sexta-feira, 4 de junho de 2010

Usina Hidrelétrica José Barasuol - Tainara e Graciana

No dia 28 de Abril, a turma 231 da EFA, juntamente com os professores de Biologia, Física e Geografia, visitaram uma das três usinas hidrelétricas pertencentes à Ceriluz: a PCH (pequena central hidrelétrica) José Barasuol, situada no trecho Alto do rio Ijuí, Linha 3 Leste, no município de Ijuí (Distrito de Santana na margem esquerda e Distrito de Chorão na margem direita) – RS, à aproximadamente 15 km do centro.
A Ceriluz é uma cooperativa (associação de um grupo de pessoas, que visa somente satisfazer as necessidades dos associados, sem obter lucros) de eletrificação rural. Sua sede fica em Ijuí, e, além desse município, ela fornece energia elétrica para 23 cidades da região, beneficiando mais de 13 mil associados. Com suas três usinas, é a única cooperativa do Brasil auto-suficiente em geração de energia.
Os primeiros encaminhamentos para a construção da José Barasuol começaram em 1998, mas as obras só se iniciaram em Janeiro de 2002. Foram adquiridos mais de 100 hectares no distrito de Santana (42 deles somente para o lago); os investimentos da obra aproximam-se de 25 milhões. A operação comercial iniciou-se em Dezembro de 2003. A usina é telecomandada, podendo ser controlada da sede da Ceriluz, e possui 14,3 mW (mega watts) de potência instalada, sendo 13,5 mW em sua estrutura principal, garantindo a auto-suficiência da cooperativa, e 0,83 mW na mini central hidrelétrica, uma “mini-usina” acoplada ao corpo da barragem. A potência efetivamente gerada é de 13,5 mW. Por sua grande capacidade de geração de energia, a José Barasuol é a maior usina do cooperativismo brasileiro.
A maior parte da energia elétrica utilizada no Brasil provém de usinas hidrelétricas, o que favorece o país, pois, além da capacidade natural de geração hidrelétrica, foi desenvolvida toda a engenharia e indústria relativa ao assunto, e hoje esse conhecimento é exportado para vários lugares do mundo. O rio brasileiro de maior aproveitamento hidrelétrico é o Paraná, onde está localizada a Itaipu (também pertencente ao Paraguai), a maior hidrelétrica em funcionamento e capacidade de geração de energia do mundo. A bacia de maior aproveitamento hidrelétrico brasileira é a do rio Paraguai, e a de maior potencial hidrelétrico é a Amazônica. Uma usina hidrelétrica pode ser definida como um “moinho de água gigante”, tendo como idéia básica de funcionamento represar a água do rio (cuja força das águas possui uma grande quantidade de energia) e utilizar seu movimento para girar as turbinas do gerador, e assim gerando energia elétrica.
Todos os dias, a Terra e perde uma pequena quantidade de água, que é mais ou menos a mesma quantidade que é criada. O volume total de água do planeta está presente no estado líquido (oceanos, rios e chuva), sólido (geleiras) e gasoso (vapor d´água). Sua mudança de estado ocorre quando ela se move em torno do planeta, levada pelas correntes de ar, que são geradas devido ao aquecimento solar. O suprimento de água é direcionado pelas correntes através do ciclo hidrológico: quando o Sol aquece a água, ela se transforma em vapor. O Sol aquece o ar e ele sobe na atmosfera; ao subir, se esfria e condensa. Quando a condensação se acumula em uma área, a água se torna pesada e volta para a terra em forma de precipitação. As usinas hidrelétricas se aproveitam desse ciclo, que causa a chuva e as enchentes dos rios, porque dependem do fluxo de água. Se não chove perto da usina, a água não é coletada, e menos água passará por ela, gerando menos eletricidade.
A maioria das usinas hidrelétricas utiliza uma barragem no meio de um rio. O rio Ijuí, conhecido por seu grande potencial hidrelétrico, é um rio de planalto (caudaloso), bastante sinuoso na região. Essas características foram aproveitadas para a construção da barragem da José Barasuol, que tem uma altura máxima de 21 m e um comprimento total de 170 m. Seu vertedouro tem de 145 m de comprimento e 10 m de altura. A barragem é responsável por represar parte do rio, criando um reservatório d’água, e aumentar o desnível entre o barramento e a casa de máquinas (funções indispensáveis para o funcionamento da usina).
