Localização do Rio São Francisco com todos os seus cursos (baixo, médio e alto), juntamente com as 3 principais usinas hidrelétricas ao longo dos mesmos.

O rio São Francisco é um importante curso de água que percorre 2.830 km no território brasileiro, é popularmente chamado de Velho Chico.

O Velho Chico nasce na serra da Canastra no município de Piumi, oeste de Minas Gerais. O rio abrange área de drenagem em torno de 640.000 km², correspondendo cerca de 8% do território nacional, sendo conhecido, por isso, como rio da Integração ou Unidade Nacional. Em sua extensão, o rio cruza cinco estados brasileiros (Minas Gerais, Bahia, Pernambuco, Alagoas e Sergipe), até desaguar no oceano Atlântico, entre os estados de Sergipe e Alagoas, na Praia do Peba no estado de Alagoas (margem esquerda) e na praia do Cabeço, no estado de Sergipe (margem direita), estabelecendo limites territoriais entre esses dois estados. A área da bacia ainda engloba parte do estado de Goiás e do Distrito Federal.

Bacia do rio São Francisco, com sua localização e extensão.

Foz do rio São Francisco, onde há a delimitação territorial de Alagoas e Sergipe

O rio São Francisco pode ser classificado por seus cursos, ou seja, a partir da declividade média de um curso d’água (cm/km). Desta maneira, o rio é dividido em três cursos, o Alto, o Médio e o Baixo.

Pode-se conceituar Alto Médio e Baixo, em função das características de cada trecho. O básico é ver a altura na nascente, a altura na foz e dividir em três partes e ir ajustando em função de climas, afluentes, subafluentes, tipo de vegetação, navegabilidade, etc. Deste modo, podemos identificar os cursos do rio São Francisco:

·         Alto São Francisco – da nascente até a Pirapora(MG) – 1221 km

·         Médio e Sub-Médio São Francisco – de Pirapora(MG) até Juazeiro(BA)/Petrolina(PE) – 1371 km

·         Baixo São Francisco – de Piranhas(AL) até a foz, com 208 km

                                  Cursos - Alto, Médio e Baixo do rio São Francisco

O rio da Integração Nacional se destaca também pelo alto potencial hidrelétrico, tendo em sua bacia, inúmeras usinas hidrelétricas, dentre elas, podemos destacar três, como as de maior importância na bacia:

                                          Complexo Hidrelétrico de Paulo Afonso:

                               Usina Hidrelétrica Bernardo Mascarenhas (Três Marias):

Adicionar legenda

                                                Usina Hidrelétrica de Sobradinho:

         

É interessante notar que, das três usinas mais importantes na bacia do São Francisco nem todas elas apresentam grandes potenciais hidrelétricos, isto se dá por que as Usinas de Três Marias e Sobradinho, apesar do baixo potencial, determinam o volume de água nas hidrelétricas do Nordeste, principalmente na de Paulo Afonso, a qual é de extrema importância na Matriz Energética desta região.

Bastidores

Como foi a visita?

No dia 01 de outubro de 2011 nós, alunos do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, visitamos a Usina Bernardo Mascarenhas (Usina de Três Marias). Chegamos ao local por volta das 9:00 h da manhã e, pouco tempo depois iniciamos tal visita. 

Logo depois que chegamos a usina, fomos tomar um breve café oferecido pela própria CEMIG. Após este breve intervalo, nos acomodamos em uma sala para assistir uma palestra que falava um pouco sobre a Usina de Três Marias, suas características, aspectos gerais e sua classificação de acordo com a capacidade de geração de energia, enfim, assistimos a uma pequena introdução que continha todas as informações sobre a usina, desde a sua construção, até sua atual estrutura. Além disso, foi aberto um "espaço" para os alunos sanarem as suas dúvidas.

Após esse momento, assistimos a um breve vídeo que mostrava os cuidados que todos na usina - funcionários, visitantes, entregadores e outros - devem ter para que não ocorra nenhum acidentem, e também, a importância de serem usados os EPIs (Equipamentos de Proteção Individual) e os EPCs (Equipamentos de Proteção Coletiva), presentes em todas as partes da usina.

Depois desta reunião a turma foi dividida em três grupos para conhecer as instalações internas da hidrelétrica. Cada grupo esteve acompanhado de um técnico que trabalhava na usina. Isso nos deu a oportunidade de conhecer e intender como funciona o gerador, os transformadores, como é feito o controle da temperatura do óleo e outros aspectos interessantes relacionados às matérias que estudamos no CEFET, tornando nosso entendimento mais fácil e aprimorado.

