É
a energia que vem do movimento das águas, usando o potencial hidráulico
de um rio de níveis naturais, queda d'água ou artificiais. Essa energia
é a segunda maior fonte de eletricidade do mundo. Frequentemente
constroem-se represas que reprimem o curso da água, fazendo com que ela
se acumule em um reservatório denominado barragem.
Toda a energia elétrica gerada dessa maneira é levada por cabos, dos
terminais do gerador até o transformado elevado. A energia hidrelétrica
apresenta certos problemas, como consequências socioambientais de
alagamentos de grandes áreas.
produção da energia em hidrelétricas...
Para
aproveitar o potencial hidrelétrico de um determinado rio, geralmente
interrompe-se seu curso normal através de uma barragem que provoca a
formação de um lago artificial chamado reservatório.
A
água captada no lago formado pela barragem é conduzida até a casa de
força através de canais, túneis e/ou condutos metálicos. Após passar
pela turbina hidráulica, na casa de força, a água é restituída ao leito
natural do rio, através do canal de fuga.
Dessa
forma, a potência hidráulica é transformada em potência mecânica quando
a água passa pela turbina, fazendo com que esta gire, e, no gerador,
que também gira acoplada mecanicamente à turbina, a potência mecânica é
transformada em potência elétrica.
A
energia assim gerada é levada através de cabos ou barras condutoras,
dos terminais do gerador até o transformador elevador, onde tem sua
tensão (voltagem) elevada para adequada condução, através de linhas de
transmissão, até os centros de consumo. Daí, através de transformadores
abaixadores, a energia tem sua tensão levada a níveis adequados para
utilização pelos consumidores.
significado de uma usina hidrelétrica...
Uma
usina hidrelétrica pode ser definida como um conjunto de obras e
equipamentos cuja finalidade é a geração de energia elétrica, através de
aproveitamento do potencial hidráulico existente num rio.
A
geração hidrelétrica está associada à vazão do rio, isto é, à
quantidade de água disponível em um determinado período de tempo e à
altura de sua queda. Quanto maiores são os volumes de sua queda, maior é
seu potencial de aproveitamento na geração de eletricidade. A vazão de
um rio depende de suas condições geológicas, como largura, inclinação,
tipo de solo, obstáculos e quedas. É determinado ainda pela quantidade
de chuvas que o alimentam, o que faz com que sua capacidade de produção
de energia varie bastante ao longo do ano.
Fonte...
Força da água em movimento.
Espectro de utilização...
Represas
que tenham, em algum ponto, um grande desnível, para que possam se
instalar nesse desnível as grandes turbinas que convertem a energia
mecânica em energia elétrica. É usada em países que não dispõe de
grandes reservas de petróleo, carvão ou gás.
Origem...
Normalmente
constroem-se diques que represam o curso da água, acumulando-a num
reservatório a que se chama barragem. Esse tipo de usina hidráulica é
denominado Usina com Reservatório de Acumulação. Em outros casos,
existem diques que não param o curso natural da água, mas a obrigam a
passar pela turbina de forma a produzir eletricidade, denominando-se
Usinas a Fio de Água.
Quando
se abrem as comportas da barragem, a água presa passa pelas lâminas da
turbina fazendo-a girar. A partir do movimento de rotação da turbina o
processo repete-se, ou seja, o gerador ligado à turbina transforma a
energia mecânica em eletricidade.
A
energia elétrica gerada é levada através de cabos ou barras condutoras
dos terminais do gerador até o transformador elevador, onde tem sua
tensão (voltagem) elevada para adequada condução, através de linhas de
transmissão, até os centros de consumo. Desta forma, através de
transformadores abaixadores, a energia tem sua tensão levada a níveis
adequados para o consumo.
funcionamento da hidrelétrica...
A
construção de uma usina hidroelétrica envolve muitos aspectos
principalmente os da natureza, ela deve ser construída no encontro de
vários rios e o relevo influencia bastante, há necessidade de desníveis
para a água adquirir mais velocidade. É construída então uma barragem
para que a água seja represada, esta deve ter uma grande altura para a
água adquirir mais velocidade durante a queda, girando as turbinas que
por sua vez produzirá eletricidade.
PRÓS E CONTRAS...
A
vantagem principal que é uma fonte de energia renovável, que produz
eletricidade de forma limpa, não poluente e barata. E as desvantagens
principal é que
exigem grande investimento inicial na construção de barragens. Podem
ter a operação prejudicada pela falta de chuvas. E demora muito para ser
construída.
