Imagine se dissesse a você que o vapor d’água, aquela nuvem branca que surge após o chuveiro quente ou a fervura de uma panela, tem o poder de mover montanhas e iluminar nossas vidas.
Você acreditaria?
Bom, não exatamente essas duas nuvens mencionadas acima, é claro. Mas, sim, através de um processo científico que transforma a simplicidade do vapor em energia.
Neste artigo, iremos explorar a jornada do vapor, desde sua geração até sua conversão em energia, desvendando os segredos por trás dessa engenharia surpreendente.
Prepare-se para uma viagem pelo mundo das turbinas e geradores, onde entenderemos como a pressão e a temperatura são habilmente controladas para transformar água em vapor, e vapor em energia elétrica.
Ao desvendarmos esse processo, você poderá perceber como a energia está presente em todos os lugares, até mesmo nas coisas mais simples e aparentemente comuns do nosso dia a dia.
E quem sabe, ao compreendermos melhor essa mágica científica, poderemos valorizar ainda mais a energia que nos rodeia e buscar formas mais sustentáveis de aproveitá-la.
Acompanhe até o final do texto e se prepare para ficar por dentro de um dos temas mais importantes e relevantes desde tempos atrás.
Conteúdos
O que é a energia térmica
Submeter um elemento a situação em que ocorre a variação das suas grandezas físicas, possibilita que este tenha as suas propriedades físicas e químicas modificadas, o que é um benéfico no contexto de produção de energia.
E há diversas maneiras de produzi-la, seja por vibração, movimento, calor, entre tantos outros, como também através do processo que transforma vapor em energia e que é chamado de produção por energia térmica.
Este processo tem a ver exatamente com submeter um material às condições de queima, para que o mesmo gere energia em forma de vapor, mas não é só isso.
Ao longo do processo, o controle da pressão e velocidade, através da utilização de alguns equipamentos, permite que a energia térmica seja utilizada de uma maneira muito mais eficiente, além de evitar desperdícios e perdas.
Mas se acalme, isso é assunto para ser entendido daqui a pouco.
Conheça o processo que transforma vapor em energia
Pense comigo: se você está com frio e precisa fazer uma fogueira utilizando dois recursos disponíveis, a madeira ou areia, qual você escolheria?
Certamente, a resposta correta é a madeira e você deve saber que areia é um péssimo material quando o assunto é valor energético combustível, além de não ser orgânica e, consequentemente, não apresentar compostos químicos para serem oxidados pelo ar.
O contexto desse questionamento é: a queima de combustível não se resume a queimar qualquer produto, mas devem ser consideradas as propriedades que o material combustível oferece durante a sua queima.
E como fazer com que esse vapor vire energia?
Para entender esse processo, é preciso que antes apresentemos alguns equipamentos e as suas respectivas funções na geração.
Caldeira
Aqui é onde o processo se inicia.
Imagine a caldeira como sendo uma grande estrutura metálica projetada para aguentar altas pressões e temperaturas internas, além de ser dividida em diferentes espaços que realizam diferentes funções e que logo serão explicadas.
A primeira função da caldeira é a de realizar a queima do combustível, onde ocorre num espaço conhecido como “fornalha”.
A pressão interna da fornalha é igual a do ambiente, para que ao abastecer a fornalha pela porta de acesso, não haja diferença de pressão externa e interna e a queima se desequilibre, o que causaria descontrole da queima.
A queima do combustível gera calor, que é transferido de modo indireto (os produtos da queima não tem contato com o fluido), através de tubos (trocadores de calor), para a água, em outro compartimento da caldeira.
A água, por sua vez, absorverá calor do combustível até que chegue na chamada temperatura de saturação (temperatura em que a substância vira vapor, na pressão de saturação correspondente).
Além disso, algumas caldeiras conseguem aquecer a água a uma temperatura superior à temperatura de saturação, para a mesma pressão que se encontra, se caracterizando como “vapor superaquecido”.
Turbina
Este equipamento é essencial para a geração de energia através do vapor, pois é o equipamento que “acolhe” o vapor em seu interior.
De acordo com o formato da sua estrutura metálica (voluta) e o ângulo e tipo das suas pás, a turbina é capaz de fazer com que a velocidade de saída e pressão aumentem.
