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TERMELÉTRICAS Stéphanie Saga Pâmela Rodrigues Professores: Walter Antonio Bazzo e Luiz Teixeira do Vale Pereira Introdução à Engenharia Mecânica – EMC.

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1 TERMELÉTRICAS Stéphanie Saga Pâmela Rodrigues Professores: Walter Antonio Bazzo e Luiz Teixeira do Vale Pereira Introdução à Engenharia Mecânica – EMC – CTC –

2 O que é uma termelétrica?  É uma instalação industrial que usa da energia térmica para gerar energia elétrica, utilizando diferentes ciclos termodinâmicos.

3 Histórico 1780 – Watt construiu a primeira máquina a vapor com aplicação prática; G. Westinghouse desenvolveu e implementou a primeira turbina comercial de 400kW, acionando um gerador elétrico; A partir de então - desenvolvimentos contínuos fizeram das turbinas o principal equipamento em centrais de geração.

4 Classificação das Termelétricas

5 Ciclos Termodinâmicos  Ciclo a vapor (Rankine)  Caldeira – aquece a água (que está em tubos) até a saturação por meio da queima de algum combustível  Turbina – o vapor chega com alta temperatura e alta pressão e se expande, gerando energia mecânica e posteriormente elétrica com o gerador  Condensador – transferência de calor do vapor para a água de resfriamento  Bomba – líquido condensado é bombeado para a caldeira, fechando o ciclo  Ex: Usina Nuclear

6 Ciclo a vapor

7  Funcionamento básico de um ciclo a vapor 

8 Ciclo a vapor - Usina Nuclear  Fissão nuclear – bombardeamento de partículas como nêutrons para quebrar um átomo instável em dois, gerando energia térmica  Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (Angra 1, 2 e 3) – Rio de Janeiro  Potências - Angra 1: 640MW; Angra 2: 1300MW

9 Ciclos Termodinâmicos  Ciclo a gás (Brayton)  Compressor – compressão do ar com aumento de temperatura  Câmaras de combustão – é injetado um combustível que, junto ao ar comprimido, entra em combustão em alta pressão e temperatura  Turbina – gases se expandem e giram a turbina, sendo eliminados na atmosfera após o processo

10 Ciclo a gás  Funcionamento de um ciclo a gás 

11 Ciclo a gás  Exemplo: Usina Termelétrica Euzébio Rocha – Cubatão (SP)  Combustível: gás natural  Potência: 216 MW

12 Ciclos Termodinâmicos  Ciclo combinado  Combinação de dois ciclos termodinâmicos, principalmente Brayton-Rankine  Os gases de escape do ciclo a gás conseguem transformar a água em vapor do outro ciclo para diminuir os gastos do ciclo de Rankine, aumentando a eficiência  Exemplo: Usina Elétrica a Gás de Araucária - Paraná

13 Ciclos Termodinâmicos Ciclo combinado com os ciclos a gás (2- superior) e a vapor (1- inferior), gerando duas fontes de energia elétrica.

14 Usina com ciclo combinado  Usina Elétrica a Gás de Araucária  Potência de 469 MW

15 Ciclos Termodinâmicos  Ciclo de cogeração  Pode utilizar o ciclo a gás, a vapor ou mesmo o combinado  Produção de uma forma mais útil de energia (como calor de processo e energia elétrica) utilizando uma mesma fonte de energia  Ex: Usina de bagaço de cana

16 Cogeração

17 Cogeração - Usina de Bagaço de Cana  Durante o processo de produção de álcool e açúcar é obtido o bagaço, utilizado como combustível para uma termoelétrica a fim de reduzir gastos e aproveitar o resíduo  Exemplo: Cocamar Cooperativa Industrial  Potência:13 MW

18 Usina Sucroalcooleira

19  O Laboratório de Combustão e Engenharia de Sistemas Térmicos da UFSC (LABCET) possui um projeto de otimização para usinas de bagaço de cana utilizando painéis fotovoltaicos

20 Complexo Termelétrico Jorge Lacerda  Localizado em Capivari de Baixo – SC.  Atualmente considerado o maior complexo termoelétrico da América do Sul utilizando carvão mineral.  Principal fonte de abastecimento de Santa Catarina, com capacidade instalada de 857 MW.  O ciclo que comp õe a termelétrica é o ciclo a vapor.

21 Vantagens das Termelétricas  Possibilidade de construção perto de um centro urbano, diminuindo linhas de transmissão e gastos de energia  Produzem uma quantidade constante de energia elétrica, pois não dependem exclusivamente de aspectos geográficos  Fonte alternativa para muitos países que não possuem tantos recursos naturais

22 Desvantagens das Termelétricas  Gera impactos ambientais como: Agravamento do aquecimento global Chuvas ácidas Poluição do ar Aquecimento das águas  Gastos elevados com combustível e manutenção do sistema

23 Matérias relacionadas Disciplinas Obrigatórias EMC5405 Fundamentos da Termodinâmica (3ª Fase) EMC5406 Termodinâmica Aplicada (4ª Fase) EMC5407 Mecânica dos Fluidos 1 (4ª Fase) EMC5408 Mecânica dos Fluidos 2 (5ª Fase) EMC5403 Transmissão de Calor 1 (5ª Fase) EMC5404 Transmissão de Calor 2 (6ª Fase) Disciplinas Optativas EMC5471 Geração e Distribuição de Vapor

24 Referências  Doutorando no laboratório LABCET Eduardo Burin;  MORAN, Michael J.; SHAPIRO, Howard N. Princípios de Termodinâmica para Engenharia. 6ª edição. Editora LTC e Grupo Editorial Nacional;  ÇENGEL, Yuns A.; BOLES, Michael A. Termodinâmica. 5ª edição. Editora MC Graw Hill;     racao_Otima.pdf; racao_Otima.pdf 


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