ENERGIA
HIDRÁULICA
O que é (conceito)
Energia Hidráulica, também
conhecida como energia hídrica ou hidrelétrica, é aquela obtida através do
aproveitamento da energia potencia e cinética das correntes de água em rios,
mares ou quedas d’água. É considerada uma fonte de energia renovável e limpa.
Como é obtida
A energia contida na água
(potencial e cinética) é transformada em energia elétrica através do movimento
das turbinas existentes nas usinas hidrelétricas.
Vantagens
- Não ocorre emissão de gases
poluentes significativos no processo de geração de energia.
- É uma fonte de energia
renovável.
- A água represada pode,
dependendo do projeto, ser usada para irrigação de plantações nas proximidades
da usina.
- Através da represa é possível
regular a vasão do rio.
- Custo operacional baixo, pois
as usinas atuais são automatizadas.
- Como não há uso de combustíveis
fósseis (gasolina, diesel) ou gás, os preços da energia elétrica gerada para o
consumidor final não sofrem grandes alterações, pois não há influência de aumentos
de preços destes combustíveis fósseis.
Desvantagens
- Em época de pouca chuva nas
cabeceiras dos rios, pode ocorrer a diminuição da geração de energia elétrica.
- Se a represa é construída em
local onde há cidade ou aldeia indígena, há grande transtorno para estas
populações, pois estas devem ser deslocadas para outras áreas.
- Quando há construção de represa
em região de mata ou floresta, ocorre impacto ambiental, pois muitas espécies
animais e vegetais podem ser prejudicadas.
- O aumento ou diminuição do
fluxo de água que sai das barragens pode afetar a vida nos ecossistemas dos
rios.
A energia hidráulica no Brasil
Atualmente, cerca de 75% da
energia elétrica produzida no Brasil tem como fonte as usinas hidrelétricas.
Rico em rios com excelentes potenciais hidrelétricos, o Brasil possui usinas em
todas as regiões e continua investindo nesta fonte de energia.
Principais usinas hidrelétricas
brasileiras:
- Usina Binacional de Itaipu
(parceria com o Paraguai) – localizada no rio Paraná tem capacidade 7.000 MW
(parte brasileira)
- Usina de Tucuruí – localizada
no rio Tocantins tem capacidade de 8.360 MW.
- Usina de Ilha Solteira -
localizada no rio Paraná tem capacidade de 3.450 MW.
- Usina de Xingó - localizada no
rio São Francisco tem capacidade de 3.160 MW.
- Usina de Paulo Afonso –
localizada no rio São Francisco tem capacidade de 3.980 MW.
- Usina de Jirau – localizada no
rio Madeira tem capacidade de 3.750 MW.
Curiosidade:
- A Inglaterra é a pioneira na
produção de energia hidráulica no mundo. Foi neste país que as primeiras usinas
hidrelétricas foram construídas na década de 1880.
Vazão
É a relação do volume de água
medida em litros ou metros cúbicos pelo tempo em segundos, minutos ou horas,
necessários para encher um reservatório como: tanque, tambor, caixa d´agua,
etc.
A vazão é representada pela
letra Q e pode ser calculada através da formula:
Q = v/t
onde:
Q = Vazão em metros cúbicos
por segundo
v = Volume do reservatório
t = tempo
Esta definição de vazão se
aplica a qualquer fluxo de água. Para se medir a vazão basta se utilizar uma
mangueira conectada a um funil, um reservatório de um litro e um relógio ou
cronômetro. Em seguida, marca-se o tempo que a água leva para preencher o
reservatório. Para encontrar a vazão basta dividir o volume pelo tempo gasto
para preencher o reservatório.
Em qualquer estudo para
implementação de uma usina a medição da vazão é fundamental para se dimensionar
o potencial da planta.
Altura de queda d'água
local
Ao utilizar a energia
hidráulica do rio, no acionamento de máquinas para bombeamento ou geração de
eletricidade, é importante verificar se há uma diferença entre a altura do
ponto de captação da água e o local onde será instalado o equipamento
hidráulico. Essa altura é definida como altura de queda [H].
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 aciona-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 microcentrais
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.(* incluir linkTurbinas)
Potencial Hidrelétrico
Brasileiro
O valor do potencial
hidrelétrico brasileiro é composto pela soma da parcela estimada (remanescente
+ individualizada) com a inventariada. O potencial estimado é resultante da
somatória dos estudos:
• De potencial remanescente -
resultado de estimativa realizada em escritório,a partir de dados existentes -
sem qualquer levantamento complementar - considerando-se um trecho de um curso
d'água, via de regra situado na cabeceira, sem determinar o local de
implantação do aproveitamento;
• Individualizados - resultado
de estimativa realizada em escritório para um determinado local, a partir de
dados existentes ou levantamentos expeditos, sem qualquer levantamento
detalhado. A parcela inventariada inclui usinas em diferentes níveis de estudos
- inventário, viabilidade e projeto básico - além de aproveitamentos em
construção e operação (ELETROBRÁS, 2004).
O potencial inventariado é
resultante da somatória dos aproveitamentos:
• Apenas em inventário -
resultado de estudo da bacia hidrográfica, realizado para a determinação do seu
potencial hidrelétrico, mediante a escolha da melhor alternativa de divisão de
queda, que constitui o conjunto de aproveitamentos compatíveis, entre si e com
projetos desenvolvidos, de forma a se obter uma avaliação da energia
disponível, dos impactos ambientais e dos custos de implantação dos
empreendimentos;
• Com estudo de viabilidade -
resultado da concepção global do aproveitamento, considerada sua otimização
técnico-econômica, de modo a permitir a elaboração dos documentos para
licitação. Esse estudo compreende o dimensionamento das estruturas principais e
das obras de infra-estrutura local e a definição da respectiva área de
influência, do uso múltiplo da água e dos efeitos sobre o meio ambiente;
• Com projeto básico -
aproveitamento detalhado e em profundidade, com orçamento definido, que permita
a elaboração dos documentos de licitação das obras civis e do fornecimento dos
equipamentos eletromecânicos;
• Em construção - aproveitamento
que teve suas obras iniciadas, sem nenhuma unidade geradora em operação;
• Em operação - os
empreendimentos em operação constituem a capacidade instalada.
