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Thursday, 13 September 2012

Bath County - A maior central hidroeléctrica reversível do Mundo

O que é uma central ou usina hidroeléctrica reversível? Antes de falarmos de usinas reversíveis, vamos fazer uma rápida abordagem sobre o funcionamento de uma usina hidroeléctrica convencional.

 As usinas hidroeléctricas utilizam a energia da água, convertendo-a em electricidade através de uma mecânica elementar. Na verdade, as usinas hidroeléctricas são baseadas em um conceito simples: A água represada possui energia potêncial gravitacional que se converte em energia cinética. Essa energia cinética é transferida às turbinas, que movimentam o gerador;  O gerador gera energia eléctrica que é transformada e transportada por linhas de transmissão e distribuição para os respectivos consumidores.

Durante a transmissão, parte dessa energia é absorvida sob a forma de calor que aquece a linha de transmissão. Para chegar ao usuário final, a energia eléctrica passa novamente por transformadores de acordo o desenho das linhas de distribuição. Finalmente ao chegar ao usuário ele pode transformá-la em outras formas de energia, como por exemplo energia sonora, ao ligar um aparelho de som, transformá-la em energia luminosa, quando acendemos uma lâmpada, ou mecânica ao acionar-se um motor eléctrico. Veja em menos de 1 minuto esse video ilustrativo:


Aqui estão os componentes básicos de uma usina hidroeléctrica convencional (ver foto em anexo):
Barreira ou represa  - a maioria das usinas hidroeléctricas utiliza uma barreira que armazena  a água e cria um grande reservatório

Canal - os portões ou comportas da barreira se abrem e a água flui por gravidade através do duto que vai para a turbina.
Turbina - a água atinge as grandes lâminas da turbina, fazendo-as girar. A turbina é acoplada a um gerador localizado acima dela. O tipo mais comum de turbinas para as usinas hidroeléctricas é a Francis, que se parece com um grande disco com lâminas curvas
Geradores - as lâminas da turbina giram e movimentam uma série de ímanes dentro do gerador. Os ímanes gigantes geram um fluxo magnético rotativo, produzindo deste modo a corrente alternada (AC).
Transformador - o transformador dentro da casa de força converte a voltagem de baixa tensão gerada em alta tensão. A energia gerada é depois transmitida e distribuida aos consumidores através das linhas de transmissão e subestações eléctricas 
Linhas de transmissão - Quatro linhas saem de cada usina de energia: As três fases de energia, que são produzidas simultaneamente, mais um linha do neutro ou terra comum para as três fases

Fluxo de saída - A água usada passa por algumas tubulações e volta para o rio;
Eixo entre a turbina e o gerador

Armazenamento bombeado (ou reversível) 
A maioria das usinas hidroeléctricas funciona da maneira descrita anteriormente. Entretanto, existe outro tipo de usina hidroeléctrica chamada hidroeléctrica de armazenamento bombeado.  Em uma usina hidroeléctrica convencional, a água do reservatório passa pela usina, sai e volta para o rio.

Uma usina de armazenamento bombeado tem dois reservatórios:
Reservatório superior - como uma usina hidroeléctrica convencional, uma barreira cria o reservatório.  A água neste reservatório passa pela usina hidroeléctrica para criar electricidade;

Reservatório inferior - a água que sai da usina hidroeléctrica vai para um reservatório inferior em vez de voltar para o rio;
Utilizando uma turbina reversível, a usina pode bombear a água de volta para o reservatório superior. Isto é feito nos horários fora de pico. Em resumo, o segundo reservatório preenche o reservatório superior. Ao bombear a água de volta para o reservatório superior, a usina tem mais água para gerar electricidade durante os horários de pico de consumo.
Um exemplo de central hidroeléctrica reversível é Bath County - a maior central hidroeléctrica reversível do Mundo.

Bath County - O rejuvenescimento do gigante silencioso
Durante quase 20 anos, a usina hidroeléctrica reversível de Bath County, no estado da Virgínia, nos EUA, foi a maior usina de sua categoria. Para preparar esse "gigante silencioso" para o futuro, a Voith modernizou as seis turbinas da usina em 2009. Com o significativo aumento em sua capacidade máxima, possibilitado pela modernização, Bath County retornou ao topo na lista das usinas reversíveis mais potentes do mundo.

A maior parte do complexo, com quase 20 andares de altura, encontra-se oculta sob a superfície da água. Isso deu à usina o apelido de "gigante silencioso". Em horários de ponta, quando cerca de 500.000 domicílios e empresas na Virgínia estão consumindo energia, as comportas se abrem para as tubulações subterrâneas provenientes do reservatório superior, e mais de 850 metros cúbicos de água por segundo fluem através das seis turbinas instaladas na parte inferior do edifício.
Novas turbinas-bombas para uma maior potência

As turbinas-bombas da usina estiveram em operação durante quase duas décadas. Em 2003, a Voith foi contratada para modernizar a usina. Por um lado, o objectivo era assegurar que a planta pudesse continuar a ser operada rentavelmente. Por outro lado, desejava-se aumentar a eficiência das turbinas. Para preparar a usina para o futuro, os especialistas da Voith analisaram o seu potencial de otimização realizando testes sofisticados e simulações por computador. Rapidamente ficou claro que a substituição do sistema de ventilação e de resfriamento, bem como um novo projecto do enrolamento do estator, permitiriam alcançar um grau de eficiência significativamente maior.

De volta ao 1º lugar na classificação de potência
O novo conceito dos enrolamentos dos estatores alterou a transposição original de 360 graus para 540 graus. Esse desenho construtivo aumentou a capacidade máxima das turbinas para 530 megawatts – um aumento de aproximadamente 25 por cento. A recuperação da usina de Bath County foi concluída em seis anos. Actualmente, a usina hidroeléctrica reversível continua sendo um fornecedor de energia eficiente e confiável. Com uma potência total superior a 2.700 megawatts desde a sua modernização, Bath County mais uma vez se tornou a usina hidroeléctrica reversível mais potente do mundo.

Actualmente, as centrais reversíveis vão tomando diferentes configurações, dependendo da necessidade energética e do fornecimento de água nas regiões onde são edificadas.

veja o video (em inglês)  sobre o projecto Bath County:


Refêrencias:
2 - http://www.howstuffworks.com

Compilado por:

Emméry Macedo

1 comment:

  1. Com o problema do baixo nível da água em tempo seco, seria oportuno pensar-se em construir uma central hidroeléctrica reversível na bacia do rio kwanza… Capanda outra vez em restrições e o povo sempre as escuras… Bath County - A maior central hidroeléctrica reversível do mundo.

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Luanda, Angola
Consultoria e Prestação Serviços powered by Emméry Macedo - Engenheiro Eletrotécnico, BTECH, BEST CUM LAUDE, pela Durban University of Technology (DUT), Galardoado pelo Institute of Professional Engineering Technologists (IPET), Bacharel em Ciências Matemáticas pela Faculdade de Ciências da Universidade Agostinho Neto de Angola, Professor de Matemática e Física pelo IMNE- Garcia Neto, Professor de Electrόnica de Potência da Universidade Metodista, membro da Ordem dos Engenheiros IET 91651226 com certificação em ETAP e SKM

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