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Introdução. A energia elétrica pode ser gerada através de fontes renováveis de energia (a força das águas e dos ventos, o sol e a biomassa), Tipos de turbinas.

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1 Introdução. A energia elétrica pode ser gerada através de fontes renováveis de energia (a força das águas e dos ventos, o sol e a biomassa), Tipos de turbinas de geração de energia elétrica VentoÁguaBiomassaSol

2 Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Introdução. ou não renováveis (combustíveis fósseis e nucleares). No Brasil, a opção hidráulica é mais utilizada através das usinas hidrelétricas. Combustível fóssilCombustível nuclear

3 Introdução. 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 em um rio. As partes principais de uma usina hidrelétrica são: a barragem, as comportas e o vertedouro, e a casa de máquinas, onde estão instalados os geradores acoplados às turbinas. Para transformar a força das águas em energia elétrica, a água represada passa por dutos forçados, gira a turbina que, por estar interligada ao eixo do gerador, faz com que este entre em movimento, gerando a eletricidade. [SCHREIBER, 1977]barragemcomportas vertedourocasa de máquinas Tipos de turbinas de geração de energia elétrica

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5 Tipos de turbinas hidráulicas. Tipos de turbinas de geração de energia elétrica A turbina hidráulica possui uma grande variedade de formas e tamanhos, efetua a transformação da energia hidráulica em energia mecânica. E dividem-se entre quatro tipos principais: Pelton, Francis, Kaplan, Bulbo. Cada um destes tipos é adaptado para funcionar em usinas, como uma determinada faixa de altura de queda. As vazões volumétricas podem ser igualmente grandes em qualquer uma delas, mas a potência será proporcional ao produto da queda (H) e da vazão volumétrica (Q).

6 Tipos de turbinas hidráulicas. Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Em todos os tipos há alguns princípios de funcionamento comuns. A água entra pela tomada d´àgua, a montante da usina que está numa nível maior, e é levada através de um conduto forçado até a entrada da turbina. Lá a agua passa por um sistema de palhetas guias móveis, que controlam a vazão volumétrica fornecida à turbina. Para se aumentar a potência as palhetas se abrem, para diminuir a potência elas se fecham. Após passar por este mecanismo a água chega ao rotor da turbina. Nas turbinas Pelton, não há um sistema de palhetas móveis, e sim um bocal com uma agulha móvel, semelhante a uma válvula. O controle da vazão é feito por este dispositivo.

7 Classificação dos Tipos de turbinas hidráulicas. Tipos de turbinas de geração de energia elétrica De acordo com a queda dágua os principais tipos de turbina hidráulica são respectivamente: Pelton Francis Kaplan Bulbo

8 Turbina Pelton. Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Essa turbina foi idealizada cerca de 1880 pelo americano Pelton de onde se originou o nome. São adequadas para operar entre quedas de 350 m até 1100 m, sendo por isto muito mais comuns em países montanhosos. Este modelo de turbina opera com velocidades de rotação maiores que os outros, e tem o rotor de característica bastante distintas. O que se vê é o rotor ao centro, cercado por bocais. Cada um bocal é controlado por um servo motor e tem uma válvula na forma de agulha para o controle da vazão. Os jatos de água ao se chocarem com as "conchas" do rotor geram o impulso. Dependendo da potência que se queira gerar podem ser acionados os 6 bocais simultaneamente, ou apenas cinco, quatro, etc... O número normal de bocais varia de dois a seis, igualmente espeçados angularmente para garantir um balanceamento dinâmico do rotor. Um dos maiores problemas destas turbinas, devido à alta velocidade com que a água se choca com o rotor, é a erosão provocada pelo efeito abrasivo da areia misturada com a água, comum em rios de montanhas. As turbinas pelton, devido a possibilidade de acionamento independente nos diferentes bocais, tem uma curva geral de eficiência plana, que lhe garante boa performance em diversas condições de operação.

9 Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Turbina Pelton.

