Exibir código-fonte para Turbina de usina

As usinas hidrelétricas são basicamente constituídas de um reservatório, barragem, uma porta de controle, conduto forçado, vertedouro, turbina e gerador.

* Reservatório: é o lugar onde a água fica represada, forma-se uma lagoa antes da barragem.
* Barragem: grande estrutura construída para acumular a água que chega do rio, normalmente é construída com alvenaria ou concreto.
* Porta de controle: equipamento responsável pelo controle do volume da água que passa pelo conduto e vai para o a turbina.
* Conduto forçado: são canalizações onde a água escoa sob pressão diferente da atmosférica.
* Vertedouro: faz o controle do nível da água na barragem, para evitar excesso de água no reservatório durante as cheias do rio. Pode ter ou não comporta.
* Turbina: transforma a energia da água em energia mecânica, ou seja, a turbina gira quando a água passa por suas pás.
* Gerador: equipamento que transforma a energia mecânica da turbina em energia elétrica.

Nas hidrelétricas existem também as casas de máquinas onde são abrigadas as turbinas, os geradores e outros equipamentos. Neste tópicos, vamos nos ater apenas às turbinas.
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= A turbina =

Uma turbina é constituída basicamente por cinco partes: caixa espiral, pré-distribuidor, distribuidor, rotor e eixo, tubo de sucção.

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== Caixa Espiral ==

É uma tubulação de forma toroidal que envolve a região do rotor. Esta parte fica integrada à estrutura civil da usina, não sendo possível ser removida ou modificada. O objetivo é distribuir a água igualmente na entrada da turbina. É fabricada com chapas de aço carbono soldada em segmentos. A caixa espiral conecta-se ao conduto forçado na secção de entrada, e ao pré-distribuidor na secção de saída.

== Pré-distribuidor ==

A finalidade do pré-distribuidor é direcionar a água para a entrada do distribuidor. É composta de dois anéis superiores, entre os quais são montados um conjunto de 18 a 24 palhetas fixas, com perfil hidrodinâmico de baixo arrasto, para não gerar perda de carga e não provocar turbulência no escoamento. É uma parte sem movimento, soldada à caixa espiral e fabricada com chapas ou placas de aço carbono.

== Distribuidor ==

O distribuidor é composto de uma série de 18 a 24 palhetas móveis, acionadas por um mecanismo hidráulico montado na tampa da turbina (sem contato com a água). Todas as palhetas têm o seu movimento conjugado, isto é, todas se movem ao mesmo tempo e de maneira igual. O acionamento é feito por um ou dois pistões hidráulicos que operam numa faixa de pressão de 20 bar nas mais antigas, até 140 bar nos modelos mais novos. O distribuidor controla a potência da turbina, pois regula vazão da água. É um sistema que pode ser operado manualmente ou em modo automático, tornando o controle da turbina praticamente isento de interferência do operador.

== Rotor e eixo ==

O rotor da turbina é onde ocorre a conversão de energia hídrica em potência de eixo.

== Tubo de sucção ==

Duto de saída da água, geralmente com diâmetro final maior que o inicial, desacelera o fluxo da água após esta ter passado pela turbina, devolvendo-a ao rio parte jusante da casa de força.
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= E o software? =

Apenas aspectos técnicos sobre as turbinas foram abordados, mas e quanto ao software? O parque de geração de energia elétrica brasileiro tem sistemas de automação seguros, entretanto, as maiores instalações são antigas. Os grandes investimentos no setor elétrico aconteceram há 30, 40 anos. Assim, várias usinas hidrelétricas têm sistemas com até 30 anos de operação, já que as instalações foram feitas para durar. Alguns sistemas começam agora a ficar obsoletos e surgem dificuldades para encontrar peças de reposição: é a deixa para que os sistemas sejam modernizados. A obsolescência pode impor restrições operativas limitando a capacidade de geração, transmissão e distribuição e também reduzir a disponibilidade do sistema. Uma forma de eliminar a obsolescência é a modernização (ou atualização tecnológica), que restaura ou melhora a confiabilidade e outros indicadores de qualidade. A operação das unidades geradoras de usinas hidrelétricas é totalmente automatizada. Os sistemas de automação, controle e proteção podem tomar decisões e realizar ações, como a parada de uma unidade geradora, sem intervenção humana – para proteger os equipamentos, por exemplo. Para se ter uma ideia, a sequência de partida de uma unidade geradora envolve muitas operações (em diversas etapas) e pode ser feita automaticamente, bastando que o operador dispare o processo.
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A automação antiga, classificada como convencional, usa dispositivos eletromecânicos, os mais novos utilizam dispositivos digitais, os Intelligent Electronic Devices – IEDs. Qualquer processo de modernização no setor elétrico é complexo porque, além da Engenharia, envolve paradas de equipamentos – o que pode reduzir a energia disponível e aumentar os riscos já que é um setor-chave para o dia-a-dia; é prioridade no setor minimizar o impacto para a sociedade e cumprir os contratos de fornecimento. Portanto, qualquer modernização precisa se enquadrar nesse cenário e ser realizável preferencialmente em um curto intervalo de tempo. Nas mais recentes atualizações tecnológicas do setor, ocorridas nos últimos cinco anos, de forma geral não foram modernizados os instrumentos das unidades geradoras.
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Nas últimas modernizações realizadas no Brasil, o foco foi a substituição dos dispositivos dos "sistemas secundários". Além da automação, eles incluem os sistemas de supervisão, controle e proteção. Esses sistemas evoluíram muito nas últimas duas décadas. Os primeiros sistemas eram eletromecânicos interligados por fios de cobre e os atuais são totalmente digitais com redes de comunicação usando fibras ópticas. Assim, o grau do processo de modernização depende, dentre outras coisas, do nível tecnológico do sistema que será atualizado. Podem ir desde a substituição completa dos dispositivos (substituição de eletromecânicos por IEDs) até atualizações de software e troca de equipamentos computacionais (servidores e estações de trabalho). As novas usinas e subestações (e as atualizadas) utilizam arquiteturas modernas de automação, que são totalmente digitais e com redes de comunicação. Os novos sistemas envolvem muita aquisição, intercâmbio, processamento e armazenamento de dados, resultando em maior inteligência. Além disso, eles são redundantes, aumentando a confiabilidade, e têm interfaces humanos-máquinas (IHMs) bastante amigáveis com várias facilidades para a operação. Como pode ser visto, a automatização das usinas tem sido mais frequente ao passar dos anos.