Um aspecto interessante observado é que em caso de incêndio em qualquer equipamento ou instalaçãoda usina, há todo um sistema apagar as chamas, o qual pode ser por meio de CO2 ou de H2O. Já o resfriamento do óleo, é a base de trocas de temperatura com a água. O óleo passa por um processo químico chamado exotérmico, pois ele perderá calor para a água e o H2O passará pelo processo químico chamado endotérmico, onde ela vai absorver calor do óleo, gerando assim um processo de resfriamento. 

Depois disso fomos ver como é o vertedouro, o qual é o meio escoamento da água na época de cheia, além de ajudar a manter o volume de água no rio em outras épocas do ano. Ele só é acionado quando a capacidade do grande lago está acima de 100%. Infelizmente não tivemos a oportunidade de assistir o grande espetáculo da água descendo pelo vertedouro, porque a capacidade atual da represa estava em 70%. 

Depois disso retornamos para Curvelo.

Fotos

POTENCIAL HIDRELÉTRICO

Podemos entender como potencial hidrelétrico a capacidade que um rio ou uma bacia hidrográfica apresenta para a produção de energia elétrica. A partir deste entendimento, registraremos tal capacidade de produção do rio, que “alimenta” a barragem da Usina Bernardo Mascarenhas, conhecida como Usina de Três Marias.

Para conhecermos o potencial hidrelétrico da Bacia do Rio São Francisco, devemos primeiro entender como é feita esta estimativa, este cálculo:

O valor do potencial hidrelétrico brasileiro é composto pela soma da parcela estimada (remanescente + individualizada) com a inventariada.

O potencial estimado é resultante da somatória dos estudos:

• De potencial remanescente - resultado de estimativa, a partir de dados existentes, considerando-se um trecho do curso d'água, via de regra situado na cabeceira, sem determinar o local de implantação do aproveitamento;

• De potencial individualizado - resultado de estimativa para um determinado local, a partir de dados existentes ou levantamentos expeditos, sem qualquer levantamento detalhado.

A parcela inventariada inclui usinas em diferentes níveis de estudos - inventário, viabilidade e projeto básico

•Inventário - resultado de estudo da bacia hidrográfica, realizado para a determinação do seu potencial hidrelétrico, mediante a escolha da melhor alternativa de divisão de queda, caracterizada pelo conjunto de aproveitamentos compatíveis entre si e com projetos desenvolvidos, de forma a se obter uma avaliação da energia disponível, dos impactos ambientais e dos custos de implantação dos empreendimentos;

• Viabilidade - resultado da concepção global do aproveitamento, considerando sua otimização técnico-econômica que permita a elaboração dos documentos para licitação. Esse estudo compreende o dimensionamento das estruturas principais e das obras de infra-estrutura local e a definição da respectiva área de influência, do uso múltiplo da água e dos efeitos sobre o meio ambiente;

• Projeto Básico - aproveitamento detalhado e em profundidade, com orçamento definido, que permita a elaboração dos documentos de licitação das obras civis e do fornecimento dos equipamentos eletromecânicos;

Os aproveitamentos somente são considerados para fins estatísticos nos estágios "inventário", "viabilidade" ou "projeto básico", se os respectivos estudos tiverem sido aprovados pelo poder concedente.

Após entendermos a forma de se registrar o potencial hidrelétrico de uma bacia hidrográfica, conseguiremos analisar a tabela abaixo e identificar o potencial hidrelétrico da Bacia do Rio São Francisco:

Em destaque, potencial hidrelétrico estimado, inventariado e total (em MW) da Bacia do Rio São Francisco

Analisando a tabela, conseguimos perceber que a Bacia do Rio São Francisco tem potencial hidrelétrico total de 26.217,12MW, representando cerca de 10% do potencial hidrelétrico do país.

Potencial hidrelétrico brasileiro por sub-bacia hidrográfica - situação em março de 2003 (Bacia do São Francisco - 40 a 49)

A partir dessa análise, podemos assim, analisar detalhadamente a Bacia do São Francisco, identificando suas sub-bacias, principalmente a que representa a região da usina hidrelétrica de Três Marias (40 – Rio São Francisco, Paraopeba e Outros), com seu respectivo potencial hidrelétrico:

Deste modo, concluímos que a Bacia do Rio São Francisco apresenta grande parte do potencial elétrico brasileiro, sendo de grande importância para a geração de energia elétrica no país.