10 Turbina Francis. Tipos de turbinas de geração de energia elétrica A turbina Francis foi idealizada em 1849, tendo o nome do seu inventor, sendo que a primeira turbina foi construída pela firma J.M. Voith em 1873, passando desde então por aperfeiçoamentos constantes. Tem sido aplicada largamente, pelo fato das suas características cobrirem um grande campo de rotação específica. Atualmente se constroem para grandes aproveitamentos, podendo ultrapassar a potência unitária de 750 MW. É uma típica turbina de reação, pois recebe água sob pressão na direção radial e descarrega numa direção axial, havendo transformação tanto de energia cinética como de energia de pressão em trabalho. A vazão trazida até a turbina pelo conduto forçado é dirigida em direção radial para a roda e, ao sair, ganha uma direção axial indo para o canal de fuga através do tubo de sucção. A roda Francis apresenta um íntimo contato com a água que percorre os seus canais, não sendo, por isto, recomendável o seu emprego em usinas cuja água possua alto teor de sólidos em suspensão, que acarretam excessivo desgaste da roda por erosão. As turbinas Francis podem ser instaladas de eixo horizontal ou vertical, sendo este ultimo mais comum nas usinas de grande potencia.

11 Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Turbina Francis.

12 Turbina Kaplan. Tipos de turbinas de geração de energia elétrica A tendência e também a necessidade de se obter rotores mais velozes levou a construção, por Victor Kaplan, das turbinas hélices. A seguir, decorrente de pesquisas e experiências que mostravam haver uma estreita relação entre as potencias das hélices das roda, a abertura das aletas e o rendimento, construiu-se uma turbina dotada de um dispositivo de regulagem que possibilitasse as hélices acompanharem a variação das aletas. Assim as turbinas deste tipo, com pás móveis no rotor, passaram a ser chamadas de turbinas Kaplan, enquanto as pás fixas receberam o nome de turbinas Hélice. Cada pá está individualmente presa à ogiva, possuindo movimento de rotação em torno de seus próprio eixo, mudando de ângulo. Este movimento é simultâneo para todas as pás. Essas turbinas são comuns em baixas quedas; pensa-se atualmente, estender seu campo de aplicação para saltos médios, em consideração a sua grande flexibilidade de ação frente às variações de capacidade e também às variações de velocidade e queda, graças às regulação das pás motrizes.

13 Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Turbina Kaplan.

14 Turbina Bulbo. Tipos de turbinas de geração de energia elétrica A turbina bulbo apresenta-se como uma solução compacta da turbina Kaplan, podendo ser utilizada tanto para pequenos quanto para grandes aproveitamentos. Se caracteriza por ter o gerador montado na mesma linha da turbina em posição quase horizontal e envolto por um casulo que o protege do fluxo normal da água. É empregada na maioria das vezes para aproveitamentos de baixa queda e quase sempre a fio dágua. Sua concepção compacta de uma turbina Kaplan reduz consideravelmente o volume das obras civis, tornando a mesma de menor custo. Em compensação, o custo do equipamento eletromecânico, turbina e gerador é maior que os das turbinas convencionais, pela tecnologia e processos de fabricação aplicáveis em termos de ajustes e vedações.

15 Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Turbina Bulbo.

16 Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Usina Coaracy Nunes A Usina Hidrelétrica Coaracy Nunes está implantada no estado do Amapá, no rio Araguari, cerca de 15km a montante da cidade de Ferreira Gomes. O acesso terrestre ao local é feito partindo-se da cidade de Macapá, cerca de 150km, através da rodovia BR-156, totalmente asfaltada. O acesso fluvial é franco desde Santana até Ferreira Gomes, pelo rio Araguari. A Usina opera a fio dágua. As unidades 1 e 2 encontram-se em operação comercial desde novembro de Porém sua inaugurarão oficial se deu somente em 13 de janeiro de 1976, com a presença do então Presidente Ernesto Geisel. A unidade 3 entrou em operação comercial no mês de abril do ano de Breve Histórico

