GTD - Geração

GTD Gerao de Energia Eltrica

Tipos de usinas brasileiras:

Hidroeltricas (cerca de 74,7%); Termoeltricas(carvo ou leo); Nuclear (urnio enriquecido); Outros tipos de combustveis alternativos como biomassas (bagao de cana, casca de amndoa do caju, leo de mamona), turbinas movidas a gs, centrais solares e aproveitamento dos ventos (elicas) e das mars, etc.


Os geradores de eletricidade necessitam de energia mecnica(energia cintica) para fazerem girar rotores das turbinas, nos quais esto acoplados, no mesmo eixo, os rotores dos geradores de eletricidade. Uma turbina hidrulica ou trmica montado no mesmo eixo de um gerador sncrono.


CUSTO DE ENERGIA COMPREENDE: Custo da usina; Custo de operao; Custo de manuteno; Custo de transmisso; Custo de perdas de potncia.


Anlise de um programa de gerao otimizado:

Tipos de fontes disponveis e sua localizao; Inventrios de bacias hdricas e definio da capacidade de gerao das fontes disponveis; Dados de produo de combustveis (carvo, leo diesel, gs natural); Custos de fontes de gerao (operacionais e combustveis); Restries (prazo de construo, capacidade de produo industrial de equipamentos, de ordem ambiental e de segurana) Custos de operao e manuteno; Custos globais.


USINAS HIDRULICAS Alto custo inicial; Baixo custo operao e manuteno; Produo de energia condicionada hidrologia.

USINAS TRMICAS:

(leo, carvo, nucleares ou gs). Menor custo inicial; Maior custo operao e manuteno;


Potncia de algumas usinas hidreltricas brasileiras: USINA DE ITAIPU:......................12600MW USINA DE TUCURU:....................8000MW USINA DE ILHA SOLTEIRA:............3444MW USINA DE P. AFONSO I-II-III-IV:.....2462MW USINA DE JUPI:...........................1551MW USINA DE SERRA DA MESA:...........1275MW USINA DE FURNAS:........................1216MW


A tenso de sada dos geradores ampliada a nveis mais altos por meio de transformadores elevadores de usina. Finalidade: viabilizar as transmisses a longa distncias, pois diminui-se a corrente eltrica e assim os nveis de perdas joules e queda de tenso ao longo das linhas de transmisso.


TRANSMISSO: redes que interligam a gerao ao centros de carga;

INTERCONEXO: interligao entre sistemas independentes;

SUBTRANSMISSO: rede onde a distribuio no se conecta a transmisso. H estgio intermedirio de repartio da energia entre vrias regies.

DISTRIBUIO: rede que interliga a transmisso (ou subtransmisso) aos pontos de consumo.


Turbinas Hidrulicas: A idia de transformar a energia associada gua sob a forma cintica (C2/2g), ou sob a forma potencial (P/W + z), em energia mecnica, muito antiga. As primeiras mquinas instaladas com este fim foram as Rodas Hidrulicas. Em 1827, Benoit Fourneyron instalou, pela primeira vez, uma mquina hidrulica com rencimento de 80%, que chamou de Turbina Hidrulica. Daquela data at 1925, quando o professor Victor Kaplan provou o xito de sua inveno para o aproveitamento hidreltrico em baixas quedas, transcorreram 100 anos de grande desenvolvimento na rea de Turbinas Hidrulicas, tendo sido definidas, ento, as principais caractersticas das turbinas atualmente em uso. Aps vrias experincias, e j decorridos mais cinqenta anos, continuam em uso trs tipos de turbinas: KAPLAN, FRANCIS e PELTON.


As Turbinas tipo FRANCIS

Hidraulicamente, estas turbinas so as mais indicadas altas e mdias quedas, e por esta razo, so amplamente utilizadas, uma vez que cobrem as quedas que ocorrem com maior freqncia. Sua caracterstica principal como turbina a reao que a gua, aps sua entrada no rotor, defletida pelas ps em 90 na direo axial. Podem ser projetadas em disposio horizontal, no caso de turbinas menores, facilitando a manuteno, ou com eixo vertical, disposio usual para unidades maiores.