Impactos ambientais

Os projetos hidrelétricos desenvolvido no Brasil são de suma importância para todo o país. A base energética do país é obtida desta forma. As usinas hidrelétricas, apesar de sua importância acarretam muitos impactos ambientais que são verificados ao longo e além do tempo de vida da usina. Os impactos mais significativos de uma usina hidrelétrica ocorrem na sua fase se construção.

Segundo o palestrante Fernando da usina de Três Marias, mesmo  com os danos a natureza, ainda assim a hidroeletricidade é considerada a melhor solução técnica e econômica para o Brasil devido ao grande potencial hidrelétrico do país, tendo em vista os seus impactos ambientais, que são bem mais brandos comparados às usinas termoelétricas e nucleares. "A hidroeletricidade apesar de seus pontos negativos, tem como função minimizar estes problemas e maximizar os benefícios do empreendimento", palavras do palestrante.

Os impactos ambientais pode se dar em três formas: físicos, químicos e biológicos.

Impactos Físicos: os mais comuns e visíveis são, a diminuição da correnteza do rio, alterando a imagem do ambiente aquático, com isso o fluxo de sedimento é alterado favorecendo a deposição destes em ambiente lóticos.

Impactos Químicos: a temperatura do rio é alterada tendendo a dividir a lago em dois ambientes, um onde a temperatura é mais baixa (fundo da represa) e outro onde a temperatura é mais alta (superfície da represa). Este fato proporciona outros desequilíbrios, uma vez que essa mistura não homogênea da temperatura da água no ambiente represado, favorece reações químicas que geram compostos nocivos aos interesses humanos.

Impactos Biológicos: relacionam - se  com as barreiras físicas impostas pelas barragens, para as espécies aquáticas, constituindo um fator de isolamento entre espécies, antes em contato. Além disso a barragem impede ou dificulta a piracema (período em que os peixes sobem o rio para se reproduzir).

Um grande impacto e irreparável, é a destruição de testemunhos arqueológicos pelo grande lago construído, naufragando uma importante parte da historia humana. Também como consequência do grande represamento da água, podem ocorrer erosões, pois a terra perde sua qualidade, devido à instabilidade do solo nas margens do reservatório. Perturbações no habitat e hábitos da fauna terrestre local serão outras consequências da implantação da usina e, principalmente do enchimento do reservatório, fase em que haverá uma grande eliminação da mancha de refúgios de animais que habitam tal região e ocupações de espécies que se beneficiam dessas agressões ao meio ambiente.

Mesmo sendo altos os níveis de poluição e degradação da vegetação marginal, a fauna aquática local continua relativamente rica. A implantação de uma usina irá alterar a qualidade da água, diminuindo gradativamente as espécies de peixes de água corrente na área impactada e favorecendo o surgimento de outras espécies adaptadas àquelas modificações ao meio ambiente.

O aluno Arthur Castro de Sá perguntou a um dos guias, que aplicou uma breve palestra, sobre o processo de geração de energia através das hidrelétricas quanto tempo gastava-se para a água voltar a ter uma boa qualidade.

Segundo o Senhor Fernando a água só volta a ter uma boa qualidade após 7 a 9 anos após a inundação da área que irá se tornar uma represa. Antes deste perído (7 a 9 anos), pode-se  observar a baixa qualidade da água até mesmo pelo seu mau cheiro, ocasionado pelo processo de decomposição de matéria orgânica submersa pelo grande lago criado pela represa. No período de enchimento do reservatório que dura de 7 a 15 dias, ocorrem consequências, como a diminuição da vazante do rio e a capacidade de diluição do rio, agravando as condições sanitárias.

Depois que a barragem estiver funcionando também ocorrem muitas modificações no meio ambiente, como a estratificação da coluna d’agua, diminuição do oxigênio diluído na água, proliferação de macrófitas e elevação dos níveis de bactérias. Mas, algumas medidas podem ser adotadas para que estes impactos, mesmo que tão degradantes possam ter efeitos mais brandos, como a medida adotada pela usina de Três Marias, quando um gerador para de funcionar, medida que consiste em descer uma grade no duto após a turbina, para que peixes não sejam sugados por ela, ao ser religada, evitando mortes na fauna aquática deste ecossistema. Essa medida foi tomada após uma tragédia acontecida em 2004 onde um gerador parou e muitos peixes entraram por onde sai a água das turbinas, assim quando o gerador voltou a funcionar, ocasionou  uma grande mortandade dos peixes que ali estavam presentes.

