Podemos afirmar que energia é uma das grandezas físicas fundamentais para a atividade humana e possui um significado direto, sendo expresso por “grandeza com potencial especifico destinavel a execução de ação ou trabalho”. Nos maquinários hidráulicos, gerenciamos essa grandeza por meio de componentes que interligados entre si produzem ações que são essenciais para a produção do trabalho diário nas mais diversas indústrias.
Para compreender a hidráulica é necessário entender um pouco sobre alguns conceitos físicos ligados à força, resistência, energia, trabalho e potência. A começar pela força que é qualquer influência capaz de produzir uma alteração no movimento de um corpo, a resistência é a força que pode parar ou retardar esse movimento, como o atrito e a inércia.
Para produzir a energia hidráulica, o motor elétrico ou a combustão produzindo energia mecânica vai acionar a bomba, que tem por função converter a energia mecânica absorvida em energia hidráulica para o sistema, energia que será administrada por meio de válvulas com as funções de direcionar e regular o fluxo e a pressão do sistema de acordo com a função aplicada. Por fim um atuador vai converter energia hidráulica em mecânica (linear ou rotacional), agora com elevado potencial de trabalho.
Na transmissão de energia hidráulica, a energia vai ser transferida através do fluxo de fluido pressurizado por meio das válvulas e tubulações. Para quase todas as máquinas a energia que realiza o trabalho é a energia mecânica e por isso há a necessidade de um atuador que vai converter a energia hidráulica em mecânica após todo o processo no sistema do maquinário hidráulico.
O ponto essencial a ser levantando quando falamos dessas conversões de energia é a característica da energia inicial até a energia final que executará o trabalho. A particularidade do sistema hidráulico está na potencialização dessa energia inicial com extremo grau de precisão (dependendo do sistema aplicado) de forma compacta ao comparar com outros meios de aumento de energia, gerando o trabalho solicitado pela maior parte dos maquinários industriais para obtenção de elevadas forças, seja rotacional ou linear.
Sobre a Global
A GLOBAL HIDRÁULICA E PNEUMÁTICA é uma empresa certificada ISO 9001:2015 em todos seus produtos e serviços e tem como foco a qualidade nas soluções em sistemas óleo hidráulicos industriais.
Contando com uma área de mais de 2.000 m² e com profissionais com mais de 30 anos de experiência, a GLOBAL vem investindo na melhoria dos processos produtivos, no desenvolvimento de novas tecnologias e na constante qualificação de sua equipe, buscando ampliar sua presença no mercado nacional e internacional.
A presença de energia elétrica em nossas vidas é gigantesca. Geladeira, liquidificador, televisão, ferro de passar roupas... e outros, são dispositivos que funcionam utilizando dessa forma de energia.
A energia elétrica que chega até nós é gerada em usinas hidrelétricas; assim diz a linguagem usual, sendo que na verdade ela é resultado de um processo de conversão de energia potencial em energia elétrica.
A água que se encontra represada armazena energia potencial, ao abrir as compotas da usina, a energia potencial da água vai sendo convertida em energia cinética à medida que ela vai escoando pelos dutos. Ao entrar em contato com as turbinas, as mesmas começam a girar dando origem à força eletromotriz induzida, processo este que consiste na conversão da energia cinética das turbinas em energia elétrica, pois em razão da fem (força eletromotriz) será estabelecida uma corrente elétrica entre dois pontos (exemplo: usina-residência). Ver figura 1.
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Figura 1
Projeto simples de uma usina hidrelétrica
Vemos então que a energia que chega até nós não é resultado de um processo de geração e sim de conversão.
Por Frederico Borges de Almeida
Graduado em Física
Energia hidrelétrica é a eletricidade gerada da força das águas. O processo de transformação da energia potencial da água em energia cinética e, posteriormente, elétrica ocorre no interior das usinas hidrelétricas.
