Energia Hidrelétrica

Energia Hidrelétrica

No Brasil, devido a sua enorme quantidade de rios, a maior parte da energia elétrica disponível é proveniente de grandes usinas hidrelétricas. A energia primária de uma hidrelétrica é a energia potencial gravitacional da água contida numa represa elevada. Antes de se tornar energia elétrica, a energia primária deve ser convertida em energia cinética de rotação. O dispositivo que realiza essa transformação é a turbina. Ela consiste basicamente em uma roda dotada de pás, que é posta em rápida rotação ao receber a massa de água. O último elemento dessa cadeia de transformações é o gerador, que converte o movimento rotatório da turbina em energia elétrica.

(Itaipu)

Um rio não é percorrido pela mesma quantidade de água durante o ano inteiro. Em uma estação chuvosa, é claro, a quantidade de água aumenta. Para aproveitar ao máximo as possibilidades de fornecimento de energia de um rio, deve-se regularizar-se a sua vazão, a fim de que a usina possa funcionar continuamente com toda a potência instalada.
A vazão de água é regularizada pela construção de lagos artificiais. Uma represa, construída de material muito resistente - pedra, terra, freqüentemente cimento armado - , fecha o vale pelo qual corre o rio. As águas param e formam o lago artificial. Dele pode-se tirar água quando o rio está baixo ou mesmo seco, obtendo-se assim uma vazão constante.
A construção de represas quase sempre constitui uma grande empreitada da engenharia civil. Os paredões, de tamanho gigante, devem resistir às extraordinárias forças exercidas pelas águas que ela deve conter. Às vezes, têm que suportar ainda a pressão das paredes rochosas da montanha em que se apóiam.
Para diminuir o efeito das dilatações e contrações devidas às mudanças de temperatura, a construção é feita em diversos blocos, separados por juntas de dilatação. Quando a represa está concluída, em sua massa são colocados termômetros capazes de transmitir a medida da temperatura a distância; eles registram as diferenças de temperatura que se possam verificar entre um ponto e outro do paredão e indicam se há perigo de ocorrerem tensões que provoquem fendas.

A potência

A energia que pode ser fornecida por unidade de tempo, e é medida em watt (W). Como as potências fornecidas pelas usinas hidrelétricas são muito grandes, sempre expressas em milhares de watts, utiliza-se para sua medida um múltiplo dessa unidade, o quilowatt (kW), que equivale a 1.000 W.
A potência de uma fonte de energia elétrica pode ser calculada multiplicando-se a tensão em volts que ela é capaz de fornecer pela corrente em ampères que distribui. Dessa maneira, uma fonte capaz de distribuir 1.000 A com uma tensão de 10.000 V possui uma potência de 10 milhões de watts, ou 10.000 kW.
Uma linha de transmissão, portanto, é capaz de transportar a mesma potência de duas maneiras: com voltagem elevada e corrente de baixa intensidade, ou com voltagem baixa e alta corrente.
Quando a energia elétrica atravessa um condutor, transforma-se parcialmente em calor. Essa perda é tanto maior quanto mais elevada for a intensidade da corrente transportada e maior for a resistência do fio condutor. Assim, seria conveniente efetuar a transmissão da energia elétrica por meio de fios muito grossos, que apresentam menos resistência. Porém, não se pode aumentar excessivamente o diâmetro do condutor, pois isso traria graves problemas de construção e transporte, além de encarecer muito a instalação. Assim, prefere-se usar altos valores de tensão, que vão de 150.000 até 400.000 V.
A energia elétrica produzida nas centrais não é dotada de tensão tão alta. Nos geradores, originalmente, essa energia tem uma tensão de cerca de 10.000 V. Valores mais altos são inadequadas, porque os geradores deveriam ser construídos com dimensões enormes. Além disso, os geradores possuem partes em movimento e não é possível aumentar arbitrariamente suas dimensões.
A energia elétrica é, pois, produzida a uma tensão relativamente baixa, que em seguida é elevada, para fins de transporte. Ao chegar às vizinhanças dos locais de utilização, a tensão é rebaixada. Essas elevações e abaixamentos são feitos por meio de transformadores.

O 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.

Como funciona a hidrelétrica

A produção de energia elétrica ocorre da seguinte forma:
A água que sai do reservatório é conduzida com muita pressão através de enormes tubos até a casa de força, onde estão instaladas as turbinas e os geradores que produzem eletricidade. A turbina é formada por uma série de pás ligadas a um eixo, que é ligado ao gerador.
A pressão da água sobre essas pás produz um movimento giratório do eixo da turbina.
O gerador é um equipamento composto por um imã e um fio bobinado.
O movimento do eixo da turbina produz um campo eletromagnético dentro do gerador, produzindo a eletricidade.
A eletricidade será transportada até nossas casas, mas primeiro ela passa por um transformador que aumenta sua voltagem, facilitando sua movimentação. Quando ela chega nas cidades um outro transformador reduz a energia de volta ao nível adequado para os aparelhos que usamos.

Principais Hidrelétricas

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 hajam prejuízos maiores à sociedade.

O que é Watt-hora?