Mortandade de Peixes

  

Outra medida feita pela Usina de Três Marias para amenizar os impactos ambientais é o salvamentos de peixes que ficam no vertedouro que é uma espécie de canal utilizado quando o nível do reservatório está acima dos 100%, assim devolvendo-os a o rio no caso o rio São Francisco.

Usina

Equipamentos Elétricos no Âmbito de uma Usina

As Usinas Hidrelétricas são hoje responsáveis por 18% da produção de energia elétrica mundial, e no Brasil são responsáveis por impressionantes 75% da produção de energia elétrica nacional. Este fato se da devido ao grande potencial fluvial brasileiro. Estas Usinas Hidrelétricas possuem, obviamente, uma vasta gama de equipamentos elétricos, equipamentos estes indispensáveis para o seu funcionamento. 

Serão descritos abaixo alguns dos principais equipamentos utilizados para a produção de energia elétrica em uma usina e suas principais funções:

Transformadores: responsáveis pelo abaixamento ou elevação da tensão.

Retificadores: responsáveis pela transformação de corrente alternada CA em corrente continua CC.             

                                  

Geradores: responsáveis pela geração de energia elétrica, através da conversão de energia elétrica em energia mecânica.

Turbinas: responsáveis pela produção de energia mecânica.

Relés de Proteção: responsáveis pela proteção dos circuitos contra sobrecargas.

Isolantes: óleo, gás SF6, entre outros. Responsáveis pela isolação dos circuitos e equipamentos, para a proteção e contra interferências.

Motores: responsáveis pelo deslocamento e elevação de alguns equipamentos.

Contatores: dispositivos utilizados no comando de motores.

Temporizadores: dispositivo presente em grande parte do comando das turbinas e outros equipamentos, responsáveis pelo controle de energização e desenergização dos equipamentos.

Sensores de temperatura: dispositivos responsáveis pela detecção do aumento da temperatura em determinados locais e equipamento das usinas.

Disjuntores: dispositivo eletromecânico que funciona como um interruptor automático, destinado a proteger uma determinada instalação elétrica contra possíveis danos causados por curto-circuito e sobrecargas.

Painéis elétricos: responsáveis pela distribuição dos circuitos, vastamente utilizados nas usinas.

Acima foram descritos alguns dos principais equipamentos elétricos utilizados nas usinas hidrelétricas, mas além destes há ainda diversos outros, mas se formos descrever cada um aqui gastaríamos paginas e paginas. Dentre outros equipamentos elétricos estão: chaves seccionadoras, condutores, botoeiras, sinaleiros, dispositivos de medidas e muito mais.

As dez maiores hidrelétricas do Brasil

Usina Bernardo Mascarenhas

A Usina Bernardo Mascarenhas ou Três Marias foi inaugurada em 1962. Foi construída com recursos da Comissão do Vale do São Francisco – CVSF e é administrada pela Cemig, sendo considerada de grande importância para o setor energético brasileiro. Está localizada na cidade de Três Marias, que fica a 266 km da capital mineira. A usina e sua represa estão localizadas na bacia do Rio São Francisco.  Tem a capacidade instalada de 396 MW, um volume de reservatório de 21 bilhões de m³. A sua barragem tem 75 metros de altura e 2.700 metros de comprimento. Toda usina é dividida em seis partes: Barragem, Tomada d’água, Casa de Força, Canal de Fuga, Vertedouro e Reservatório.

Por que Três Marias?

Há muitos anos moravam as margens do Rio São Francisco uma família que montou uma hospedaria na fazenda. Algum tempo depois os donos morreram e deixaram três filhas que se chamavam Maria Francisca, Maria das Dores e Maria Geralda que deram continuidade ao negócio dos pais. Esta hospedaria se tornou popular na região.

Um dia as Três Marias foram nadar sem saber que vinha uma cabeça de enchente. As águas estavam carregando e arrastando tudo por onde passavam. Quando elas perceberam a chegada das águas, tentaram sair do rio, mas Maria Geralda rodou nas águas. Sua irmã Maria Francisca tentou salvá-la, mas acabou rodando também. Maria das Dores viu o que estava acontecendo, tentou salvá-las, mas as Três Marias foram carregadas para o fundo do rio.

Depois desse acidente o nome Três Marias se tornou ainda mais popular e aquela região ficou conhecida por esse nome.

