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16.2. Características das Usinas de Geração (2.1. Tipos de Combustível (2…
16.2. Características das Usinas de Geração
As usinas de geração de energia elétrica, localizadas dentro ou fora das instalações industriais, podem ser concebidas de diferentes formas, dependendo de sua capacidade nominal, tipo de aplicação, etc., recebendo a seguinte classificação:
a) Produtor independente de energia (PIE) -
Pessoa jurídica ou consórcio de empresas que recebe a concessão ou autorização para explorar o aproveitamento hidrelétrico ou a central geradora termelétrica e o respectivo sistema de transmissão associado e comercializar, no todo ou em parte, a energia produzida por sua conta e risco.
b) Produtor independente autônomo (PIEA) -
Produtor independente cuja sociedade não é controlada ou coligada de concessionária de geração, transmissão ou distribuição de energia elétrica, nem de seus controladores ou de outra sociedade controlada ou coligada com o controlador comum.
c) Autoprodutor (APE) -
Pessoa física, pessoa jurídica ou consórcio de empresas que recebe a concessão ou autorização para explorar o aproveitamento hidrelétrico ou a central geradora termelétrica e o respectivo sistema de transmissão associado e utilizar a energia produzida para o uso exclusivo em suas instalações industriais, podendo comercializar eventual e temporariamente seus excedentes de energia mediante autorização da Aneel.
d) Usinas de cogeração -
São aquelas destinadas à geração de energia elétrica e térmica, esta última nas suas diversas formas: vapor, água quente, água fria. São localizadas, em geral, no interior da própria unidade consumidora. São mais frequentemente utilizados motores a gás natural e turbinas a gás natural.
e) Usinas de Emergência -
São aquelas destinadas ao fornecimento de energia elétrica à unidade consumidora quando há falta de suprimento pela rede pública de energia elétrica. São mais frequentemente utilizados motores a combustível líquido e motores a gás natural.
Mais informações, página 736
2.1. Tipos de Combustível
2.1.1. Óleo diesel -
É o combustível mais utilizado nas máquinas primárias destinadas à geração de energia elétrica de pequeno e médio porte.
Vantagens:
Facilidade de aquisição.
Relativa estabilidade de preço no mercado.
Praticidade do transporte da base de venda até o ponto de consumo.
Regularidade de suprimento.
Facilidade de estocagem.
Facilidade de manuseio.
Largo conhecimento do produto pelos profissionais da área.
Desvantagens:
Preço elevado da energia gerada.
Custo de manutenção elevado.
Relação horas de trabalho/horas de manutenção muito baixa.
Emissões de poluentes de natureza tóxica.
Restrição de órgãos de controle ambiental à aprovação de projetos.
2.1.1.1. Características gerais do óleo diese
l
Página 736 (achei meio irrelevante mas sempre é bom ler)
2.1.1.2. Características relevantes de utilização do óleo diesel em motor
Página 737 (achei meio irrelevante, mas é sempre bom ler).
2.1.2.Óleo Combustível
É um produto destinado à geração de energia elétrica, por meio da queima em motores a combustão interna e do aquecimento de caldeiras na formação de vapor e água quente utilizados em processos de produção industrial.
Mais informações, página 737
a) Densidade Relativa -
Página 737
b) Ponto de Fulgor -
É a temperatura em que o óleo desprende vapores, que, em contato com o oxigênio presente no ar, podem entrar em combustão momentânea, na presença de uma fonte de calor.
c) Teor de enxofre -
Página 740
d) Ponto de Fluidez -
É a menor temperatura em que o combustível ainda escoa.
e) Viscosidade -
Define-se a viscosidade de um líquido a medida de suas resistência ao escoamento para determinada temperatura.
f) Poder Calorífico -
É a quantidade de calor produzida pela combustão completa de uma unidade de massa do combustível.
As vantagens e desvantagens do uso do óleo combustível são similares às do óleo diesel, a não ser pelo lado da agressão ambiental provocada pelo óleo combustível com maior intensidade.
2.1.3. Carvão Mineral
É um combustível fóssil extraído da terra por processos de mineração.
Não pode ser reaproveitado e é também um poluente.
