A energia hidráulica é uma valiosa fonte de energia.A água usada como fonte de energia, não tem sua utilidade esgotada. O constante fluxo de água na Terra pode ser aproveitado na geração de energia mecânica e elétrica.
Os primeiros dispositivos destinados ao aproveitamento da energia hidráulica foram rodas montadas numa estrutura colocada sobre um rio. Pás fixadas em torno da parte externa das rodas mergulhavam no rio, e a água, ao atingir as pás, fazia girarem as rodas. Os antigos romanos ligaram estas rodas-d'água a mós e usaram a energia para moer grãos.
Durante a Revolução Industrial, grandes rodas-d'água foram usadas para mover máquinas nas fábricas. Todavia, a energia não era constante. O aumento do volume das águas gerava mais energia do que o necessário, e as secas deixavam as fábricas sem energia. Por volta do final do séc. XIX, o motor a vapor havia tomado o lugar da energia hidráulica na maioria das fábricas.
A primeira usina movida a água para a geração de eletricidade foi construída nos EUA, em 1882. Essa usina hidrelétrica transformou a energia hidráulica numa importante fonte de eletricidade.
A água não pode gerar energia a menos que esteja fluindo de cima para baixo. O homem usa os efeitos da gravidade, que puxa a água para baixo, ao aproveitar a água para a produção de energia.
Mas é preciso usar um sistema mecânico para transformar em energia útil a força de uma queda-d'água, sendo que nenhum sistema mecânico é capaz de aproveitar toda a energia potencial. A energia que o sistema mecânico desenvolve é calculada multiplicando-se a energia potencial da queda-d'água pela porcentagem potencial que se usa.
A construção de uma usina hidroelétrica envolve muitos aspectos principalmente os da natureza, ela deve ser construída no encontro de vários rios e o relevo influencia bastante, há necessidade de desníveis para a água adquirir mais velocidade. É construída então uma barragem para que a água seja represada, esta deve ter uma grande altura para a água adquirir mais velocidade durante a queda, girando as turbinas que por sua vez produzirá eletricidade.
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.
Os Estados Unidos continuam sendo o maior produtor mundial, com uma produção de mais de 300 TWh, seguidos pelo Canadá (mais de 250 TWh) (Esses dois países possuem algumas das mais importantes usinas hidrelétricas, com capacidades de produção muito variadas (condicionadas pelo débito e pela altura da queda), atingindo de algumas centenas a vários bilhões de KWh.
PRÓ: é uma fonte de energia renovável, que produz eletricidade de forma limpa, não poluente e barata.
CONTRA: exigem grande investimento inicial na construção de barragens. Podem ter a operação prejudicadas pela falta de chuvas.
Fonte: www.cei.santacruz.g12.br
OBJETIVO GERAL: Transmitir tópicos da Física a partir do estudo da Energia Hidrelétrica.
PÚBLICO ALVO: alunos do ensino médio a fim de que possam adquirir um conhecimento de maneira mais dinâmica e definitiva. 3
ESTRATÉGIA: Utilização de recursos tais como o computador, lousa, retroprojetor, transparência, tele-aula, acesso a experiências virtuais através da Internet, demonstrações práticas em sala de aula. 3
ATIVIDADES: propor leituras específicas sobre o tema, pesquisa sobre a construção de uma usina hidrelétrica e fazer associação com o texto e os tópicos da física abrangidos
Uma das maiores preocupações da humanidade com relação ao século XXI é a produção de energia elétrica para todos os habitantes do planeta.
Para obtenção de energia elétrica, as energias mais utilizadas atualmente são a MECÂNICA (através do movimento das águas, gerando a ENERGIA HIDRELÉTRICA) e a térmica ( da queima de petróleo ou carvão gerando a energia termoelétrica.
As centrais que fornecem energia para os centros consumidores são geralmente de grande porte, gerando potências elevadíssimas (milhares de kw). Entretanto seus geradores funcionam, em princípio, de maneira idêntica ao alternador.
