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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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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.