As Turbinas tipo PELTON

So aplicveis a pequenas vazes em altas quedas. Suas vantagens so o alto rendimento hidrulico, custo mais baixo, facilidade de manuteno e otimizao nas obras civis, dentre outras. Os rotores de Turbinas Pelton, aparafusados ou em uma s pea, possuem conchas cuja usinagem exige alto grau de aferio por gabaritos. A preciso condio para se alcanar altos rendimentos. Exigem tambm para sua instalao, tubulaes foradas e bifurcaes para os injetores, o que requerem projetos mecnicos de alto nvel e severos controles de qualidade.


As Turbinas tipo KAPLAN

So aplicveis a grandes vazes, em mdias e baixas quedas. Suas vantagens so as relaes timas de potncia/dimenso e o fato de que as ps do rotor so ajustveis. Apresentam altos rendimentos mesmo com grande variao de queda e vazo. Turbinas TUBULARES e BULBO so variaes das Turbinas Kaplan, apresentando eixo horizontal. Como no caso das turbina Francis, as estruturas soldadas, como a caixa espiral e tubos de suco, bem como as partes usinadas: mancais, distribuidor e outras, devem ser produzidas em instalaes que permitam alto grau de preciso. A fabricao do ncleo do rotor e de seus servo-mecnismos requer processos de controle de fundio e usinagem de alta preciso.


Turbina Kaplan


Gerador Sncrono: Um dos tipos mais importantes de mquinas eltricas rotativas o Gerador Sncrono, que capaz de converter energia mecnica em eltrica quando operada como gerador e energia eltrica em mecnica quando operada como motor. Os Geradores Sncronos so utilizados na grande maioria das Centrais Hidroelctricas e Termoeltricas. O nome Sncrono se deve ao fato de esta mquina operar com uma velocidade de rotao constante sincronizada com a frequncia da tenso elctrica alternada aplicada aos terminais da mesma, ou seja, devido ao movimento igual de rotao, entre o campo girante e o rotor chamado de mquina sncrona (sincronismo entre campo do estator e rotor).


RAZES DAS MDIAS TENSES DE GERAO. Tenses menores (d.d.p. inferiores) resultam em mquinas geradoras menos robustas, portanto, economia na isolao. Porm, com tenses muito baixas necessrio gerar altas correntes, portanto, utilizar condutores e circuitos magnticos da mquina maiores (gasto com cobre e ferro), somando maior desgaste. A tenso de gerao resultado da ponderao destes fatores.


POR QUE TENSO ALTERNADA? Da gerao carga, devido necessidade de variar a tenso, so instalados inmeros transformadores. A Frmula E = -Nd/dt indica que a indica que a tenso ou f.e.m. induzida no secundrio dos transformadores, s ocorre com a variao do fluxo no tempo. Portanto, a tenso necessariamente deve ser alternada.


POR QUE SENOIDAL? O transformador tem a propriedade de derivar a forma de onda da entrada. A nica forma de onda que mantm suas caractersticas aps a derivada a senide, pois derivada sen (t) = Kcos (t), e a funo cs a prpria funo sen adiantada de /2 (90).


POR QUE FREQUENCIA DE 50/60Hz? Este valor foi obtido atravs da ponderao de duas curvas: Curva A O aumento da freqncia implica no aumento de perdas por: - Histerese PH = K.f - Foucalt PF = K.f - Efeito pelicular (SKIN) - Queda de tenso na linha, pois aumenta XL e diminui XC: XL = L = 2..f.L XC = 1/C = 1/ 2..f.C Curva B O aumento da freqncia implica economia na gerao. V = 4,44 .f.N. > f menor nmero de espiras = economia no cobre > f menor fluxo < B.S = economia no ferro


POR QUE SISTEMA TRIFSICO? O nmero de fases mais econmico foi determinado pela interseco das curvas C e D abaixo: Curva C O aumento do nmero de fases implica no aumento do custo na transmisso devido a isolao e afastamento. Curva D Contudo, quanto maior o nmero de fases; - Menor custo nos equipamentos (equipamentos mais compactos) - Menores perdas na retificao (< ripple) - Menores custos na distribuio - Menor seo transversal dos condutores devido a menor corrente.

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