FÍSICA BÁSICA: PRODUÇÃO, GERAÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA
O objetivo deste texto é apresentar brevemente a questão da Produção, Geração e Transmissão de Energia, tendo em vista as diferentes formas de produção de energia (hidrelétrica, termoelétrica, eólica e nuclear); a relação da captação de energia e seu rendimento em relação à potência e; o modo de funcionamento de diferentes usinas de geração de energia.
Podemos considerar os seguintes tipos de energia em relação à sua forma de obtenção:
(1) Energia hidrelétrica: é aquela obtida a partir da água;
(2) Energia termoelétrica: é aquela produzida a partir da energia liberada por qualquer produto que possa gerar calor, como plantas, madeira, óleo, etc.
(3) Energia eólica: é aquela obtida a partir do vento.
(4) Energia nuclear: é aquela liberada em uma reação nuclear.
Quando consideramos a produção, geração e transmissão de energia, é preciso distinguir em um sistema a potência total de energia inicial da potência útil (potência que é efetivamente obtida). A potência total pode ser representada por Pt enquanto a potência efetivamente obtida é representada por Pu, que significa potência útil. A razão entre a potência útil e a potência total consiste no rendimento do sistema. O rendimento do sistema é o total de energia captada que foi realmente aproveitada. O rendimento do sistema é representado pela letra grega η. Desse modo, temos que:
η= Pu
Pt
Ou seja, o rendimento de um sistema de produção e geração de energia (η) é dado pela divisão da potência útil (Pu) pela potência total (Pt): η = Pu/Pt.
Num sistema de produção de energia hidrelétrica, a potência total (Pt) relaciona-se com a queda de água, de modo que é preciso levar em conta a massa envolvida (m), a força da gravidade (g) e a altura (h) relacionadas com o tempo (Δt), de tal modo que:
Pt= mgh , em que g é aproximadamente 10 m/s2
Δt
Considerando a relação da massa com a densidade (d) e o volume (v), temos que:
d= m/v => m=d.v
Assim, tempos:
Pt= (dvgh)/ Δt
Podemos considerar ainda a variável da vazão (z), que é dada por:
z= v/ Δt,
Assim, combinando a fórmula Pt= (dvgh)/ Δt com z= v/ Δt, temos que:
Pt= dzgh
É importante pontuar ainda que a Potência é dada pela razão entre a energia (ΔE) pelo tempo (Δt), de tal modo que:
P= ΔE/ Δt
Podemos considerar ainda a potência dissipada (Pd), que é aquela que é perdoada durante o processo. A potência dissipada pode ser obtida subtraindo a potência útil (Pu) da potência total (Pt), assim:
Pd = Pt - Pu
Em um sistema de geração de energia hidrelétrica, as transformações de energia são denominadas: (i) potencial gravitacional em cinética: ocorre com a queda da água para a turbina; (ii) cinética em elétrica: ocorre no gerador, a turbina gira enquanto presa à turbina existem imãs cuja variação de fluxo magnético produz corrente elétrica. Isso pode ser visto na imagem abaixo:
Já no que diz respeito às usinas nucleares, elas são construídas de tal modo que a energia térmica liberada em processos de fissão nuclear possa ser utilizada na geração de vapor para produzir energia mecânica que, por sua vez, é convertida em energia elétrica. Nas usinas nucleares, há um átomo (exemplo Urânio-236), que ao sofrer fissão (separação), libera um Bário e um Criptônio, liberando energia que serve para aquecer a água. O vapor da água faz girar a turbina que, por sua vez, move o gerador de eletricidade, produzindo uma diferença potencial. A água utilizada passa, em seguida, por um condensador, a fim de se esfriada para ser novamente utilizada. É importante observar que em condições normais, uma usina nuclear não lança material radioativo no ambiente. O processo descrito a respeito do funcionamento de uma usina nuclear é ilustrado na imagem abaixo:
Os combustíveis fósseis, tais como petróleo, carvão mineral e gás natural, e os combustíveis nucleares são exemplos de energias não-renováveis. O petróleo, por exemplo, leva milhões de anos para ser gerado a partir de restos de seres vivos. Já as energias hidrelétrica, eólica e solar, utilizam fontes de energias renováveis. Especificando cada fonte, em usinas hidrelétricas, a queda de água move turbinas que acionam geradores; em usinas eólicas, os geradores são acionados por hélices movidas pelo vento; na conversão direta solar-elétrica, são células fotovoltaicas que produzem tensão elétrica.
FONTES:
Professor Boaro:
.jpeg)
Comentários