Fisica

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Página II.2

1.

DEFINIÇÃO Conjunto de obras e equipamentos cuja finalidade é a geração de energia elétrica, através da queima de um combustível. Normalmente, carvão, gás natural ou óleo diesel, existindo ainda as termelétricas a combustível nuclear (urânio).

2.

DESCRIÇÃO DE FUNCIONAMENTO: Em linhas gerais, a energia é obtida a partir de geradores elétricos acionados por turbinas,cujas pás giram por ação do vapor gerado pelas queima do combustível.

Figura 1: Vista geral da Usina Termelétrica de Santa Cruz – RJ

3.

CLASSIFICAÇÃO: As termelétricas são classificadas em função do seu ciclo, podendo ser Combinado

Convencional ou

3.1

Termelétrica Convencional: A Termelétrica Convencional (figura 2) usa uma única turbina para geração da energia elétrica, sendo oprocesso de geração constituído por 3 estágios: Estágio 1: Queima do combustível ( óleo, carvão ou gás) transformando a água em vapor, através do calor gerado na caldeira. Estágio 2: Utilização do vapor em alta pressão para girar a turbina ( potência mecânica ) que por sua vez aciona o gerador (potência elétrica). Estágio 3: Condensação do vapor gerado, transferindo o resíduo de sua energia térmicapara um circuito independente de refrigeração, retornando à água a caldeira, completando desta forma o ciclo convencional.

Página II.3

Figura 2: Turbina a gás convencional, em ciclo aberto

3.2

Termelétrica a Ciclo Combinado: Uma termelétrica a Ciclo Combinado (figura 3) usa turbinas a gás e a vapor associadas em uma única planta, ambas gerando energia elétrica a partir da queima domesmo combustível. Para isto, o calor contido nos gases de exaustão das turbinas a gás é recuperado , produzindo o vapor necessário ao acionamento da turbina a vapor. Os estágios de funcionamento são semelhantes.

Figura 3: Turbina a gás em ciclo combinado

4.

PRINCIPAIS SISTEMAS DE UMA USINA TERMELÉTRICA: Os principais sistemas de uma termelétrica convencional são: Caldeira Turbina a Gás, Óleoou a Vapor Gerador

4.1

Caldeira: Sistema composto por um reservatório metálico hermeticamente fechado, destinado a aquecer água de modo que seja produzido vapor.

Página II.4

4.2

Turbina: Sistema de grande importância em uma termelétrica, podendo ser a gás, a carvão ou a óleo, tendo como componentes principais o compressor, o sistema de combustão e a própria turbina. Se uma turbinaestiver operando isoladamente, ou em ciclo aberto ( open cycle mode ), como nas aeronaves, sua eficiência térmica é baixa, da ordem de 36%, ou seja, 64% do calor gerado pela queima do combustível é perdido nos gases de exaustão. A eficiência térmica pode ser melhorada com temperaturas e pressões de entrada mais elevadas, mas isto exigiria materiais mais caros, com limitações técnicas eeconômicas, que podem ser relativas no caso de aviões militares. Diferentemente dos gases de exaustão de uma turbina a óleo ou de um motor diesel, os gases provenientes de uma turbina a gás ainda contém oxigênio, o que permite a queima suplementar de combustível, se for desejado vapor a temperaturas mais elevadas ou em maior quantidade.

4.3

Gerador: Dispositivo eletromecânico destinado a geração deenergia elétrica funcionando acoplado ao eixo da turbina. TERMELÉTRICAS A GÁS NATURAL DE CICLO COMBINADO- CCPS’s As usinas termelétricas a gás natural, conhecidas por CCPS’s (Combined Cycle Power Stations), vem sendo utilizadas em todo o mundo desde a década de oitenta, devendo ser a solução adotada para a quase totalidade das termelétricas a gás natural a serem construídas no Brasil (cerca de 35usinas totalizando mais de 12.000 Megawatts (MW).

5.

Figura 4: Detalhe das chaminés - Usina Termelétrica de Santa Cruz 5.1 Principais componentes das termelétricas a gás natural de ciclo combinado:

5.1.1 Turbinas a Gás O principal elemento das termelétricas de ciclo combinado são as turbinas a gás, uma tecnologia em grande parte proveniente dos jatos desenvolvidos para as aeronaves...
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