ATIVIDADE 1 – GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – 54_2024

Imagine que você está atuando como engenheiro e dando consultoria sobre geração de energia, quando chega um cliente querendo uma implementação de uma central de termoelétrica. O cliente em questão necessita de um sistema para uma fábrica de cimento para atender ao consumo de energia da planta industrial e usar o calor residual para processos na fabricação do suco.

Para ajudar seu cliente, você deseja mostrar algumas informações: primeiramente, você mostra as características das termoelétricas, através do seguinte texto:

As centrais termelétricas podem ser classificadas segundo diferentes critérios, como: produto principal, tipo de combustível, tipo de máquina térmica, caráter da carga, entre outros. Quanto ao produto principal, distinguem-se as térmicas cujo único produto é a eletricidade e as que geram simultaneamente eletricidade e calor (cogeração). O tipo de combustível tem importância tanto do ponto de vista técnico-econômico quanto ambiental, podendo ser utilizados vários tipos de combustíveis, como: carvão, óleo combustível, diesel, gás natural, urânio e biomassa, entre outros. Com relação ao tipo de carga, há usinas que operam com uma carga relativamente constante (operação de base); e aquelas que operam algumas horas por dia (operação de pico), sendo que a decisão sobre o despacho de cada usina é tomada pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). Com relação aos tipos mais difundidos de máquinas térmicas utilizadas em usinas térmicas não nucleares, tem-se: central termelétrica de geração com ciclo a vapor, central termelétrica de turbina a gás operando em ciclo simples, central de ciclo combinado, central de motores de combustão interna e central termelétrica de cogeração (Lora, 2004).

Fonte: adaptado de: LORA, E. E. S. Centrais termelétricas a vapor. In: LORA, E. E. S.; NASCIMENTO, M. A. R. Geração termelétrica: planejamento, projeto e operação. v. 2. Rio de Janeiro: Interciência, 2004. cap. 11.

Você e o cliente optaram pela usina com ciclo a vapor, representada pela Figura 1:

Figura 1 – Esquema e principais componentes de uma termelétrica a vapor
Fonte: adaptada de: NASCIMENTO, M. A. R. et al. Fundamentos da geração termelétrica. In: LORA, E. E. S.; NASCIMENTO, M. A. R. Geração termelétrica: planejamento, projeto e operação. v. 1. Rio de Janeiro: Interciência, 2004. cap. 3.

Contudo, o seu cliente segue com as seguintes questões:

1) Essa termelétrica opera em ciclo aberto ou ciclo fechado? Justifique.

2) Essa termelétrica opera com combustão interna ou externa? Justifique.

3) Que tipo de combustível pode ser usado nesta usina?

4) Explique o passo a passo da geração de energia por uma termoelétrica igual à representada na Figura 1.

5) Para ter uma noção, você decidiu mostrar uma termoelétrica já construída, mas faltam algumas informações para você mostrar ao seu cliente, considerando uma geração de energia ideal e que o vapor deve sair a 100 °C. Complete a tabela com as informações que faltam sobre a geração na turbina (por facilidade, consideraremos que temos apenas vapor saturado na saída turbina).

Dica: encontrar entalpias por meio de tabelas encontradas na literatura, ou tabelas on-line de propriedades do vapor.