17 Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Usina Coaracy Nunes Máquinas 01 e 02 Turbina: Tipo Kaplan de eixo vertical Potencia 24 MW Gerador: Rotação 138,5 RPM Tensão 13,2 Kv Freqüência 60 Hz Número de pólos 52 Unidades geradoras características Máquinas 03 Turbina: Tipo Kaplan de eixo vertical Potencia 30 MW Gerador: Rotação 150 RPM Tensão 13,2 Kv Freqüência 60 Hz Número de pólos 48

18 Usina Coaracy Nunes Diferenças entre as máquinas 1 e 2 com a 3

19 Glossário. Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Combustíveis fósseis - Carvão, petróleo e gás natural. Material de caráter não-renovável (finito) que se extrai da terra. Para gerar energia ele tem de ser queimado. O petróleo e o gás são formados a partir da decomposição e soterramento de animais e plantas marinhas. O carvão vem da acumulação de plantas terrestres, parcialmente decompostas, que crescem em ambientes de pântanos. Urânio Elemento metálico, branco e denso. É radioativo, decaindo para chumbo depois de um longo período Biomassa - Composto de origem orgânica, passível de ser utilizado para produção de energia, através de queima. Um exemplo é o bagaço de cana-de-açúcar. Combustíveis nucleares- Os materiais combustíveis básicos para geração de energia nuclear, encontráveis na natureza, são o urânio e o tório. Usina a fio d´água – Quando a vazão de estiagem de um rio é igual a descarga necessária a potencia necessária para atender à demanda máxima pretendida, é dispensável a utilização de reservatório de acumulação. Da-se o nome de usina a fio d´água a esse tipo de usina. Vertedeuro com bacia de dissipação – É parecido ao vertedouro salto esqui, pois a água descarregada faz também evolução no seu trajeto. A diferença é que no final da pista não existe o trampolim e sim um pequeno reservatório formado pela própria jusante, chamado bacia de dissipação, que ajuda a dissipar a energia hidráulica.

20 Fontes de pesquisa Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Fonte: iomassa.html#eletricidade

21 Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Reflexão fechar

22 Usina hidroelétrica Tipos de turbinas de geração de energia elétrica

23 Usina eólica Tipos de turbinas de geração de energia elétrica

24 Energia solar Tipos de turbinas de geração de energia elétrica 12vcc/220ca Sol Gerador Fotovoltaico AcumuladorInversorConsumidor ENERGIA SOLAR

25 Usina termoelétrica Tipos de turbinas de geração de energia elétrica BiomassaCaldeira TurbinaGerador Rede Elétrica Consumidor

26 Usina termoelétrica Tipos de turbinas de geração de energia elétrica

27 Usina nuclear Tipos de turbinas de geração de energia elétrica BiomassaCaldeira TurbinaGerador Rede Elétrica Consumidor

28 Barragens Tipos de turbinas de geração de energia elétrica São construídas, principalmente, para: represar a água para captação e desvios, elevar o nível da água para aproveitamento elétrico e navegação, e regularizar as vazões e amortecimento de ondas de enchentes. A solução técnica para a escolha do tipo de barragem depende do relevo, da geologia e do clima do local.

29 Comportas Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Permitem isolar a água do sistema final de produção da energia elétrica, tornando possíveis, por exemplo, trabalhos de manutenção.

30 Vertedouro Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Em hidráulica, vertedouro é um canal artificial executado com a finalidade de conduzir seguramente a água através de uma barreira, que geralmente é uma barragem, ou ele é destinado a auxiliar na medição da vazão de um dado fluxo de água. O excesso de água acumulada em um reservatório de uma barragem, de uma usina hidrelétrica, água essa que não é aproveitada na geração de energia elétrica, deve ser drenada pelo vertedouro. Vertedouro da UHE Coaracy Nunes Vazão por Comporta 1200m3/seg

31 Casa de máquinas Tipos de turbinas de geração de energia elétrica Prédio onde estar instado os geradores de energia elétrica e suas respectivas turbinas, bem como os seus auxiliares como bomba de óleo, compressor, e etc.

32 Servo-motor do rotor maquina 01 e 02 Tipos de turbinas de geração de energia elétrica

33 Servo-motor do rotor maquina 03 Tipos de turbinas de geração de energia elétrica


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