Sua projeção de altura elevada tem como objetivo acumular uma maior quantidade de energia potencial (Ep = m.g.h) na água do reservatório. O reservatório da José Barasuol possui uma área alagada de 130 hectares, largura máxima de 170 m, profundidade máxima de 12 m, vazão remanescente de 8.89 m³/s e cota operacional de 273,5 m do nível do mar.
A pesca foi proibida numa área de 100 m tanto da montante (antes da barragem) quanto da jusante (depois da barragem). Os peixes que passam pela região eram acostumados a viver em águas correntes, e tiveram que adaptar-se ao ambiente de água parada. Há espécies que sobem o leito do rio no sentido contrário da correnteza, para “amaciar” a barriga, facilitando a desova no período entre novembro e março (piracema). Foi construída uma “escada” na barragem para que esses peixes migratórios possam circular; os degraus evitam que algumas espécies morram de exaustão ao tentar repetir seu fluxo natural de migração.
Para que a água represada possa ser transformada em energia, terá que ser levada para a casa de máquinas. Para isso, além de um canal adutor (canal aberto) escavado em rocha, de comprimento 580 m, largura do topo 21 m e largura da base 11 m, foi construído na José Barasuol um túnel adutor (canal fechado) do tipo arco retângulo, escavado em rocha (cujo tipo permite sua construção sem muitos gastos) e revestido em concreto projetado, de comprimento 650 m e diâmetro 5,80 m, onde a água gera uma pressão e flui por gravidade, perdendo em altura, mas ganhando em velocidade (transformando a energia potencial em cinética - Ec = m.v²/2), até a chaminé de equilíbrio (de altura 13 m, diâmetro 12, 4 m e volume médio de água 103.569 m³), que serve para equilibrar a pressão na tubulação (de 50 m de comprimento) quando a água desce. Ela é o ponto onde acontece o desnível (de 25 m) necessário para gerar uma força gravitacional capaz de mover as pás das turbinas.
O canal adutor não interfere no leito normal do rio. O túnel adutor possui grades de proteção em sua entrada para filtrar os resíduos orgânicos, que serão colocados no ambiente, e os resíduos secos (inorgânicos), que serão enviados para reciclagem; quando esses materiais não são retirados, o fluxo de água deslocado diminui e, consequentemente, a produção de energia também diminuirá. Em Outubro de 2008 foi inaugurado o “limpa-grades”, equipamento de limpeza das grades do túnel adutor, desobstruindo-as regularmente para retirar todos os resíduos.
Das tubulações, a água chega às gigantes turbinas hidráulicas (o tipo mais comum de turbinas para as hidrelétricas é a Francis, parecida com um grande disco com pás curvas). A José Barasuol possui três turbinas de eixo horizontal em funcionamento, com potência unitária igual a 4.378 kW (quilo watts), e cada uma gira numa taxa de 90 rpm (rotações por minuto) e possui uma vazão de 20 m³/s. Seu regulador de velocidade é eletrônico. Uma das turbinas está localizada na mini central, para aproveitar a vazão sanitária (potencial hidrelétrico que geralmente é desperdiçado) de 8 m³/s, água que, por lei, a Ceriluz deve deixar escoar do reservatório para a alça seca do rio. Assim, a vazão permite que o ciclo do rio continue, mantendo suas flora e fauna naturais, aumentando a capacidade de geração da usina sem aumentar os impactos ambientais, e é por essa razão a mini central é considerada como uma das formas mais limpas de se obter energia.
Quando o nível de água está baixo, somente uma ou duas turbinas trabalham, gerando a quantidade de energia necessária e evitando o prejuízo na oxigenação do rio no outro lado da barragem, o que poderia afetar os peixes. Quando uma turbina está danificada, seu sistema é desligado para impedir a passagem da água, interrompendo seu funcionamento para efetuar a manutenção. As turbinas estão acopladas abaixo de um gerador de eletricidade, considerado como o coração da usina.
