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Usina hidrelétrica

Da água à energia renovável: funcionamento e tipos de usinas hidrelétricas.

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A usina hidrelétrica transforma a energia hidráulica de um fluxo, natural ou artificial, em eletricidade renovável. O processo ocorre em várias etapas e se baseia na transformação da energia potencial contida nas massas de água, posicionadas a altitudes mais elevadas em relação às turbinas da usina.
 

Como funciona

De um modo geral, o esquema de funcionamento inclui uma barreira, uma barragem ou um dique transversal, que intercepta a queda d'água, criando uma reserva que pode constituir um reservatório ou uma bacia hidrelétrica. Por meio da adução, canais e túneis de derivação, a água é transportada para tanques de carregamento e, através de tubulações, é direcionada para as turbinas hidrelétricas, mediante a utilização de válvulas de entrada (segurança) e dispositivos de regulação de fluxo (distribuidores), dependendo da demanda de energia.

A água ativa as turbinas, gerando energia mecânica, e sai dela, terminando em um canal de descarga, através do qual é devolvida ao fluxo. Diretamente conectado à turbina, está o gerador elétrico rotativo (alternador), que transforma em energia elétrica a energia mecânica recebida pela turbina. A eletricidade obtida dessa forma deve ser transformada para ser transmitida à longa distância: antes de ser transportada para as linhas de transmissão, a eletricidade passa por um transformador, que diminui a intensidade da corrente produzida pelo gerador elétrico rotativo, porém elevando sua tensão.

Quando chega ao local de utilização, antes de ser empregada, a energia passa novamente por um transformador, que desta vez aumenta a intensidade da corrente e diminui a tensão, de modo a torná-la adequada para uso industrial, comercial ou doméstico. 

Usina hidrelétricas: 1. Pullinque (Chile) | 2. Rock Creek (Estados Unidos) | 3. Moyopampa (Peru)

Tipologia

As usinas hidrelétricas são divididas em três grandes categorias, dependendo do tipo de instalação utilizada: usinas de fluxo, usinas de bacia e usinas de armazenamento.

Nas usinas de fluxo, o fluxo natural de uma corrente é posicionado em dois níveis diferentes para ser utilizado. A água é transportada através de um canal de derivação sem o auxílio de tubulações e chega às turbinas. A potência da usina depende principalmente, portanto, da velocidade da água ao passar de um nível para o outro, o chamado salto, e a extensão da queda d'água.

As usinas de bacia, por sua vez, utilizam um reservatório a montante, uma fonte de fornecimento, que pode ser natural, como no caso de um lago, ou criada artificialmente por uma barragem. A água é transportada pelas tubulações da barragem para as turbinas hidráulicas, que geram, por meio da sua rotação, energia mecânica, convertida pelo gerador elétrico, também em rotação, em energia elétrica.

A jusante, existe uma bacia sem movimentação, onde as águas turbulentas que acabam de atravessar as turbinas são descarregadas antes de retornar ao fluxo normal do curso d'água. A existência da bacia a montante, diferentemente dos sistemas de água corrente, permite o controle dos fluxos de água e, portanto, da produção relativa de eletricidade renovável.

As usinas de armazenamento têm dois tanques em altitudes diferentes, um a montante e outro a jusante, este servindo como reserva de energia. Durante as horas ou horários de menor demanda de energia, a água é conduzida da bacia a jusante para a bacia a montante por meio de uma estação de bombeamento, permitindo, desta forma, lidar mais seguramente com os momentos de maior demanda de energia. Em alguns sistemas, é possível usar as características de reversibilidade das turbinas Francis para convertê-las em bombas e devolver a água ao tanque a montante. 

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