Energia Hidrelétrica

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ENERGIA HIDRELÉTRICA 
 
Marcos Bantel 
01371581 
Ciências Aeronáuticas 
 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
 A energia é um fator importante para o crescimento e desenvolvimento 
econômico de um país. Atualmente, muitos desafios no desenvolvimento do 
setor de energia ainda precisam ser enfrentados. A escassez de recursos 
naturais , aumento da demanda de energia elétrica e busca por sustentabilidade 
e inovação, motiva a busca de meios hidráulicos de produção de energia. 
 
1.1 O que são turbinas 
 
São classificadas como turbinas aqueles dispositivos nos quais a energia 
é transferida para ou de um fluido que flui continuamente pela ação dinâmica de 
uma ou mais fileiras de pás em movimento. A palavra turbo ou turbinis é de 
origem latina e implica aquilo que gira ou gira. Essencialmente, uma fileira de 
lâminas rotativas, um rotor ou um impulsor altera a entalpia de estagnação do 
fluido que se move através dele, fazendo um trabalho positivo ou negativo, 
dependendo do efeito exigido da máquina. Essas mudanças de entalpia estão 
intimamente ligadas às mudanças de pressão que ocorrem simultaneamente no 
fluido. 
 Duas categorias principais de turbinas são identificadas : 
- Aquelas que absorvem energia para aumentar a pressão ou altura 
manométrica do fluido (ventiladores canalizados, compressores e bombas); 
- Aqueles que produzem energia ao expandir o fluido a uma pressão ou 
altura inferior (turbinas hidráulicas, a vapor e a gás). 
 
 
2 TURBINA HIDRAÚLICA 
 
 Turbinas hidráulicas (Figura 1) são máquinas que produzem energia. 
elétrica a partir da conversão da força e pressão de um fluxo de água . São 
máquinas motrizes que transformam a energia hidráulica em energia mecânica, 
através do torque com o qual o eixo da máquina gira. O fluxo de água através de 
uma turbina é usado no acionamento de um gerador elétrico acoplado 
diretamente ao eixo da turbina. O gerador desenvolve energia elétrica que 
também é conhecido como energia hidrelétrica. 
 Podem ser classificadas pela trajetória da água e pela forma em que a 
energia é transformada ( Tabela 1 & 2 ). 
 
 
 
 
 2 
 
 
 
Figura 1: Tipos de Turbina Hidráulica 
Fonte: Science Direct. Disponível em: < 
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211467X19300240 />. Acesso em: 30 de ago. de 
2021 
Tabela 1 - Classificação quanto à trajetória da água no rotor 
 
Fonte: Geraldo L cio Tiago Filho... [et al.], 2008. 
 
Tabela 2 - Classificação quanto à forma de transformação de energia 
 
Fonte: Geraldo L cio Tiago Filho... [et al.], 2008. 
 
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2.1 Turbinas de Ação (Impulso) : 
 
- A energia potencial hidráulica da queda d’água é toda convertida em 
energia cinética para depois incidir nas pás do rotor e ser convertida em 
energia mecânica rotacional; 
- Transferência de energia ocorre em pressão atmosférica; 
- Adequadas para altas quedas e baixas vazões; 
- Transferência de Energia segue a 2ª Lei de Newton: F = dQ/dt; I = ∆Q; 
 Ex: Turbina Pelton. 
 
2.2 Turbinas de Reação : 
 
- Pouca variação no velocity head (velocidade), grande variação no static 
head (pressão); 
- O rotor é submergido em um redemoinho de água; 
- Ocorre diminuição de pressão a medida que a água atravessa a turbina: 
Pentrada > Psaída; 
- Adequada para baixas quedas e altas vazões; 
- Transferência de Energia segue a 3ª Lei de Newton; 
 
3 CÁLCULO DE ENERGIA PRODUZIDA 
 
 Pelo fato de as usinas movidas pela água serem tão representativas, é 
importante conhecer como é determinado a potência provida por uma usina de 
energia hidrelétrica . A energia hidráulica é medida por duas grandezas: O 
desnível e a Vazão de água. 
 
 As usinas hidrelétricas podem ser classificadas: 
 
- Quanto ao seu tipo de reservatório, sendo de Acumulação ou Fio d’água; 
- Quanto a sua potência . 
 
 A Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) , classifica as usinas de 
acordo com sua capacidade de produção : 
 
- Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH), as quais têm até 1 MW de 
potência 
- Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH), com 1,1 MW a 30 MW de 
potência 
- Usinas Hidrelétricas de Energia (UHE), que têm mais de 30 MW de 
potência. 
 
 
 O desnível é a medida vertical entre o nível do lago da represa formada 
pelo barramento e o nível mais baixo onde a água pode ser devolvida no leito 
natural do rio. 
 A vazão é a água disponível para a movimentação das turbinas. 
 
 Para calcularmos a energia hidráulica utilizamos a seguinte formula: 
Ph = h * Q * g 
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Ph = Potência hidráulica em kW. 
h = Desnível hidráulico. 
Q = Vazão disponível em m3/s 
g = Aceleração da Gravidade = 9,81 m/s2 
 
 Esta é a potência Hidráulica. Para estimarmos a potência hidrelétrica da 
CGH a ser instalada, devemos calcular as perdas inerentes aos sistemas de 
adução, turbinas, geradores, etc. 
 
4 RESOLUÇÃO DA ATIVIDADE PROPOSTA 
 
 
 
 
 
 
DADOS DO PROBLEMA 
 
Altura da queda d'água ( m ) 200,0m 
Gravidade local (m/s2) 9,81m 
Massa de água (kg) 1000 kg 
Rendimento das turbinas (%) 70 
Número de estações 6 
 
1. Cálculo do tempo de escoamento de 1000 kg de água por 200m de queda 
d'água. 
S=S0+V0T+(GT2)/2 
200= (9,81 T2)/2 
T= √2 X 200/9,81 
T= 6,38 s 
 
2. Definição de Potência : quantidade de energia concedida ou consumida 
por unidade de tempo. Variação de enrgia Energia / tempo ; E/∆t ( watts) 
Potência em KW = 𝐸 .1000
∆t .1000
 
 
= 𝑚.𝑔.ℎ .1000
∆t .1000
 = 1000. 9,81 . 200 .1000
6,38 .1000
 = 1962000. 
6,38 
 = 307524 Kw 
 
3. Potência gerada em 1 hora = 307524 . 3600= 1107086400 kw 
 Potência gerada em turno de 5 hora = 1107086400 . 5 =5535432000 kwh 
 Potência real em turno de 5 horas =5535432000 . 0,7 = 3874802400 kwh 
 Potência real Gwh = 3874802,4 
 n° de turbinas em operação = 6 
Potência total gerada = 6 . 3874802,4 = 23248814,4 Gwh 
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Referências : 
 
DIXON, S.L.. Fluid Mechanics, Thermodynamics of Turbomachinery. 
Butterworth-Heinemann, UK.1998 
 
Como Calcular a Potência Hidrelétrica. Energês a Linguagem da Energia. 
Disponível em: < https://energes.com.br/hidreletrica/potencia-energia-
hidreletrica-como-calcular/ >. Acesso em: 31 de ago. de 2021 
 
FILHO, Geraldo Lúcio Tiago... [et al.] Pequenos aproveitamentos 
hidroelétricos. Brasília : Ministério de Minas e Energia, 2008.