Os aproveitamentos somente são
considerados para fins estatísticos nos estágios "inventário",
"viabilidade" ou "projeto básico", se os respectivos
estudos tiverem sido aprovados pelo poder concedente.
O potencial hidrelétrico
brasileiro situa-se ao redor de 260 GW. Contudo apenas 68% desse potencial foi
inventariado . Entre as bacias com maior potencial destacam-se as do Rio
Amazonas e do Rio Paraná. Na Bacia do Amazonas, destaca-se a sub-bacia do Rio
Xingu, com 12,7% do potencial inventariado no País. Outras sub-bacias do
Amazonas, cujos potenciais estimados são consideráveis, são a do Rio Tapajós ,
a do Rio Madeira e a do Rio Negro . Na Bacia do Tocantins, destaca-se a
sub-bacia do Rio Itacaiunas e outros, com 6,1% do potencial brasileiro
inventariado. Na Bacia do São Francisco, o destaque vai para a sub-bacia do Rio
Moxotó e Outros, que representa 9,9% do potencial inventariado. Na Bacia do
Paraná, existem várias sub-bacias com grandes potenciais, entre elas a Paraná,
Paranapanema e outros, com 8,1% do potencial hidrelétrico inventariado no País.
Capacidade Instalada
Em termos absolutos, os cinco
maiores produtores de energia hidrelétrica no mundo são Canadá, China, Brasil,
Estados Unidos e Rússia, respectivamente. Em 2001, esses países foram
responsáveis por quase 50% de toda a produção mundial de energia hidrelétrica
(AIE, 2003).
Pouco menos de 60% da
capacidade hidrelétrica instalada no Brasil está na Bacia do Rio Paraná. Outras
bacias importantes são a do SãoFrancisco e a do Tocantins, com 16% e 12%,
respectivamente, da capacidade instalada no País. As bacias com menor potência
instalada são as do Atlântico Norte/Nordeste e Amazonas, que somam apenas 1,5%
da capacidade instalada no Brasil.
Na Bacia do Paraná,
destacam-se as sub-bacias do Rio Paranaíba, Rio Grande, Rio Paranapanema e Rio
Iguaçu, com índices que variam de 10,1% a 13,2% da capacidade instalada no
País. Na Bacia do São Francisco, destaca-se a sub-bacia dos rios São Francisco,
Moxotó e outros, onde estão localizadas as usinas hidrelétricas de Xingó e
Paulo Afonso IV, que somam juntas 5.460 MW de potência instalada. Na Bacia do
Tocantins, destaca-se a sub-bacia Rio Tocantins, Itacaiúnas e Outros, onde se
localiza a Usina Hidrelétrica de Tucuruí, cuja capacidade instalada poderá ser
duplicada num futuro próximo.
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Por que aranhas encolhem as pernas quando morrem?
Para contrair as pernas, as aranhas
possuem musculatura nas juntas, e este movimento ocorre de forma semelhante ao
dos humanos. Já para esticar os membros, as aranhas não têm musculatura.
"Para realizar a extensão
as aranhas bombeiam hemolinfa (o "sangue" delas) para dentro das
pernas", diz Japyassú. O bombeamento é feito com a contração dos músculos
que ligam a parte superior da carapaça que reveste a cabeça e o tórax à parte
inferior da mesma.
"Com a contração,
aumentaria a pressão hidráulica interna à carapaça, e a hemolinfa migraria para
as pernas, fazendo com que elas se estiquem", explica.
Ao morrer, a aranha poderia
relaxar os músculos que ligam a parte superior à inferior da carapaça,
diminuindo a pressão de hemolinfa para dentro das pernas, o que causaria a
contração das pernas. "Outra hipótese seria a de que elas, mortas, vão se
desidratando, o que também diminuiria o volume de hemolinfa, resultando em
pressão negativa dentro da carapaça. São hipóteses a serem testadas",
afirma Japyassú.
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Blaise
Pascal (1623-1662) foi um físico, filósofo e matemático francês de curta
existência, que como filósofo e místico teve uma das afirmações mais
pronunciadas pela humanidade nos séculos posteriores: “O coração tem razões que
a própria razão desconhece”. Como físico, em um de seus estudos, esclareceu o
princípio barométrico, a prensa hidráulica e a transmissibilidade das pressões.
O
princípio físico que se emprega aos elevadores hidráulicos de postos de
combustíveis e aos freios hidráulicos foi descoberto por Pascal. O enunciado do
princípio de Pascal diz que:
O acréscimo de pressão produzido num líquido em equilíbrio transmite-se integralmente a todos os pontos do líquido.
Uma aplicação simples deste princípio é a prensa hidráulica. A prensa é um dispositivo com dois vasos comunicantes, que possui dois êmbolos de diferentes áreas sobre a superfície do líquido.
A
prensa é um mecanismo eficaz de aumento da força aplicada. Para isso basta construir
um dispositivo com área maior do que a área na qual se vai aplicar a força.
Fazendo isso podemos levantar o carro. O mesmo vale para o sistema de freio
hidráulico de um carro.
http://www.brasilescola.com/fisica/principio-de-pascal.htm
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