A maioria das usinas possui vários geradores; na José Barasuol, há três trifásicos em funcionamento, de rotação unitária 360 rpm e vazão de água 26 a 29 m³/s, gerando uma tensão unitária de até 6,6 kV (quilo volts) e uma potência unitária de 4,5 mW. Seus principais componentes são o eixo (horizontal), o estator (carcaça metálica fixa) e o rotor (conjunto móvel de enrolamentos presos ao eixo, no interior do estator). Um dos geradores está localizado na mini central, gerando 730 kW. A diferença na geração de energia desse gerador e dos geradores da casa de máquinas é que não são necessários túneis para conduzir a água na mini central, pois é utilizada apenas a queda natural do rio, que nesse ponto é de 10 m.
Ao atingir as pás das turbinas, a água as faz girar, e a força de movimento destas, por sua vez, irá gerar uma energia mecânica (Em = Ec + Ep) rotacional, movimentando o rotor, onde se localiza uma série de grandes eletroímãs (dispositivos de fios elétricos espiralados ao redor de núcleos de materiais ferromagnéticos, que se tornam eletroímãs graças à ação de uma corrente elétrica gerada por baterias instaladas logo no início do funcionamento da usina; uma vez feito isso, os eletroímãs seguem gerando um campo magnético por conta própria), que rodam dentro da espiral de fios de cobre (material metálico - condutor) de alta pressão, no estator. Depois de passar pelas turbinas, a água usada passa por algumas tubulações e retorna ao rio.
Não há contato entre o rotor e estator. Os eletroímãs, ao girarem, carregam consigo suas linhas de campo, e assim o campo eletromagnético criado por eles passa a variar com o tempo. Essa variação, não importando o modo pelo qual é obtida, gera um campo elétrico de sentido variável entre o rotor e o estator, que age sobre os elétrons livres (elétrons que ficam vagando pelos espaços vazios no interior do metal) do cobre, que também têm seu sentido alternado continuamente, induzindo uma força eletromotriz (corrente elétrica alternada, cuja intensidade é medida em ampère: coulomb/segundo) no estator (Lei de Faraday), e assim transformando a energia mecânica em elétrica. São utilizados vinte pólos no eletroímã a fim de que a corrente elétrica alternada gerada tenha uma freqüência de 60 Hz (hertz - se altere sessenta vezes por segundo).
A produção de energia é controlada por máquinas, que medem a tensão, freqüência, etc. Elas são alimentadas pelas mesmas baterias de corrente contínua (para haver um padrão nas medidas) que servem como fonte inicial para os eletroímãs. Esta energia produzida não pode ser armazenada (somente é possível armazenar a água). Ela será capturada e, antes de ser enviada para a rede de alta tensão, será conduzida para uma subestação transformadora elevadora acoplada à casa de máquinas, com pára-raios e três transformadores de 5 MVA que aumentarão a tensão (diferença de potencial entre dois pontos) de 6,6 kV de cada gerador para 23 kV, totalizando 69 kV, o que, consequentemente, diminui a intensidade da corrente elétrica, reduzindo a perda de energia provocada pelo aquecimento dos fios por causa dela (efeito Joule).
Essa tensão será transmitida pela linha de transmissão (de comprimento 3,4 Km, potência máxima 20 MVA e com 27 estruturas de concreto) até outra subestação, em corrente alternada (a José Barasuol é uma usina que não transforma a corrente alternada em contínua), para ser rebaixada a 220 V e conduzida aos associados. Ela pode ser recebida por cabos monofásicos (alimentação por dois condutores, fase e neutro, em 127 V), bifásicos (alimentação por três condutores, duas fases e um neutro; entre as duas fases tem-se 220 V; entre qualquer das fases e o neutro, tem-se 127 V) ou trifásicos (alimentação por quatro condutores, três fases e um neutro; entre quaisquer das fases tem-se 220 V; entre qualquer fase e o neutro, tem-se 127 V), dependendo da necessidade de tensão exigida em seu destino. Por exemplo: em residências, são usados cabos monofásicos, porque um cabo de fase é suficiente para suprimir a necessidade de energia dos aparelhos.