Conforme o tipo de energia usada para fazer girar a espira (ou imã) do gerador, podemos ter entre outras , as usinas hidrelétricas, termoelétrica e nuclear.
Já sabemos que, nas atividades do dia-a-dia, são utilizadas energias de diversas modalidades: mecânica, térmica, química e elétrica. Essas formas de energia, TRANSFORMAM-SE entre si, obedecendo ao PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA, cuja validade é importantíssima na Física :
Na Usina Hidrelétrica, a energia potencial da água armazenada em uma represa se transforma em energia cinética durante sua queda pela tubulação. Essa energia é usada para fazer girar uma turbina e seu movimento de rotação é transmitido ao gerador, produzindo corrente elétrica.
Vista aérea da Usina de Itaipú
As principais partes estão citadas abaixo, sendo que algumas delas podem ser identificadas na figura 3, pelos números de 1 a 8:
A barragem: tem por função barrar a água de um rio, represando-a (nº2 e 3);
As turbinas: são basicamente um eixo em torno do qual é montado um círculo de pás. O impacto da água nas pás faz o eixo girar e o movimento aciona a máquina (conforme a figura abaixo);
Vertedouro: controla o nível de água da represa, evitando transbordamentos (nº7);
Casa de Máquinas: onde estão instalados os geradores acoplados às turbinas (nº4);
Tomada de Água: conduz a água do reservatório até a turbina;
Reservatório ou Lago: surge a partir do fechamento da barragem (nº1)
Gerador: surge a partir da energia mecânica, produz energia elétrica;
Casa de Comando: local de onde se opera a usina (nº5);
Saída de Água: local por onde sai a água após passar pelas turbinas (nº8);
Subestação Elevadora: local onde se transforma a energia elétrica em alta tensão para ser transportada (nº6).
A maior usina hidrelétrica do mundo é brasileira!
É a usina de Itaipu, localizada na Bacia do Rio Paraná, com uma potência instalada de 12.600MW.
Planta da Usina Hidrelétrica de Itaipu
01- Cota 40,00m -Fundação da barragem;
02- Cota: 92,40m - Acesso ao poço da turbina;
03- Cota: 98,50m - Serviço auxiliar da unidade - Sistema de Água Pura;
04- Cota: 98,50m - Sistema de excitação, acesso ao "housing" do gerador e regulador de velocidade;
05- Cota: 108,00m - Transformadores elevadores;
06- Cota: 108,00m - Piso dos geradores e salas de controle local;
07- Cota: 122,00m - Sistema de ventilação;
08- Cota: 127,60m - Galeria de cabos;
09- Cota: 128,20m - GIS - SF6;
10- Cota: 133,20m - Painéis principais do serviço auxiliar AC e sala dos geradores diesel;
11- Cota: 144,00m - Serviço auxiliar da barragem;
12- Cota: 214,00m - Central hidráulica das comportas.
Obs.: As elevações estão referidas ao nível do mar. 3
Após a construção de uma barragem, a água do rio é represada. Ela então é conduzida por dutos que fazem a água chegar até as turbinas com uma força muito grande, capaz de girar as pás que estão ligadas por eixos a geradores, os quais também se movimentam, de modo a produzir a corrente elétrica.
Após esse processo, a energia elétrica ainda precisa passar pela subestação elevadora para que, transformada em alta tensão, possa ser transportada a grandes distâncias.
Após ser transportada, a energia elétrica precisa ser reduzida na subestação abaixadora através de transformadores. Em seguida, ela percorre as linhas de distribuição que podem ser subterrâneas ou, como é mais comum, aéreas. Finalmente, a energia elétrica é transformada novamente para os padrões de consumo local, isto é, em 110 ou 220V, e chega às residências e outros estabelecimentos.
Fonte: www.cepa.if.usp.br