A hidreletricidade é a principal forma de energia utilizada no Brasil, e a terceira no mundo. Embora se utilize de uma fonte renovável e seja considerada mais limpa e barata comparativamente às demais, a construção das hidrelétricas é responsável por uma série de impactos ambientais e sociais que podem transformar os ecossistemas locais bem como a vida das populações que vivem nas suas proximidades.
Leia também: 10 maiores hidrelétricas do mundo
Tópicos deste artigo
- 1 - Resumo sobre energia hidrelétrica
- 2 - O que é energia hidrelétrica?
- 3 - Como funciona a energia hidrelétrica?
- Videoaula sobre como funciona uma usina hidrelétrica
- 4 - Vantagens da energia hidrelétrica
- 5 - Desvantagens da energia hidrelétrica
- 6 - Energia hidrelétrica no Brasil
- 7 - Usinas hidrelétricas
- 8 - Exercícios resolvidos sobre energia hidrelétrica
Resumo sobre energia hidrelétrica
- A energia hidrelétrica é obtida por meio da força das águas.
- É no interior das usinas hidrelétricas que se dá a conversão da energia potencial da água armazenada nos reservatórios em energia cinética e, por fim, em energia elétrica.
- A hidreletricidade possui suas vantagens e desvantagens. Trata-se de uma energia limpa, barata e gerada de uma fonte renovável. Em contrapartida, a construção de usinas hidrelétricas traz impactos ambientais e sociais de grande magnitude, além de ser um processo custoso.
- O Brasil possui extensos rios planálticos que favorecem a geração de hidreletricidade. Atualmente, 67% da energia gerada no país são oriundos das usinas hidrelétricas.
- O mundo conta atualmente com mais de 60 mil usinas. Das maiores do mundo, três ficam no Brasil: Itaipu, Belo Monte e Tucuruí.
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O que é energia hidrelétrica?
Energia hidrelétrica é o nome que se dá à eletricidade obtida por meio da força da água. As usinas geradoras desse tipo de energia são chamadas de hidrelétricas.
Atualmente a energia hidrelétrica representa 16% da energia gerada em todo o planeta, conforme indicam os dados da Agência Internacional de Energia (IEA, sigla em inglês), representando a terceira fonte mais utilizada para a produção energética no mundo. Ela fica atrás somente do carvão e do gás natural.
Já no Brasil a hidrelétrica consiste na principal forma de energia que abastece as residências, indústrias e estabelecimentos, e responde por 67% da eletricidade gerada no país. Os dados atualizados são da Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel).
Veja também: Como funcionam as usinas solares?
Como funciona a energia hidrelétrica?
A energia hidrelétrica é o produto final da transformação da energia da água em movimento (energia cinética). Todo esse processo acontece normalmente por meio de um conjunto de estruturas que integram as usinas hidrelétricas, mais precisamente os equipamentos que ficam na casa de força: as turbinas e o gerador.
Os reservatórios das usinas são responsáveis pelo armazenamento de uma vasta quantidade de água, a qual detém o que se chama de energia potencial gravitacional. A partir do momento em que essa água deixa o reservatório, ela entra em alta velocidade na casa de força e realiza a movimentação das pás que formam as turbinas, convertendo assim a energia potencial em energia cinética.
O movimento das turbinas aciona os geradores, responsáveis pela transformação da energia cinética em energia elétrica. A água que passou por todos esses processos é redirecionada para o rio através do escoadouro, enquanto a hidreletricidade é conduzida para a rede de distribuição, responsável pela transmissão ao consumidor final (casas, estabelecimentos comerciais, indústrias etc.).
Videoaula sobre como funciona uma usina hidrelétrica
Vantagens da energia hidrelétrica
A energia hidrelétrica é considerada uma energia limpa que se utiliza de uma fonte renovável para a sua geração, que é a água, recurso que pode ser encontrado em abundância na natureza e inesgotável. O seu fornecimento, entretanto, depende diretamente de fenômenos naturais e climáticos, como a circulação atmosférica.
