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Energia

A manutenção preditiva na energia renovável

 13 de novembro

A energia – ou, de maneira concisa, a capacidade que um corpo, substância ou sistema físico tem de realizar um trabalho – é de grande importância para o funcionamento das sociedades do planeta.

O setor industrial, por exemplo, utiliza-se da energia para a produção de objetos essenciais em nosso cotidiano e sobre os quais mal sabemos como foram feitos. Praticamente todo produto – de gasolina a comidas, máquinas e dispositivos – consome energia para ser produzido.

Com isso, o uso de energia na indústria nos afeta através do custo de bens e serviços, da qualidade dos produtos manufaturados, da força da economia de um país e até mesmo da disponibilidade de empregos.

Neste post, buscaremos entender melhor como é feita a produção de energia renovável e como a manutenção preditiva pode contribuir para esse universo tão amplo.

Energia renovável

As fontes de energia podem ser qualificadas como renováveis ou não renováveis. As não renováveis são aquelas que não podem ser reabastecidas em um curto período de tempo, ao passo que as renováveis podem naturalmente ser reabastecidas.

Aqui, trataremos especificamente das energias renováveis. Elas recebem ese nome uma vez que, como adiantado acima, podem ter seu processo reiniciado a todo momento.

Encontrados na natureza em grande quantidade, os principais tipos de energia renovável – ou energia limpa – são:

1 – Solar: obtida pela luz solar

2 – Eólica: gerada pelo vento

3 – Hidráulica: oriunda de correntes de água doce

4 – Oceânica: decorrente de mares e oceanos

5 – Biomassa: baseada na utilização de matéria orgânica

No tópico a seguir, falaremos mais detalhadamente de cada um dos tipos de energia limpa e apontaremos alguns dos principais equipamentos envolvidos no processo de obtenção de energia.

Entendendo melhor

– Solar

A energia solar é um tipo de energia renovável praticamente inesgotável. O Brasil, inclusive, tem grande vantagem na captação desse tipo de energia por conta de sua situação geográfica. Por aqui, a incidência dos raios solares é mais vertical.

Isso contribui para que os índices de irradiação sejam elevados em grande parte do território nacional, fator que, aliado à proximidade do país com a linha do Equador, faz com que, mesmo no inverno, existam níveis de irradiação altos.

A energia solar tem duas tecnologias de geração:

– Fotovoltaica

Este modelo consiste na conversão direta da luz em eletricidade e tem como base o efeito fotovoltaico, que pode ser descrito como uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor. Tal diferença é produzida pela absorção da luz.

Para a geração de energia a partir desse efeito, é preciso existir uma célula fotovoltaica que, basicamente, capta os fotões e os converte em corrente elétrica. Várias células formam módulos que, associados em série e paralelamente, permitem obter tensão e corrente desejadas.

Como a geração é feita em corrente contínua (CC), geralmente é necessário usar um inversor que a transforme em corrente alternada (CA), possibilitando utilizá-la em aplicações convencionais. Ou seja, são vários os equipamentos empregados.

A principal desvantagem deste tipo de  produção energética, no entanto, é que qualquer variação na irradiação do Sol afeta diretamente o processo fotovoltaico.

 

– Heliotérmica

Já neste outro modelo, um fluido é aquecido pela energia do Sol para produzir vapor. No processo heliotérmico, a energia solar é transformada primeiramente em energia térmica para depois ser convertida em eletricidade.

O primeiro passo consiste na utilização de espelhos que concentram a irradiação do Sol em um ponto focal, por onde passa um fluido absorvedor. Assim, esses fluidos já aquecidos são expandidos diretamente na turbina ou são utilizados para aquecer outro fluido, que será expandido.

A presença de uma fase térmica no processo de geração heliotérmico permite estender o funcionamento da planta após o anoitecer e durante períodos de baixa irradiação solar. É essa capacidade de armazenamento que diferencia a geração heliotérmica da fotovoltaica.

 

– Eólica

Ainda que somente algumas regiões do planeta tenham ventos adequados para serem explorados e só uma parte deles está a uma altura aproveitável (que vai até 200m da superfície), a energia eólica é uma das mais eficazes, visto que produz baixíssimo impacto ambiental e gera poucos resíduos.

A energia eólica origina-se da força dos ventos capaz de movimentar as pás de cata-ventos, equipamentos esses ligados aos geradores para a conversão da energia.

Os aerogeradores são compostos de três elementos fundamentais: o rotor, o eixo e o gerador. O rotor é responsável por capturar a energia contida no vento, o eixo, por seu turno, transfere a energia captada pelo rotor, e o gerador converte a energia mecânica em elétrica.

As regiões onde existe maior disponibilidade e qualidade do vento são as costeiras e as montanhosas. Nos últimos anos, o aproveitamento da energia eólica tem ganhado cada vez mais espaço na matriz elétrica nacional.

 

– Hidráulica

A energia hidráulica, por sua vez, tem origem na energia potencial gravitacional e na irradiação solar.

Levando-se em conta que o Sol e a força da gravidade são responsáveis pelo ciclo da água (evaporação, condensação e precipitação), as usinas hidrelétricas aproveitam o potencial energético proveniente do desnível entre os diferentes volumes d’água.

