Usinas Hidrelétricas

Um corpo, ao cair, ganha velocidade à medida que for caindo, e, com o aumento da velocidade, o corpo vai ganhando energia. Mas não é preciso que a queda seja vertical para que haja ganho de energia, pois num plano inclinado também há aumento progressivo de energia.

Com base neste último princípio, o homem construiu as grandes usinas hidrelétricas, que constituem a utilização da energia dos planos inclinados dos rios para a posterior geração da eletricidade.

Mas antes disso, e baseado no mesmo processo, os povos antigos construíram as rodas de água para moinhos. Hoje, um quinto de toda energia elétrica do mundo é produzido pelo aproveitamento dos cursos de água.

O fluxo das águas de um rio não se apresenta o mesmo durante o ano inteiro, sendo influenciado pelas chuvas: aumenta o volume na estação das águas e dá-se o inverso na estação das secas. Diz-se, por isso, que a vazão dos rios se modifica de acordo com a estação do ano. Sendo assim, é necessário estudar muito bem o regime de um rio antes de começar a edificação de uma usina.

Se uma usina hidrelétrica for projetada para trabalhar com a vazão mínima, nas cheias ela se inundará e desperdiçará muita água; se, ao contrário, for projetada para aproveitar as cheias, suas turbinas ficarão quase paralisadas no período das secas.

Os rios mais adequados para a construção de hidrelétricas são os dotados de maiores desvios, mas são justamente estes os mais sujeitos a grandes variações da vazão. Então, para o aproveitamento de rios desse tipo, é necessário regularizar a vazão, a fim de que a usina possa funcionar o ano inteiro, com toda a potência instalada.

A regularização do regime de um rio só é possível com a construção de barragens sólidas, de modo a poder fechar o leito do rio. Nesse paredão as águas vão se acumulando, e, quando o rio está muito baixo ou quase seco, são abertas as comportas conforme a necessidade, obtendo-se dessa maneira uma vazão média constante o ano todo.

A construção de barragens é útil não só para hidrelétricas, mas também para a irrigação da área em torno, para fornecimento de água para fins industriais, para a alimentação da canais navegáveis e para a criação de peixes. As barragens servem ainda para atenuar as cheias mais violentas, impedindo o rio de alagar as regiões ribeirinhas.

Não sendo iguais as condições do regime do rio a ser contido, não há duas represas iguais, constituindo cada uma projeto diferente e independente, apesar de haver alguns tipos básicos de represa.

A montagem e a utilização das barragens devem atender a cálculos e precauções excepcionais. Um dos cuidados requeridos diz respeito à preparação dos apoios da represa. Este apoios (a ancoragem) devem ser constituídos de maneira a permitir que a comporta não tenha infiltraçòes de água, que, com o tempo, podem abrir uma fenda e minar pela base a estrutura da barragem.

De acordo com a variação da temperatura, dá-se a dilatação ou contração da estrutura, podendo este fato provocar rachaduras, com resultados desastrosos. Para prevenir acidentes deste tipo, o paredão é erguido com a superposição de blocos, separados por juntas de dilatação. Estas, constituídas de betume e sendo maleáveis, adaptam-se às variações das dimensòes dos blocos.

Ao contruir-se uma represa, são colocados em seu corpo diversos termômetros, que medem a temperatura a distância. Com isso, consegue-se verificar as diferenças de temperatura, sabendo-se se existe ou não o perigo de ocorrerem tensões que possam eventualmente provocar rachaduras.

Desviada a água, ela penetra em tubos de grande diâmetro, chamadas tubos de carga, através dos quais desce até chegar às turbinas, cujas paletas ela irá movimentar. As turbinas em geral são montadas no mesmo eixo do dínamo, de forma que o movimento provocado pela energia mecânica de água no rotor da turbina resultará em eletricidade no gerador. A água depois volta ao rio, através dos canais de descarga.

Muitas vezes, devido a irregularidades das condições pluviométricas e à conseqüente diminuição do volume dos cursos de água, as usinas hidrelétricas nessecitam da complementação de usinas termelétricas (movimentadas pelo vapor produzido através da queima de combustível). Na verdade, dois terços das usinas geradoras existentes no mundo no início da década de 70 eram acionadas a vapor. Os combustíveis mais comumente empregados em usinas termelétricas são o carvão e o petróleo. Queimados, aquecem a água contida em grandes caldeiras, produzindo vapor com temperatura elevada e alta pressão.

Alguns países possuem usinas nucleares que produzem eletricidade, utilizando urânio como combustível. O calor é obtido mediante a fissão dos átomos de urânio. Também nesse caso a usina produz vapor que faz girar turbinas, da mesma forma que nas geradoras convencionais.

Uma vez produzida, a eletricidade tem que ser distribuída aos consumidores, a muitos quilômetros de distância. É conduzida através de cabos, em linhas de transmissão. No condutor, que é um cabo nu, suspenso de grandes estruturas metálicas, parte da energia se perde, transformando-se em calor. Assim utilizam-se elevados valores de tensão, chegando até 500 000 volts. Os alternadores das usinas, contudo, por limitações de tamanho, em geral, produzem cerca de 10 000 volts. Faz-se necessário, portanto, elevar a tensão, o que se consegue por meio de transformadores estáticos. Ao aproximar-se dos locais de consumo, a tensão é novamente rebaixada, ainda através de transformadores.

No Brasil, a região centro-sul é uma das mais ricas em potencial hidrelétrico do mundo, propiciando boas perspectivas para o abastecimento do setor.

No trecho médio do Tietê, forma construídas as usinas de Barra Bonita, Álvaro Sousa Lima, Ibitinga e Promissão. Em princípios da década de 70, essas unidades geravam um total de 2,3 milhões de quilowatts-hora.

Um dos conjuntos hidrelétricos mais importantes é o de Urubupungá, formado pelas usinas de Jupiá e Ilha Solteira, operando com potência total de 4,6 milhões de quilowatts. Em princípio de 1974, a potência instalada do conjunto era de 2,04 milhões de quiolwatts (1,2 milhão de quilowatts de Jupiá e 840.000 de Ilha Solteira).

Uma das maiores hidrelétricas do mundo, a usina de Itaipu, projeto conjunto Brasil e Paraguai, começou a funcionar em 1984, sendo que em 1988 passou a operar com plena capacidade instalada de 12,6 milhões de quilowatts. As obras foram iniciadas em 1973, no rio Paraná, 14 quilômetros acima da ponte da Amizade, que liga os dois países.