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 3
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. 3
Princípio de Conservação da Energia
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
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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);
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- 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);
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
Legenda
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.
O Funcionamento de uma Usina Hidrelétrica
A CESP produz energia a partir da força das águas de um rio represado. No país, a energia hidráulica é responsável pela produção da maior parte da energia utilizada. Aproveitando todos os rios do estado de São Paulo, que estão divididos em 5 bacias hidrográficas, a empresa construiu 22 usinas hidrelétricas: 18 em operação, 1 em operação parcial e 3 ainda em construção (figura abaixo), todas com potência instalada de mais de 10.000 MW. 3
(figura5) Relação das Usinas Hidrelétricas da CESP no estado de São Paulo
UHE Ibitinga |
UHE Barra Bonita |
|
UHE Lucas Nogueira Garcez |
UHE Caconde |
UHE Canoas I e II |
UHE Euclides da Cunha |
UHE Ilha Solteir a |
Barragem de Paraitinga |
UHE Armando de Salles Oliveira |
UHE Jaguari |
UHE Nova Avanhandava |
UHE Escola Politécnica |
UHE Rosana |
UHE Porto Primavera |
UHE Mário Lopes Leão |
UHE Paraibuna |
UHE Três Irmãos |
UHE Escola de Engenharia |
UHE Chavantes |
UHE Engº Souza Dias |
Chegamos à conclusão que esses "monstros" produtores de energia elétrica é que fornecem energia para nós cozinharmos, tomarmos banho, assistirmos à televisão, usarmos o computador e várias outras coisas que fazemos no dia-a-dia, e tudo isso apenas com a força das águas de um rio. Esse é o trabalho das Usinas Hidrelétricas: fornecer energia elétrica para nós.