Uma usina hidrelétrica é composta basicamente de: barragem, sistemas de captação e adução de água, casa de força e vertedouros.

A função da barragem é interromper o curso natural do rio, dando lugar a um reservatório (lago artificial) e proporcionando, dessa forma, o desnível de água (queda) que provoca um potencial energético.

Por meio de túneis ou canais, a água captada no reservatório é levada até a casa de força, local em que ficam as turbinas. São elas os equipamentos responsáveis por realizar a transformação da energia potencial hidráulica em potência mecânica de eixo, que alimentará o gerador para obter a energia elétrica.

A hidreletricidade é a principal fonte de geração no sistema elétrico brasileiro. Entenda por que você deve realizar a manutenção preditiva em geradores hidrelétricos.

 

– Oceânica

Por ser um grande reservatório de energia térmica e mecânica, o oceano é considerado uma fonte de grande representatividade na matriz energética mundial.

Um fator importante é a proximidade entre os potenciais centros de geração e de consumo, o que minimizaria as perdas. Em função da origem, existem vários tipos de geração oceânica:

  1.  Marés, ondas e correntes
  2.  Gradientes de temperatura
  3. Salinidade da água do mar

Atualmente, no entanto, o desenvolvimento desse tipo de geração no Brasil ainda é bastante restrito.

 

– Biomassa

A biomassa, por último, é o material orgânico que vem das plantas e dos animais. Considerada uma fonte de energia renovável que contém, em razão do processo de fotossíntese das plantas, energia do Sol retida.

Por isso, quando a biomassa é queimada, a energia química é liberada na forma de calor. Assim, a biomassa pode ser queimada diretamente ou convertida em biocombustíveis líquidos/biogás, queimados como combustível.

Por meio de tecnologias que utilizam ciclos termodinâmicos, é realizada a conversão de energia química (contida na biomassa) em outro tipo de energia, principalmente a elétrica. Nesse processo, são empregados geradores acionados por motores a combustão interna de gás ou turbinas (gás direto ou a vapor gerado em caldeiras), além de válvulas e tubulações que conduzem o calor.

Atualmente, no Brasil, o bagaço da cana-de-açúcar é a biomassa mais utilizada para gerar eletricidade por causa da sua abundância e da economicidade em seu plantio. Sua disponibilidade, vale ressaltar, decorre de açúcar e etanol.

Também é possível aproveitar resíduos agropecuários e urbanos. Alguns podem ser queimados diretamente e outros passam por um processo para gerar biogás. Assim, o aproveitamento energético da biomassa tem duas funções: otimizar o processo produtivo agrícola e minimizar a disposição de resíduos no meio ambiente.

Você deve estar se perguntando: e quanto à emissão de gases que geram o efeito estufa? Bom, a biomassa é considerada uma fonte benéfica pois se estima que a quantidade de CO2 emitida durante a combustão é similar à que foi absorvida da atmosfera durante a fotossíntese da planta.

Equipamentos

Você deve ter percebido que as formas de produzir energia renovável são diversas e extremamente relevantes para o pleno funcionamento da sociedade brasileira e da de outros países ao redor do mundo. Além de elas terem, claro, a vantagem de promover a manutenção do meio ambiente.

Outros tipos de fonte, como o petróleo e o carvão, passam por um ciclo praticamente unilateral e não possibilitam a reposição em curto prazo, o que pode ser prejudicial para a manutenção energética da sociedade.

Como pudemos observar acima, os equipamentos mais utilizados nas usinas, ainda que essas sejam de diferentes tipos, são motores a combustão, turbinas e geradores. O funcionamento desses aparatos influi decisivamente no preço final e até mesmo na viabilidade ou não do projeto.

Por isso, é de suma importância que a definição de suas características e condições seja bem feita desde o início. E, não menos importante, que seja realizado o acompanhamento de suas atividades. É fundamental ressaltar, além disso, que os equipamentos utilizados na produção de energia elétrica são diversos.

Em usinas hidrelétricas, para se citar alguns exemplos, há reservatórios responsáveis pelo armazenamento d’água, sistemas de armazenamento que captam a energia elétrica gerada e condensadores, responsáveis por reter o vapor d’água e fazê-lo voltar ao seu estado líquido.

Esses equipamentos, aliados a muitos outros dentro das usinas, são peças vitais para a produção de energia. Seu funcionamento ideal torna os processos eficazes e pode ser decisivo para os resultados finais.

Manutenção preditiva

Por causa da diversidade nos processos de captação de energia, a manutenção preditiva é imprescindível para potencializar os resultados obtidos.

Além de contribuir com a diminuição de falhas nos procedimentos realizados para a produção de energia e evitar imprevistos no cotidiano, ela garante maior fluidez nos trabalhos realizados.

Isso é feito por meio do acompanhamento periódico das máquinas, que se baseia na análise de dados coletados através de monitoramentos ou inspeções em campo.

Conclusão

Por meio deste post, foi possível observar que a produção de energia não renovável tem crescido no Brasil e no mundo. Nesse contexto, a manutenção preditiva é de extrema importância para acompanhar precisamente as condições dos equipamentos responsáveis pela produção elétrica e tornar os resultados cada vez melhores.

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