Além do mais, trata-se de uma energia comparativamente mais barata do que as demais, justamente em decorrência do tipo de fonte de que ela se utiliza, fato esse que reflete diretamente na conta do consumidor final.
A água, cuja força motriz é utilizada para a geração de energia e que retorna para o rio, é muitas vezes utilizada para outras finalidades, como a irrigação, não sendo assim desperdiçada.
O índice de emissão de poluentes na atmosfera, como o gás carbônico (CO2), pelas usinas hidrelétricas é muito baixo, o que também entra como um dos prós da energia hidrelétrica frente a outras fontes, como a térmica e a nuclear.
A construção de usinas hidrelétricas pode ser benéfica para a economia local e regional, uma vez que o desenvolvimento de novas redes de infraestrutura viabiliza a instalação de novas empresas, indústrias e negócios naquela localidade e, além disso, representa um ponto de visitação. No Brasil, o principal exemplo de turismo associado a usinas hidrelétricas é o de Itaipu, que fica na cidade de Foz no Iguaçu (PR), na fronteira com o Paraguai.
Desvantagens da energia hidrelétrica
A geração de hidreletricidade mobiliza uma enorme estrutura, que é a usina hidrelétrica. Para a sua construção, são necessárias áreas muito extensas, localizadas comumente longe de áreas urbanas, e onde há cursos d’água com elevado potencial hidráulico. A instalação da estrutura ocasiona o desmatamento de amplas superfícies, as quais serão alagadas no processo para o desenvolvimento das represas e construção da barragem.
Mais grave do que isso, a instalação das usinas hidrelétricas leva à remoção forçada de populações rurais e comunidades tradicionais de suas terras. Um dos casos mais emblemáticos para exemplificarmos essa questão é o da Usina de Belo Monte, que fica no curso do rio Xingu, em Altamira, no Pará, e cuja construção transformou drasticamente a vida das populações indígenas e dos ribeirinhos que vivem naquela região.
Para o meio ambiente, há também consequências, além da retirada da vegetação nativa, como o desvio do curso dos rios para o abastecimento da usina e a transformação dos ecossistemas, que podem levar à perda da biodiversidade local. Ademais, tal desequilíbrio afeta diretamente o microclima da região, transformando o regime pluviométrico e as temperaturas na sua área de influência.
Energia hidrelétrica no Brasil
A energia hidrelétrica é muito importante para o Brasil, uma vez que é a principal fonte adotada no país. No início do século XXI, quase 90% da matriz elétrica brasileira correspondiam à hidreletricidade. Com o passar do tempo, fontes alternativas, como a biomassa, foram sendo adotadas, mas, ainda assim, a força das águas responde pela maior parcela da geração de energia no Brasil, que é de 67%, conforme os dados da Aneel para 2020.
O motivo pelo qual o país se baseia tanto nessa fonte é a presença de uma densa rede de drenagem que banha o território nacional, a qual é composta por grandes rios caudalosos formados sobre terrenos planálticos, cujos desníveis favorecem a ocorrência de quedas d’água e a formação de correntezas. Essas características são encontradas sobretudo nas regiões Sul e Sudeste do país, onde se localiza o maior número de usinas hidrelétricas que abastecem o sistema nacional de energia.
Não obstante a região Norte reúna alguns dos maiores rios do Brasil, como o Amazonas, o relevo onde seu leito está estabelecido é caracterizado por planícies, dispondo assim de pouco ou nenhum desnível e dificultando (ou mesmo encarecendo) o processo de instalação de usinas e geração de energia. Há, no entanto, algumas exceções, como os rios Xingu e Tocantins, que abastecem duas das maiores usinas hidrelétricas brasileiras.
De acordo com a Empresa de Pesquisa Energética (EPE), 70% do potencial hidrelétrico não aproveitado do Brasil estão distribuídos pelas bacias hidrográficas do rio Amazonas e do Tocantins-Araguaia. O potencial total do país para a geração de energia hidrelétrica é da ordem de 172 GW.