Apesar da grande quantidade de energia produzida, ela não é suficiente para atender a todos os associados da Ceriluz; ela, por sua vez, tem que comprar energia de uma concessionária elétrica estadual, o que torna a conta de luz mais cara. Para solucionar esse problema, a cooperativa está construindo duas novas usinas. Como a região é caracterizada por pequenos agricultores (minifúndios) que praticam policultura, essas duas usinas diminuiriam o custo da energia, e os agricultores poderiam utilizar essa economia para aperfeiçoar suas terras, melhorando suas condições de vida. Além disso, a geração de novos empregos e a auto-suficiência em energia faria o dinheiro circular pela região, e a economia cresceria.
Assim como praticamente qualquer atividade econômica, as hidrelétricas causam um impacto negativo ao ambiente, o que gera polêmica nas discussões atuais sobre o desenvolvimento sustentável. A grande questão é saber qual a real dimensão deste impacto, e como pode ser amenizado, já que a energia proveniente da força das águas é considerada uma fonte de energia renovável e moderna.
Os primeiros prejuízos ao ambiente acontecem durante a construção de uma usina, que apesar de projetarem a perspectiva de novas condições de desenvolvimento e melhoria da qualidade de vida das regiões envolvidas, modifica o meio onde está sendo construída, alterando temporariamente a flora e fauna terrestre e aquática, podendo até ocasionar uma mudança climática no local, e ainda, segundo estudos recentes e não conclusivos, durante a construção e funcionamento das hidrelétricas, são emitidos gás carbônico e metano, dois dos principais causadores do aumento prejudicial do efeito estufa.
Como alternativa para esses impactos, empresários, ambientalistas e o governo sugerem a escolha de áreas cujos terrenos contribuam para a construção de reservatórios, ao invés de florestas, evitando grandes mudanças na topografia local, e consideram as PCH como menos impactantes e economicamente viáveis (especialmente quando há crise de energia ou a distância dos centros produtores de energia desaconselham linhas de transmissão). Para a concretização da José Barasuol, primeiramente realizou-se um trabalho detalhado de inventário da área diretamente envolvida com o projeto e da região em torno do empreendimento, que foi aprovado pelos órgãos: FEPAM (Fundação Estadual de Proteção Ambiental do Rio Grande do Sul), DRH (Departamento de Recursos Hídricos), DEFAP (Departamento de Florestas e Áreas Protegidas) e IPHAN (Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional).
A tecnologia usada na José Barasuol é de ponta, e nenhuma das máquinas é fabricada no Brasil (elas vêm da Alemanha). Os funcionários da usina fazem um controle diário de todas as atividades realizadas, anotando-as em um caderno; também é feito um catálogo sobre a geologia e as espécies, tanto da flora quanto da fauna, existentes na área. Mas, apesar de a Ceriluz desenvolver projetos de preservação e replantio de mudas nativas nas áreas que circundam a José Barasuol, a arborização continua deficiente. Nos arredores da José Barasuol, a quantidade de mata ciliar deve estar em torno de 25% do mínimo exigido pela lei (200 m), e ela deveria estar bem mais “adiantada” (mais alta), considerando o tempo de operação da usina (sete anos).
Os projetos ambientais, mesmo não sendo totalmente eficientes, estão garantindo uma geração de energia de forma mais limpa e sustentável, minimizando os impactos ambientais causados, e isso dá à Ceriluz os chamados créditos de carbono, um produto virtual para premiar países/empresas preocupadas com o ambiente. Eles medem o índice de Carbono emitido na atmosfera: uma empresa pode emitir “x” quantidade de Carbono; se ela emitir mais que o permitido, terá que comprar os créditos de outra empresa, caso contrário poderá negociar seus créditos na Bolsa de Valores.
Além das ações e projetos ambientais, a Ceriluz realiza uma série de ações (como encontros informativos nas comunidades rurais), e benefícios sociais (desconto de 15% nas contas pagas em dia, plano de saúde, auxílio funeral, seguro residencial e tarifa justa) que garantem uma melhor qualidade de vida aos associados .


Referências:
http://www.ceriluz.com.br/
http://ciencia.hsw.uol.com.br/usinas-hidreletricas.htm

Um comentário:

  1. Hei, quem quiser saber tudo sobre a Visita a PCH CERILUZ leia este Relatório que está D++++. Parabéns! Abraços!

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