TERMELÉTRICAS Stéphanie Saga Pâmela Rodrigues Professores: Walter Antonio Bazzo e Luiz Teixeira...

TERMELÉTRICAS

Stéphanie Saga

Pâmela Rodrigues

Professores: Walter Antonio Bazzo e Luiz Teixeira do Vale Pereira

Introdução à Engenharia Mecânica – EMC – CTC – 2013.2

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=jRn1D

R0PmRE

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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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 OptativasEMC5471 Geração e Distribuição de Vapor

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_Co

geracao_Otima.pdf;

http://pt.wikipedia.org/wiki/Central_nuclear.