Stéphanie Saga Pâmela Rodrigues Introdução à Engenharia Mecânica – EMC – CTC – 2013.2 Termelétricas Stéphanie Saga Pâmela Rodrigues Professores: Walter Antonio Bazzo e Luiz Teixeira do Vale Pereira

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

Histórico 1780 – Watt construiu a primeira máquina a vapor com aplicação prática; 1895 - 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.

Classificação das Termelétricas

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

Ciclo a vapor

Ciclo a vapor Funcionamento básico de um ciclo a vapor http://www.youtube.com/watch?v=S3sf67nTijQ

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

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

Ciclo a gás Funcionamento de um ciclo a gás http://www.youtube.com/watch?v=jRn1DR0PmRE

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

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

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

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

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

Cogeração

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

Usina Sucroalcooleira

Usina Sucroalcooleira 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

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 compõe a termelétrica é o ciclo a vapor.

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

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

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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; http://pt.wikipedia.org/wiki/Termel%C3%A9trica; http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Ar/termeletrica.php; http://www.fcmc.es.gov.br/download/Usina_termeletrica.pdf; http://www.professores.uff.br/dulcemar/Doc_PDF/Apostila_Coge racao_Otima.pdf; http://pt.wikipedia.org/wiki/Central_nuclear.