FETC_Aula5

Prévia do material em texto

g 
Fontes de Energia e Tecnologia de Conversão 
Prof. Augusto Brasil 
g 
Hidroeletricidade 
HIDRELÉTRICAS 
g Energia Hidráulica 
•Rodas d’água 
•Maré (altura e fluxo) 
•Ondas 
•Térmicas oceânicas 
•... 
g Energia Hidráulica 
1 
saientra
gz
V
hmgz
V
hmWQ
dt
dE

























22
22

mHh
PUH
/
 
2 2
2
1
2
22
























 gz
V
m
Pv
dt
dm
gz
V
m
Pv
dt
dm
dt
dE
2
2
1
2
22
























 gz
VP
gz
VP
dm
dE

Bernoulli 
 - PERDAS 
g Energia Hidráulica 
1 
2 
2
2
1
2
22
























 gz
VP
gz
VP
dm
dE

Bernoulli 
Se não houvesse perda entre 1 e 2: 

























 2
2
22
1
2
11
21
22
z
g
V
g
P
z
g
V
g
P
mgEE

h 
2
221
2
1
mVmghEE 
g Energia Hidráulica 
A energia hidráulica disponível em uma barragem é: 
mghE 
h 
A potência será, portanto: 
 mv
gh
t
m
t
E



Onde m/t é vazão mássica e v/t a vazão volumétrica de água gh
t
v
W


g Energia Hidráulica 
A potência hidráulica disponível em uma barragem é: 
ghvW 
A potência elétrica gerada em uma barragem pode ser escrita: 
ghvkWe 
Onde k é uma constante entre 0 e 1 que depende da eficiência do processo 
g Energia Hidráulica 
A energia hidráulica disponível em um fluxo de água é: 
2
2
1
mVE 
A potência será, portanto: 
 mv
V
t
m
t
E



2
2
1
Onde m/t é vazão mássica e v/t a vazão volumétrica de água 
2
2
1
V
t
v
W


g Energia Hidráulica 
A potência hidráulica disponível em um fluxo de água é: 
 VAv
AVVvW
.
2
1
2
1 32



 
A potência elétrica gerada a partir de um fluxo de água pode ser escrita: 
32 AVkVvkWe   
Onde k é uma constante entre 0 e 1 que depende da eficiência do processo 
g Turbinas hidráulicas 
Classificação: 
 
• Turbinas de ação, ou de impulsão: PELTON, TURGO, BANKI 
 
• Turbinas de reação: FRANCIS, KAPLAN, 
g Turbinas de ação 
PELTON 
TURGO 
BANKI 
g Turbinas de ação 
PELTON 
g Turbinas de ação 
TURGO 
g Turbinas de ação 
BANKI 
g Turbinas de reação 
KAPLAN 
g Turbinas de reação 
FRANCIS 
g 
g 
ghvWe 
g 
ghvWe 
g ENERGIA EÓLICA 
g 
g 
g 
Área = 
4
2D

D 
g 
Energia Cinética = 
22
2
1
2
1
Vvmv 
D 

V
m

v 
g 
Energia 
tempo 
3
2
22
42
1
2
1
2
1
v
D
Avvv
t
V 
 
D 
 Av
t
V
Q 
v 
g 
Energia 
tempo 
3
2
22
42
1
2
1
2
1
v
D
Avvv
t
V 
 
D 
v 
Potência 3
2
3
42
1
2
1
v
D
Av

 
Potência 
m2 
3
2
1
v
g 
g 
• Para uma queda d’água de 15 m e vazão de 0,2 m3/s, deseja-se 
utilizar um sistema cuja eficiência (ou constante da potência hidráulica 
disponível) é de 78%. Qual a potência a ser gerada? 
 
• Para um córrego d’água de 1,5 m/s de velocidade e vazão de 2 m3/s, 
deseja-se utilizar um sistema cuja eficiência (ou constante da potência 
hidráulica disponível) é de 87%. Qual a potência a ser gerada? 
 
 
g 
• Você precisa gerar energia elétrica a uma população onde o consumo 
per capita é de 170 kWh/mês. Suponha que há uma represa próxima 
cuja altura da queda d’água é de 7 m e vazão de 30 m3/s. Deseja-se 
usar um sistema hidrelétrico cuja eficiência é de 90%. Quantos 
habitantes serão atendidos pela hidrelétrica? 
 
• Uma turbina eólica foi instalada no telhado da faculdade. As 
velocidades medidas são apresentadas na tabela. O diâmetro das pás 
da turbina é de 3m e a eficiência de conversão é 56%. Considere a 
massa específica igual a 1,2 kg/m3. Determine a potência gerada 
 
 Vel (km/h) Direção (°) (0° = Norte) 
29,52 206 
70,56 209 
59,04 212 
61,92 220 
59,04 202 
47,16 189 
65,52 201 
39,6 198 
20,52 298 
47,88 269