Dados Técnicos

As usinas podem ser classificadas em umas dessas categorias:

·                    PCH (Pequena Central Hidrelétrica) = são usinas com potência instalada superior a 1 MW e igual ou inferior a 30 MW e com o reservatório com área igual ou inferior a 3 Km².

·                    CGH (Centrais Geradoras Hidrelétricas) = são usinas com potência instalada de até 1.000 kW (1 MW). Necessitam apenas de um simples registro para funcionar.

A Usina Bernardo Mascarenhas é classificada, segundo o palestrante, como Central Geradora Hidrelétrica (CGH), mas de acordo com nossas pequisas a usina está no momento passando por um processo de transição, de PCH para CGH.

Piracema

Piracema é o período entre outubro e março, quando os peixes migram até as cabeceiras dos rios, para realizar a desova e assim se reproduzirem. Este fenômeno é de suma importância para a continuidade da vida aquática de peixes de rios e lagos.

Com o represamento da água a piracema é totalmente afetada, o que ocasiona um desequilíbrio na vida aquática presente naquele local, pois os peixes que fazem a migração na                   piracema encontra uma grande barreira e ficam impedidos de continuar o seu percurso.

Para amenizar esses prejuízos causados pelo represamento da água em algumas usinas são adotados métodos para que a piracema mesmo com a barragem se torne possível. Como a implantação de escadas onde os peixes mesmo com dificuldades consegue ainda subir o rio e realizar a piracema. Outro método utilizado é o elevador onde ameniza os impactos causados pela usina na subida dos peixes rio acima. Outra forma que o represamento prejudica a piracema é que os peixes se localizam e se guiam através da correnteza do rio e o grande lago criado pela represa extrai a coluna d’água acabando com a correnteza.

Na usina hidrelétrica Bernardo Mascarenhas a piracema é altamente prejudicada, pois não a nenhum método ou projeto em execução que torna possível a subida de peixes naquela parte do rio. Segundo o técnico Fernando, já foram realizados estudos na usina para a implantação de algum projeto, mais segundos estudos é inviável. Segundo o mesmo técnico a piracema acontece em um afluente  do São Francisco mais precisamente no rio Abaeté. 

Funcionamento, Geração e Distribuição

A Usina Hidrelétrica de Três Marias é a usina responsável pelo abastecimento de energia elétrica em diversas cidades de minas gerais. Dentre elas estão: Buritizeiro, Várzea da Palma, e cidades próximas. É interessante compreendermos como se da o funcionamento desta usina, a geração de energia e como essa energia chega até as nossas casas. 

A hidroelétrica de três Marias é composta hoje por 6 unidades geradoras(conjunto turbina e gerador) , responsável cada uma pela geração de 13,8kV.  Inicialmente há uma região na parte superior (represa) da usina denominada de Tomada d’ Água, região esta responsável pelo encaminhamento da água até uma queda de 55 metros de altura. Durante a queda a água adquire uma energia potencial que é transformada em energia hidráulica, a responsável por movimentar os hélices da turbina. A turbina possui em seu interior um rotor, que se movimenta de acordo com a movimentação destas, tendo sua velocidade controlada, devido ao fato de que para a geração de energia é necessário que o rotor mantenha um movimento constante.

Acoplado ao rotor das turbinas estão os geradores, os responsáveis pela conversão de energia mecânica (produzida pelo movimento das turbinas) em energia elétrica. Esta transformação acontece da seguinte forma; o gerador é composto basicamente por rotor e estator, o movimento do rotor no interior do de um campo magnético produzido pelo estator fará com que uma tensão seja induzida nos terminais do gerador, no caso desta usina 13,8kV. Os terminais do gerador estão acoplados aos transformadores, equipamentos responsáveis pela transformação, como o próprio nome já diz, da tensão de 13,8kV para uma tensão de 300kV, tensão esta que é deslocada até a subestação, onde encontram-se outros transformadores, neste caso abaixadores, que irão abaixar a tensão para 13,8kV novamente. A subestação é responsável pela distribuição da energia para as nossas casas, indústrias, estabelecimentos comerciais, entre outros. 

Mas se você acha que acabou, esta errado, pois os equipamentos eletrônicos, eletroeletrônicos, mecânicos, todos estes em nossas casas e indústrias operam com tensões abaixo da que é transportada pela rede, então na porta destes estabelecimentos são encontrados transformadores abaixadores, que irão adequar a tensão da rede a tensão na qual cada casa, indústria ou comércio  deve operar.  Observe que o processo de geração de energia elétrica não é nada simples, então pense duas vezes antes de usa-la de forma desnecessária.