Usinas elétricas: quais os principais equipamentos

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As usinas elétricas são grandes instalações industriais para produção de energia. Embora existam diferentes tipos de usinas ― termelétricas, hidráulicas, nucleares, etc ―, o princípio de todas é muito parecido: converter a energia mecânica ou química, gerada por água ou ar, em energia elétrica.

Essa conversão acontece no gerador, um dos principais equipamentos de qualquer usina elétrica. Ele é composto por ímãs e um enrolamento de fios, as espiras. Quando esses componentes realizam um movimento relativo, possibilitam o surgimento de corrente elétrica. É essa a energia que será reduzida ou multiplicada e, posteriormente, distribuída.

Mas, o gerador é apenas um dos equipamentos essenciais para as operações de usinas elétricas e alguns outros merecem destaque. Neste artigo, vamos explicar melhor sobre eles para que você entenda quais são os principais componentes de uma usina elétrica.

Usinas elétricas: as diferenças entre hidrelétricas e termelétricas

Mesmo que diversas fontes possam ser utilizadas para gerar energia elétrica, no Brasil se destacam dois tipos de usinas: as hidrelétricas e as termelétricas. As primeiras são responsáveis por 66,6% da matriz energética brasileira, enquanto as termelétricas se dividem entre 3,6% gerados a partir do carvão; 8,6% resultado do processo com gás natural e outros 8,5% oriundos da combustão da biomassa.

Continue lendo e entenda melhor o funcionamento de cada um desses tipos de usinas elétricas e quais equipamentos são necessários para a geração de energia.

Usinas hidrelétricas

A geografia brasileira explica a fatia tão significativa das usinas hidrelétricas. As grandes bacias hidrográficas e a força dos rios do país são grandes facilitadores para a geração de energia por meio de uma fonte renovável. Isso porque as hidrelétricas devolvem para os rios a água que foi utilizada para mover as turbinas sem quaisquer alterações de qualidade.

Neste modelo de usina, é realizado um estudo aprofundado de um rio que possa servir de local para a montagem da infraestrutura. A partir disso, é feito o desvio do curso do rio para que se possa represar parte da água. Então, acontece a condução da água até às turbinas, que faz com que as pás girem e transformem a energia potencial em energia mecânica. Com as turbinas ligadas nos geradores, tem-se, finalmente, a energia elétrica.

As usinas elétricas hidráulicas, são divididas em 3 categorias, de acordo com sua potência instalada:

• Centrais Geradoras Hidrelétricas (CGH): potência igual ou inferior a 5.000kW, o suficiente para abastecer pequenos centros consumidores, ou até mesmo, a gerar energia para indústria;
• Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH): entre 5MW e 30MW e a energia gerada por elas é capaz de alimentar entre 5.000 e 30.000 casas (1MW = 1.000 casas);
• Usinas Hidrelétricas de Energia (UHE): têm mais de 30MW de potência instalada e são complexos de grande porte, frequentemente alocados longe dos centros urbanos.

Nas tubulações das usinas hidrelétricas ficam alocados equipamentos importantes como as válvulas e comportas que regulam a passagem da água. Também contam com grades de proteção que evitam a passagem de materiais que possam danificar as turbinas, como pedras e galhos.

Usinas termelétricas

Nas termelétricas, a energia é produzida a partir de qualquer material que possa gerar calor por meio da combustão. Estão inclusos o carvão mineral, o gás natural, a lenha, o bagaço de frutas (o da cana-de-açúcar, por exemplo, é bastante utilizado no país) e também urânio enriquecido.

Esses produtos são aquecidos em uma caldeira e o vapor oriundo da combustão é o responsável por mover as turbinas. Elas, por sua vez, estão ligadas ao gerador, assim como nas hidrelétricas.

Como você pôde perceber, os sistemas de geração funcionam a partir do mesmo princípio de transformação de energia. Entretanto, os equipamentos que os compõem têm diferenças condizentes com as fontes energéticas utilizadas.

Os principais equipamentos de usinas elétricas hidráulicas e térmicas

Mesmo que o sistema de geração de energia elétrica não seja difícil de entender, os equipamentos utilizados para essa produção são bastante complexos. Por ser tratar de instalações de grande porte ― mesmo as CGH demandam uma infraestrutura considerável para instalação ―, o maquinário empregado é composto por uma série de componentes diferentes.

As turbinas a vapor, a gás e hidráulica possuem diferenças entre si, podendo ser axiais, radiais, tangenciais ou diagonais. Mas, o ponto comum é que esses são os sistemas que mais demandam lubrificação. O tempo de troca varia, podendo chegar a 20.000 horas  (5,2 anos se considerarmos 3.833 horas de trabalho por ano), mas em termelétricas esse tempo pode diversificar ainda mais, desde trocas mensais a substituições a cada 10 anos.

Independentemente do tipo de usina elétrica, os principais equipamentos utilizados são bastante parecidos em todas: motor (pás ou quaisquer outras peças que irão reagir mecanicamente a água ou ar), mancal (também chamado de bearing), redutora ou multiplicadora e gerador.

• O mancal é um dispositivo fixo onde se apoia um eixo, seja ele girante, deslizante ou oscilante;
• As redutoras ou multiplicadoras, por sua vez, são dispositivos mecânicos que reduzem ou aumentam a rotação de um acionador;
• O gerador, como falado anteriormente, é o equipamento que irá transformar a energia mecânica ou química em energia elétrica.

Claro que esses são os equipamentos comuns a todas, tendo cada tipo de usina seu maquinário próprio. Nas termelétricas, por exemplo, utilizam-se caldeiras que diferem entre as próprias para combustíveis sólidos (carvão, lenha, bagaço de frutas) e as específicas para os líquidos e gasosos, sendo estas as mais complexas.

As usinas hidrelétricas, por sua vez, demandam componentes específicos para a tomada de água, barramentos blindados, canal de fuga e uma casa de força, que abriga o sistema turbina-gerador. Chaminé de equilíbrio e túnel de adução também podem ser necessários a depender da geografia do local de instalação da usina.

Agora que você já conhece os principais equipamentos quando o assunto são usinas elétricas, continue lendo sobre o assunto no artigo Mercado de Energia: conheça aqui as principais tendências. Boa leitura!