Custo econÔmicO...
A produção de uma usina hidrelétrica
é muito cara, mas a fonte é constantemente renovada, ou seja, como a
fonte da energia mecânica que se converterá em elétrica é a água de uma
represa, não há risco dessas estar em falta. Além disso, a grande
quantidade de energia produzida compensa.
Impactos e Problemas
Por
muito tempo a energia hídrica foi considerada uma fonte limpa de
energia. No entanto, ela acarreta uma série de conseqüências
sócio-ambientais em função do alagamento de grandes áreas.
Construir
uma barragem pode implicar em remover cidades inteiras, desalojar
pessoas, capturar animais, acabar com florestas e sítios históricos, que
ficarão submersos. Após os impactos iniciais, a energia seria limpa,
mas a decomposição da biomassa inundada emite gás metano e polui a água
com o excesso de matéria orgânica, em algumas usinas. O desmatamento
antecipado da área a ser inundada pode evitar esses tipos de impactos.
Além
disso, a construção de uma barragem é mais cara que algumas energias e
muito demorada. Muitas vezes o curso natural do rio é alterado em função
das áreas a serem alagadas, causando interferência nos ciclos naturais,
reprodução e dispersão de peixes e outros animais aquáticos.
Atualmente,
o impacto da construção de usinas tem sido cada vez mais fiscalizado
por organizações não governamentais, associações de populações
desalojadas e pela sociedade como um todo. Como conseqüência, muitos
projetos de usinas estão atrasados por falta de licenciamento ambiental.
Com
o iminente racionamento de energia no Brasil, o governo terá que
modificar algumas regras em relação aos empreendimentos hidroelétricos
para que não haja prejuízos maiores à sociedade.
Turbinas Hidráulicas...
Nas
centrais hidrelétricas os grupos geradores são constituídos pelo
conjunto de turbina (rotor mais caixa espiral), regulador de velocidade
ou de carga e gerador. As turbinas são caracterizadas por diferentes
tipos de rotores.
As
turbinas são especificadas em função da potência elétrica a ser gerada,
podendo ter eixo horizontal para pequenas potências ou eixo vertical
para potências elevadas.
Em
microcentrais hidrelétricas, as turbinas hidráulicas utilizadas são
construídas geralmente com eixo horizontal. Dependendo das condições
locais de vazão e altura de queda, uma turbina pode mais eficiente que a
outra. Assim, torna-se necessário avaliar tecnicamente e economicamente
a melhor opção.
Carneiro Hidráulico...
O
carneiro hidráulico é uma máquina de baixo custo, usada para bombear
pequena quantidade de água. Apresenta facilidade de uso e tem pouca
manutenção.
Para
funcioná-lo não há necessidade de energia elétrica ou qualquer
combustível, pois utiliza como energia a própria queda d’água. É capaz
de aproveitar o efeito que decorre da interrupção rápida do movimento da
água, em uma dada direção. Com esta interrupção, ocorre um aumento da
pressão dentro da máquina sendo suficiente para abrir a válvula de
recalque, pela qual parte da água é transportada por uma mangueira até
um reservatório localizado acima do carneiro hidráulico.
Roda d’ água...
O
uso das rodas d’água é muito antigo. Data-se que em 2.000 a.C, no
Egito, já era utilizada para bombeamento. A princípio tinha a estrutura
feita de madeira rústica e baldes presos a essa estrutura formando as
caçambas. Com o avanço da tecnologia essa estrutura foi aperfeiçoada até
chegar aos modelos atuais.
O
funcionamento se dá por causa de um desvio do fluxo de água local que é
levado até a roda. Para fazer esse desvio pode-se usar tubo de PVC,
chapas de aço galvanizado, calha de madeira ou alvenaria.
A
velocidade de rotação é muito baixa, mas mesmo assim pode ser utilizada
para movimentar moinhos, serrarias; gerar eletricidade e bombear água a
um reservatório.
Deve ser instalada sobre uma base de madeira, tijolo ou concreto e bem nivelada para que tenha um bom funcionamento.
gerador...
O
gerador é um dispositivo que funciona com base nas leis da indução
eletromagnética. Em sua forma mais simples, consiste numa espira em
forma de retângulo. Ela fica imersa num campo magnético e gira em torno
de um eixo perpendicular às linhas desse campo.
