. Érbio;
13. Túlio;
14. Itérbio;
15. Lutécio;
16. Escândio;
17. Ítrio.
Os REE’s possuem muitas aplicações, dentre elas,
eles são utilizados em semicondutores, ímãs
permanentes, ligas e placas solares por exemplo.
Os elementos com * são os de vital importância
para as energias alternativas.[27]
Os 17 REE’s são:
1. Lantânio;
2. Cério;
3. Praseodímio*;
4. Neodímio*;
5. Promécio;
6. Samário;
7. Európio;
USINAS HIDRELÉTRICAS 
ESCASSEZ DOS REE’S
26
Por serem de difícil exploração, os REE’s são difíceis de serem conseguidos, portanto são escassos.
Projeções indicam que alguns elementos não estarão mais disponíveis para exploração em menos de 1000
anos e outros em no máximo 2500 [28].
EMISSÕES E RESÍDUOS DA PRODUÇÃO DO CIMENTO
USINAS HIDRELÉTRICAS 
Grande emissão de CO2;
Óxido de enxofre;
Óxido de nitrogênio;
Monóxido de carbono e
Compostos de chumbo. [29] [30]
27
IMAGEM 18 -FORNO DE CIMENTO [31]
USINAS HIDRELÉTRICAS 
EMISSÕES E RESÍDUOS DA PRODUÇÃO DO AÇO
Gás de coqueria, naftaleno, compostos de amônio, 
óleo leve bruto, enxofre e pó de coque. Estes 
resíduos causam graves doenças respiratórias.
Além disso, também são gerados como resíduos:
• Dióxido de enxofre e
• Sulfeto de hidrogênio[32].
28
IMAGEM 19 - PRODUÇÂO DO AÇO [33]
USINAS HIDRELÉTRICAS 
EMISSÕES E RESÍDUOS DA PRODUÇÃO DO COBRE
Poeira de sílica;
Dióxido de enxofre;
Ácido sulfúrico;
Chumbo e cádmio na água das minas [34] [39].
29
IMAGEM 17 - RESÍDUOS DE COBRE [32]
ENGENHARIA É 
FAZER ACONTECER.
Henrique Matheus Alves Pereira
3
0
Natã Rodrigo dos Santos Pereira