Daí temos um fluido com condições de fazer com que as pás da turbina girem intensamente, produzindo mais energia de acordo com a quantidade e característica de vapor produzido na caldeira.
Gerador elétrico
Aqui temos o processamento da altíssima rotação das turbinas, visto que o gerador elétrico tem a função de fazer com que a energia mecânica proveniente da rotação das pás da turbina seja convertida em energia elétrica.
E tudo isso é possível através graças a dispositivos elétricos, como ímãs, bobinas que geram corrente elétrica através da indução eletromagnética.
O processo resumido de geração de energia termina por aqui, mas há outros equipamentos que fazem com que haja um ciclo de uso da água, além de serem essenciais para a diminuição de custos e aumento da eficiência de processo, como os que estão abaixo.
Condensadores
Os condensadores são trocadores de calor que resfriam o vapor que sai das turbinas, fazendo com que volte ao seu estado líquido e possa ser reutilizado e aquecido nos trocadores de calor.
Portanto, este equipamento faz com que a quantidade de água adicionada ao sistema seja menor.
Bombas
Já as bombas promovem o fluxo de fluido através das tubulações até que chegue em determinado equipamento, como a cadeira.
Ventiladores
Além de garantir o controle da quantidade de entrada de ar na combustão que acontece na caldeira, pode ser utilizado também para arrastar os produtos da queima dos combustíveis para as chaminés.
Quais os combustíveis utilizados no processo
Falamos tanto sobre combustíveis até agora, mas não demos pista alguma sobre quais podem ser utilizados na geração de energia através do vapor.
O combustível que queima na fornalha, como já foi explicado, pode ser tanto sólido quanto líquido ou gasoso.
Para cada estado físico diferente do combustível, é utilizado um dispositivo capaz de queimá-lo.
Combustíveis sólidos, por exemplo, utilizam a chamada “grelha”, enquanto o líquido pode utilizar o queimador, através do bico atomizador.
Enfim, os combustíveis utilizados podem ser: carvão, gás natural, óleo combustível, biomassa e até mesmo resíduos sólidos urbanos (lixo).
De modo geral, resíduos orgânicos apresentam boa propriedade combustível e são utilizados no processo de queima.
Geração de energia térmica e o mundo
O mercado de produção de energia vem crescendo cada vez mais, de acordo com o surgimento de novas tecnologias e métodos de desenvolvimento e geração.
Apesar dessas maneiras inovadoras na geração de energia, como a que utiliza as ondas do mar (maremotriz) ou células solares (fotovoltaica), a utilização de métodos conservadores ainda está com tudo.
A fim de curiosidade, o processo de produção de energia por vapor, chamado de geração de energia térmica, está em primeiro no ranking mundial.
E para que você entenda o porquê desse tipo de energia ser tão utilizada, é preciso que você entenda as suas vantagens em relação às outras energias.
Vantagens da geração de energia térmica
Apesar de apresentarmos as vantagens da energia térmica em relação às outras energias, é bom deixar claro um ponto óbvio: todos os outros tipos de geração possuem também vantagens sobre esta.
Mas já que o processo de energia térmica é o primeiro no ranking mundial, vale a pena mostrar as suas vantagens.
- Fonte de energia flexível: a energia térmica pode ser obtida através de diversas fontes de combustível, como as que foram mencionadas;
- Fonte de energia confiável: apesar da caldeira ser um equipamento crítico quando o assunto é segurança, a usina utiliza combustíveis que não apresentam grandes riscos, se comparados com o urânio utilizado na energia nuclear;
- Custo baixo: relativamente, os combustíveis fósseis podem ser obtidos a um baixo custo, característicos de preços competitivos;
- Grande capacidade de geração: como exemplo, temos países que alimentam a maioria do seu território apenas utilizando a energia térmica como método de geração de energia.
Portanto, o fato da energia térmica ser a mais utilizada no mundo tem bastante a ver com a grande versatilidade de combustível para a queima, visto que cada país pode adequar os que estão as suas disposições ao processo de queima.
No entanto, o que ainda não foi dito é que esse tipo de energia é responsável por grande parte da poluição atmosférica, emissão de gases do efeito estufa, uso intensivo de recursos hídricos, entre outras desvantagens.
Desse modo, fica mais do que evidente a importância e a necessidade ambiental criada no decorrer dos anos, fazendo com que surgissem métodos de produção de energias limpas.