Quando
fazemos a espira girar com movimento regular, o fluxo magnético que
atravessa sua superfície varia continuamente. Surge assim, na espira,
uma corrente induzida periódica. A cada meia volta da espira o sentido
da corrente se inverte, por isso ela recebe o nome de corrente
alternada.
Principais hidrelétricas...
Os
Estados Unidos continua sendo o maior produtor mundial, com uma
produção com mais de 300 TWh, seguidos pelo Canadá com mais de 250 TWh.
Esses dois países possuem algumas das mais importantes usinas
hidrelétricas, com capacidades de produção muito variadas condicionadas
pelo débito e pela altura da queda, atingindo de algumas centenas a
vários bilhões de KWh.
O Potencial Hidrelétrico Brasileiro...
Os
primeiros registros da história da hidroeletricidade no Brasil são dos
últimos anos do Império, quando o crescimento das exportações do país,
principalmente de café e de borracha culminaram com a modernização da
infra-estrutura do país, tão necessária à produção e ao transporte de
mercadorias.
A
modernização dos serviços de infra-estrutura abrangia, também, serviços
públicos urbanos como linhas de bondes, água e esgoto, iluminação
pública e a produção e distribuição de energia. Com o aumento das
atividades industriais e da urbanização, o investimento na área de
energia elétrica, ainda muito tímida, passou a ser bastante atrativo.
Nos
primórdios, há relatos de pequenas usinas com pouca potência destinadas
a usos privados em moinhos, serrarias e algumas tecelagens. A grande
concentração dessas usinas ocorreu em Minas Gerais, disseminando-se na
direção sudeste, até chegar a São Paulo.
O
excedente da energia gerada pelas usinas hidrelétricas era aproveitado
em pequenas redes de distribuição implantadas por seus proprietários.
Estas pequenas redes foram se expandindo pelas regiões vizinhas,
chegando a motivar o aumento de potência de muitas usinas.
A
evolução do parque gerador instalado sempre esteve intimamente atrelada
aos ciclos de desenvolvimento nacional. Os períodos de maior
crescimento econômico implicavam num aumento da demanda de energia e,
conseqüentemente, na ampliação da potência instalada. Igualmente, as
épocas recessivas afetaram diretamente o ritmo de implantação de novos
empreendimentos.
Apesar
da elevada participação da fonte hidráulica no sistema elétrico
nacional, as enormes distâncias entre os diversos centros de demanda
estimularam a geração térmica em áreas isoladas com carência de bons
potenciais hidráulicos.
Quase
todo o Brasil tem energia elétrica produzida por enormes geradores em
centrais elétricas. Uma típica usina de eletricidade pode ter uma
capacidade de mais de um milhão de quilowatts. Um gerador de mil
quilowatts pode fornecer eletricidade suficiente para um milhão de
lâmpadas de 100W em determinado momento.
Para
aproveitar o potencial hidrelétrico de um determinado rio, geralmente
interrompe-se seu curso normal através de uma barragem, que provoca a
formação de um lago artificial chamado reservatório. A água do
reservatório é considerada energia armazenada (potencial), pois fica à
disposição para ser usada na hidrelétrica.
O
primeiro enchimento do reservatório requer uma interrupção maior do
curso do crio, cuja quantidade de água diminui consideravelmente na
região abaixo da barragem. Depois disso, o volume de água que flui
através das turbinas é controlado pelos operadores de acordo com a
necessidade da quantidade de energia solicitada pelo sistema.
PRODUÇÃO DA ENERGIA HIDRELÉTRICA NO BRASIL...
No Brasil, a eletricidade é de origem predominantemente hidráulica.
A
geração hidrelétrica está associada à vazão do rio, isto é, a
quantidade de água disponível em um determinado período de tempo e à
altura de sua queda. Quanto maiores são o volume, a velocidade da água e
a altura de sua queda, maior é seu potencial de aproveitamento na
geração de eletricidade.
A
vazão de um rio depende de suas condições geológicas, como largura,
inclinação, tipo de solo, obstáculos e quedas. É determinado ainda pela
quantidade de chuvas que o alimentam, o que faz com que sua capacidade
de produção de energia varie bastante ao longo do ano.
A capacidade de uma usina depende do potencial hídrico da região onde está localizada e é avaliada em megawatts.
As
conseqüências desse sistema são alagamentos de vastas áreas causando
impacto ambiental indesejável, com prejuízos à fauna e à flora regional.
Portanto, a produção de energia elétrica a partir de hidrelétricas
depende das condições geográficas favoráveis à implantação desse
sistema, respeitando a relação custo e benefício.