O uso de carvão na geração de energia elétrica normalmente ocorre em usinas de grande porte.
2.1.4. Gás natural
É o combustível que está ganhando mercado crescente na geração de energia elétrica.
Vantagens:
Preço relativamente baixo.
Baixo nível de poluição.
Baixa restrição dos órgãos de controle ambiental à aprovação dos projetos.
Uso intensivo em vários segmentos do processo industrial.
Desvantagens:
Ausência de redes de gasodutos em muitas áreas industriais.
Dificuldades no transporte de grandes quantidades do combustível em cilindros especiais; o gás natural não tem boa compressibilidade.
Preço dependente das condições externas e ainda sem uma política confiável no Brasil.
2.1.5. Biomassa
Já é muito utilizada como combustível para a geração de energia
Existem diferentes tipos de combustível oriundo da biomassa:
a) Bagaço de cana-de-açúcar:
Sua utilização é mais intensa na geração de energia na área rural, especialmente nas áreas de produção de açucar e álcool
Mais informações, pág 741
b) Casca de amêndoa do caju:
A sua produção está praticamente restrita ao nordeste do Brasil.
c) Óleo de mamoa -
É derivado da mamona encontrada abundantemente no sertão nordestino, já que faz parte de sua vegetação natural. Esse combustível está sendo produzido em escala muito pequena.
2.1.6. Gás de Processos Industriais
Algumas indústrias produzem gases como resultado de seu processo industrial e que, se não aproveitados convenientemente. são liberados para a atmosfera. O mais conhecido é o gás de alto-forno produzido pela indústria siderúrgica.
2.2. Tipos de Máquinas primárias
2.2.1. Motor a ciclo diesel
É um motor a combustão interna, que utiliza elevadas taxas de compressão para assegurar a queima do combustível introduzido após a compressão do ar.
O funcionamento dos motores a óleo diesel é explicado a partir da análise do denominado ciclo diesel. Neste caso, o ar é comprimido a uma pressão e temperatura até atingir a condição de inflamar o combustível injetado na câmara ao final do tempo de compressão
Nos motores a ciclo diesel, é necessário que a taxa de compressão seja muito elevada, bem superior aos níveis utilizados no ciclo Otto, devido à inexistência da presença do combustível durante o tempo de compressão do ar.
2.2.2. Motor a gás natural (ciclo Otto
)
É um motor a explosão que funciona pela ignição por centelha elétrica ocorrida no meio de uma mistura de ar-combustível no interior da câmara de combustão, onde é comprimida e queimada.
Eles operam com uma eficiência que pode variar entre 32 e 40 % superior à eficiência das turbinas a gás natural, normalmente compreendida entre 22 e 35 % para turbinas de pequeno e médio portes, e de 40 a 48 % para turbinas de grande porte que funcionam a elevadas temperaturas.
Vale salientar que todo calor dos motores que pode ser recuperado está contido no líquido utilizado para resfriar o bloco do motor e o óleo do sistema de lubrificação e no aftercooler, o restante é eliminado pelo sistema de exaustão dos gases.
O funcionamento dos motores a gás natural é explicado pela análise do denominado ciclo Otto, constituído de quatro processos distintos e mostrados nas figuras 16.5 e 16.6 da página 742 respectivamente, representadas pelos diagramas P X V e T X S
Mais informações, pág 742
2.2.3. Turbinas a gás natural
Página 742, 743 e 744
2.2.3.1. Ciclo de Brayton
O ciclo de brayton, também denominado ciclo de joule, é a forma como os gases submetidos a diferenças de pressão e temperaturas são capazes de gerar energia mecânica de utilização.
Mais informações, pág 744 e 745
2.2.4. Turbina a Vapor
A produção de energia elétrica ocorrida no final do século XIX e início do século XX foi praticamente denominada pelas turbinas a vapor, utilizando como combustível primário a lenha extraída das florestas ou o carvão mineral
Até hoje as turbinas a vapor estão presentes na maioria das grandes unidades de geração a combustível gasoso, aumentando, consideravelmente, a eficiência do ciclo para geração de energia nas suas diversas formas.
Mais informações, página 745.