Veja também: Como é feita a distribuição de energia elétrica no Brasil?
Usinas hidrelétricas
As usinas hidrelétricas são as centrais responsáveis pela geração da hidreletricidade. A primeira usina desse tipo no mundo entrou em operação nos Estados Unidos, no dia 30 de setembro de 1882, na cidade de Appleton, no estado de Wiscosin. No Brasil, a primeira hidrelétrica foi instalada no município mineiro de Juiz de Fora e entrou em operação pouco tempo depois da norte-americana, em 1889. A Usina de Marmelos recebia as águas do rio Paraibuna e foi também o primeiro empreendimento do tipo na América do Sul.
Existem atualmente mais de 62.500 usinas hidrelétricas em operação em todo o mundo. A maior delas é a usina de Três Gargantas, localizada no rio Yangtze (rio Azul), na China. Na sequência está a central de Itaipu, que fica entre o Brasil e o Paraguai, na cidade de Foz no Iguaçu, no Paraná, movida pelas águas do rio Paraná.
Destacam-se também no território nacional as usinas de Belo Monte e de Tucuruí, ambas na região norte e localizadas, respectivamente, no rio Xingu (PA) e Tocantins (TO). Juntas elas respondem por 32,6% da potência em operação hoje no Brasil, que conta com um total de 219 usinas hidrelétricas, responsáveis pela geração de 109,6 GW de energia.
Exercícios resolvidos sobre energia hidrelétrica
Questão 1 - (Famerp) Capacidade hidrelétrica instalada por sub-bacia hidrográfica, 2003.
Considerando o mapa e conhecimentos sobre a produção de energia hidráulica brasileira, pode-se afirmar que:
A) o relevo de planícies explica o baixo aproveitamento hidráulico da bacia do Amazonas.
B) a grande distância dos centros consumidores explica o alto aproveitamento hidráulico da bacia do Paraná-Paraguai.
C) o relevo de depressões explica o baixo aproveitamento hidráulico da bacia do Atlântico Leste.
D) a grande diversidade biológica explica o alto aproveitamento hidráulico da bacia do Atlântico Nordeste-Norte.
E) a retração da frente pioneira explica o alto aproveitamento hidráulico da bacia do Tocantins.
Resolução
Alternativa A. Os rios de planície, como aqueles que estão compreendidos na bacia do Amazonas, dispõem de baixo aproveitamento hidráulico pela ausência de desníveis acentuados em seu curso.
Questão 2 - (UEL) A força das águas tem viabilizado a construção de usinas hidrelétricas de grande porte no Brasil, sendo Itaipu um exemplo. Com base nos conhecimentos sobre desenvolvimento e a questão socioambiental, considere as afirmativas a seguir.
I. A retirada das populações das áreas atingidas por construção de hidrelétricas tem produzido impactos sociais, como o desenraizamento cultural.
II. Itaipu é um exemplo da prioridade dada à preservação dos habitat naturais no projeto nacional —desenvolvimentista defendido pelos militares pós-64.
III. As incertezas sobre os impactos ambientais com a construção de usinas hidrelétricas trouxeram, por desdobramento, a formação de movimentos dos atingidos pelas barragens.
IV. A construção de hidrelétricas liga-se, também, à preocupação com a crise energética mundial prevista para as próximas décadas.
Assinale a alternativa correta.
A) Somente as afirmativas I e II são corretas.
B) Somente as afirmativas II e IV são corretas.
C) Somente as afirmativas III e IV são corretas.
D) Somente as afirmativas I, II e III são corretas.
E) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas.
Resolução
Alternativa E. A construção de uma usina hidrelétrica, sobretudo das dimensões de Itaipu, que era a maior do mundo até a conclusão de Três Gargantas, já pressupõe a transformação dos habitat naturais. Dessa forma, a única opção incorreta é a de número II.
Por Paloma Guitarrara
Professora de Geografia