Mecanismos de produção:
a queda de água através de dutos faz girar turbinas (roda d’água) que
estão conectadas através de um eixo a um gerador elétrico de grande
capacidade, que produz corrente elétrica de baixa tensão. A eletricidade
produzida passa por transformadores de alta tensão, para facilitar o
transporte para os centos consumidores onde passam por outros
transformadores a fim de se adequar aos equipamentos que utilizarão essa
forma de energia.
OS IMPACTOS AMBIENTAIS CAUSADO PELAS DIVERSAS USINAS...
Todas as formas de geração de energia elétrica provocam interferências no meio ambiente sendo umas mais que outras.
As
usinas hidrelétricas provocam vários impactos ambientais, como a
inundação de áreas (destruindo a flora e a fauna), interferência no
curso natural dos rios e nos seus ciclos (devido ao represamento e
controle das águas) e deslocamento de populações.
As linhas de transmissão também produzem impactos ambientais, embora de dimensão bastante inferior aos das usinas de geração.
Até
mesmo as energias solar e eólica causam impacto ambiental: a primeira
exige um processo de mineração poluidor para extração do minério
utilizado na fabricação da célula fotovoltaica. A segunda causa ruídos
elevados nas proximidades dos geradores eólicos e ambas, além de
deslocar a fauna e flora locais, ocupam espaços que poderiam dar lugar a
outras atividades.
As
usinas de pequeno porte, onde se aproveita uma queda d´água natural,
produzem poucos impactos ambientais, uma vez que não há construção de
represas. As usinas com reservatórios de acumulação e as de bombeamento
causam alteração não desprezível ao meio ambiente e ao ser humano. Sua
construção requer o represamento da águas de um ou mais rios.
DISPONIBILIDADE HÍDRICA BRASILEIRA...
CURIOSIDADES...
· A subestação elétrica e a distribuição de energia é montada
pegando
uma fonte de 12 volts e ligando na energia normal de 220 volts ela será
representada como a força vindo das águas, pois a energia é continua, a
saída da fonte de 12 volts será representada como as cargas de energia
transmitidas através das torres de transmissão.
· Podemos converter energia hidráulica em energia mecânica
através
da roda d´água. Existem rodas horizontais e verticais. A água, ao
incidir sobre as pás de uma roda, exerce uma força que a move. O eixo da
roda é ligado a um conjunto de engrenagens que move algum tipo de
mecanismo como a moenda de cereais, de tecelagem, de serragem, de carga
etc. O sistema de engrenagens serve para modificar a potência
transmitida ou a velocidade do mecanismo final.
· A conversão da energia hidráulica em elétrica é feita em duas
etapas:
na primeira, a energia hidráulica é transformada em energia mecânica
rotacional da turbina, e na Segunda, ocorre a conversão mecanoelétrica,
isto é, essa energia mecânica é convertida em energia elétrica. A
corrente e a voltagem gerada por uma usina são transmitidas e
distribuídas por sistemas constituídos por grandes extensões de cabos,
suportados por altas torres, pois, em geral, as usinas estão situadas em
regiões relativamente afastadas dos centros consumidores.
· Os geradores elétricos utilizados em usinas de energia elétrica
possuem,
em geral, um eletroímã no lugar do ímã permanente, e um conjunto de
bobinas que forma a armadura no lugar da espira. O eixo da turbina pode
estar ligado ao eletroímã ou à armadura. Assim, quando a turbina gira,
devido ao impacto da água, ela produz um movimento rotacional relativo
entre o eletroímã ou da armadura determina a freqüência da corrente
alternada produzida. Desse modo, a freqüência de 60HZ significa que o
fluxo magnético através da armadura se alterna entre os valores
positivos e negativos 60 vezes por segundo, e conseqüentemente, o mesmo
ocorre com a corrente e a tensão. No Brasil, a freqüência da rede
elétrica é 60Hz enquanto que as do Paraguai e da Inglaterra são 50Hz.
· O potencial hidroelétrico brasileiro está avaliado em 213.000
MW,
dos quais aproximadamente 10% estão instalados. A bacia do rio Paraná é
a mais aproveitada de todas as bacias hidrográficas, que incluem as dos
rios Amazonas, Tocantins, São Francisco, Uruguai e as do Atlântico NE,
N, L, SE. A central de Ilha Solteira é ainda a maior hidroelétrica
brasileira com 3.200 MW e a seguinte é a de Jupiá, com 1.400MW.