Para cada forma de energia foi estabelecida uma medida. No caso da energia elétrica estabeleceu-se o Watt-hora (Wh). Para descrever seus múltiplos utiliza-se palavras gregas:
K(kilo)=mil=>KWhM(mega)=milhão=>MWhG(giga)=bilhão=>GWhT (tera)= trilhão =>TWh

O que é o Horário de Verão?
É uma medida implantada com o objetivo de reduzir o consumo de energia e diminuir a demanda no horário de pico do consumo, através do melhor aproveitamento da luz solar. O Horário de Verão, permite uma economia de energia da ordem de 1% e na demanda, no horário de pico, de 3,5 a 5%.
No Horário de Verão, os relógios são adiantados em 1 hora. Com isso, passamos a ter os dias mais longos e há um natural deslocamento de carga no horário de ponta, diminuindo o pico da demanda. Nas grande cidades, as pessoas começam a chegar em casa por volta de 18 horas, ou seja, no início da noite. Chegando em casa a pessoa liga a luz elétrica interna. Nessa mesma hora, entra em operação a iluminação pública, placas de luminosos comerciais, e as indústrias continuam o trabalho. Com o horário de verão, as cargas de iluminação pública e das residências passam a entrar após 19 horas, quando o consumo industrial começa a cair. Com isso há a redução na carga nesse horário.

Máquinas acionadas pela água

A energia proveniente dos cursos d’água, pode ser aproveitada para acionar vários tipos de máquinas que desempenham diferentes funções, tais como:
monjolo - máquina usada na moagem dos grãos similar ao pilão;
carneiro hidráulico - máquina que funciona como uma bomba;
roda d’água - máquina usada para bombear água e, também, para gerar energia elétrica em pequena quantidade;
turbina hidráulica - máquina usada em centrais hidrelétricas e que acoplada a um gerador transforma a energia mecânica em elétrica.
Para acioná-las é necessário realizar estudos técnicos para a criação de reservatórios ou pequenos canais com a finalidade de acumular e desviar parte da água dos rios.

Monjolo

O monjolo é simples de construir, pois pode ser feito com tronco de madeira.Deve ser colocado num local onde exista altura de queda suficiente para instalar uma calha, cuja função é captar e desviar parte do fluxo de água para dentro de uma caçamba que funciona como um reservatório.
Na medida que este reservatório é preenchido, o peso da água vence o peso do tronco fazendo levantar a outra extremidade. Neste momento, parte da água é jogada fora e como o peso da água restante no reservatório é menor do que o peso do tronco, o mesmo retorna a posição inicial com força suficiente para moagem dos grãos que estarão dentro de um pilão

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. As únicas peças que podem sofrer desgastes com o tempo são: a válvula de impulso e de recalque devendo ser trocadas.
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 nos 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 com altura de 10 a 20cm do topo da roda para que a água ao cair sobre as pás possibilite seu giro.
A velocidade de rotação é muito baixa, isto é, de 1 a 40 giros por minuto, mas mesmo assim pode ser utilizada para movimentar moinhos, serrarias; gerar eletricidade (100 a 3000 Watts) 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.

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 micro centrais 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.

Como poupar energia em casa?

Casa-de-banho

Chuveiro – toma banho de chuveiro em vez de encheres a banheira, assim gastas 3x menos água;
Banheira – não uses água demasiadamente quente;
Lavatório – não deixes as torneiras a gotejar mesmo quando estiverem estragadas, tenta consertá-las o mais rápido possível, desta forma podes ajudar a poupar cerca de 1400 litros de água por mês;
Escova de dentes – desliga a água enquanto escovas os dentes. Se todos agíssemos da mesma forma, seria possível poupar cerca de 16.500 litros de água por ano;
Armário dos remédios – não desperdices muito lixo, escolhe embalagens familiares e que sejam de produtos recicláveis.

Cozinha

Lava louça – não deixes a torneira aberta enquanto lavas a louça;
Forno – mantém a porta do forno fechada enquanto cozinhas: um quarto do calor perde-se quando a porta está aberta;
Fogão – põe um testo nas panelas e tachos, pois assim cozinha-se muito mais depressa;
Frigorífico – não tenhas a porta aberta por muito tempo. Decide o que queres, antes de a abrir;
Utensílios – sempre que possível utiliza utensílios manuais e não elétricos;
Armário da cozinha – escolhe armários de tamanho largo e cujo tipo de madeira seja reciclável ou reutilizável.

Quarto

Janela – no Verão, fecha as cortinas para que o Sol não aqueça o quarto;
Cama – no Inverno, usa mais cobertores em vez de ligares o aquecimento;
Interruptor – desliga a luz quando saíres do quarto ou quando não precisares delas acesas;
Livros – consulta livros sobre as várias formas de poupar energia;
Lâmpada – tenta usar lâmpadas fluorescentes pois elas utilizam 40% menos energia.

Despensa

Máquina de lavar – lava a roupa em água fria. Cerca de 90% da energia utilizada pela máquina é gasta a aquecer a água;
Cesto – ao usares o secador de roupa prepara um cesto cheio de roupas prontas para a secagem; desta forma secas toda a roupa de uma vez só e a máquina não tem que voltar a aquecer;
Máquina de secar -põe o máximo de roupas que puderes no secador de cada vez que secas a roupa. Pendura as meias e outras roupas mais pequenas em vez de as secares no secador;
Produtos de limpeza – lembra-te de adquirir garrafas recicláveis ou recarregar as embalagens vazias;
Filtros – não te esqueças de limpar o filtro do secador. Gasta-se muito mais energia quando o filtro está entupido;
Fusíveis – nunca toques na caixa de fusíveis!!
Esquentador – não aqueças demasiado a água, pois estarás a gastar demasiada energia.

Fontes: br.geocities.com
www.ambientebrasil.com.br
www.cerpch.unifei.edu.br
www.ons.org.br
www.cei.santacruz.g12.br