USINA ELEVATÓRIA DE PEDREIRA[edit]

INTRODUÇÃO[edit]

Usinas Hidrelétricas Reversíveis (UHR) são sistemas que armazenam energia na forma potencial gravitacional ao bombear a água de um reservatório inferior para um reservatório superior. Durante os períodos de baixa demanda de eletricidade, a UHR aproveita a energia excedente da rede para bombear a água para um reservatório superior e quando a demanda de energia sobe, a água armazenada é liberada para um reservatório inferior, passando por turbinas e gerando energia. Dentre as turbinas reversas utilizadas em UHRs há dois tipos principais: as de velocidade fixa e as de velocidade ajustável. Ambas têm capacidade de operar tanto como bomba quanto como turbina. As máquinas de velocidade fixa são as mais convencionais e no modo bomba, a máquina opera com uma potência aproximadamente constante quando a altura manométrica sobre ela também é constante e sua abertura é fixa. No modo turbina, o operador pode ajustar a abertura da máquina para alterar a vazão, visando manter o ponto ótimo de eficiência do equipamento. Já as turbinas reversas de velocidade ajustável possuem a capacidade de alterar sua velocidade de rotação tanto no modo bomba quanto no modo turbina, o que melhora sua eficiência operacional e garante uma maior integração desse equipamento com a rede de energia. As turbinas reversas com velocidade ajustável possuem outras grandes vantagens operacionais, como o ajuste da potência de entrada da máquina e melhor controle contra o fluxo reverso, em caso de operação com elevadas alturas manométricas (Antal, 2014).

USINAS HIDROELÉTRICAS REVERSÍVEIS NO BRASIL E NO MUNDO[edit]

Após a Revolução Industrial, que ocorreu durante o século XVII, com o avanço tecnológico, as primeiras turbinas hidráulicas entraram em operação. No século posterior as primeiras turinas Pelton e Francis eram desenvolvidas, mudando assim a forma de geração de energia elétrica. Contudo, a primeira usina Hidroelétrica Reversível só foi instalada em 1890, em Zurique, na Suíça. Após isto, houve a disseminação destes tipos de instalações, que chegaram ao maior número em meados 1960 e 1980. Atualmente, a China possui a maior capacidade instalada hidroelétrica e reversível, que representa 11% da capacidade hídrica total. Em 2022 a capacidade reversível era de 47 GW de geração, seguida pelo Japão com 27 GW (EPE, 2025). No contexto brasileiro, com a ascensão das instaurações, 4 usinas foram inauguradas nos estados de São Paulo e Rio de Janeiro, sendo elas Pedreira (1939), Traição (1940), Vigário (1952) instalada no Rio de Janeiro e por último Edgar de Souza (1955). Todas apresentam-se desativadas atualmente, as turbinas de Edgar de Souza foram realocadas para Pedreira, que atua somente em momentos de cheias juntamente com Traição e Vigário. Nos últimos anos vieram-se sendo realizados estudos acerca da instalação de uma UHR nos estados do Rio e São Paulo, porém ainda estão em fase de pré-inventário de caráter preliminar, o que não leva a certeza de ativação dessas usinas. Os fatores que influenciam negativamente na inserção destas instalações são os desafios no que diz respeito à legislação e regulamentação, econômicos, técnicos e socioambientais.

HISTÓRIA[edit]

A Usina Elevatória de Pedreira está localizada sobre o Rio Pinheiros na cidade de São Paulo e integra o complexo hidroelétrico Henry Bordem. Sendo ela responsável pelo bombeamento da água do rio até o reservatório Billings para produção de energia elétrica na usina de Henry Borden. Foi inaugurada em 1939, sendo pioneira no mundo ao operar uma máquina reversível radial, produzida pela Voith Hydro, como ilustra a Figura 01. Esta primeira unidade tinha capacidade de 18 m³/s e potência de 6.430 HP.

Figura 1: Primeira unidade de armazenamento bombeado reversível

Esse sistema demonstra que é possível bombear água para o Reservatório Billings ou gerar energia. A empresa em operação atual é a Empresa Metropolitana de Água e Energia S.A (EMAE).

Figura 2: Localização da Usina Elevatória de Pedreira

Atualmente, o sistema opera somente diante de alta na vazão do rio Tietê ou canal Pinheiros para controle de enchentes.

FICHA TÉCNICA[edit]

A usina de Pedreira é composta por 08 unidades geradoras, sendo 07 delas reversíveis e 01 que atua somente no bombeamento. Todas elas são munidas de rotores tipo Francis, sendo estas turbinas movidas a motores síncronos. O conjunto de turbinas bombeiam 395 m³/s, com um recalque de 25 m, chegando à potência de 100 MW. Algumas destas máquinas possuem 42 m³/s e 18.100 HP de potência, dados utilizados como base para cálculo de perdas de carga nas tubulações, descrito no capítulo posterior.

Figura 3: Usina Elevatória de Pedreira

REFERÊNCIAS[edit]

ANTAL, B. A. Pumped Storage Hydropower: A Technical Review. 2014. Master's Thesis – University of Colorado – Boulder, 2014.

Canales, F. A.; Beluco, A.; Mendes, C. A. B. Usinas hidrelétricas reversíveis no Brasil e no mundo: aplicação e perspectivas. Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental (REGET), v. 19, p. 1230 – 1249, 2015.

EMAE. Usina Elevatória Pedreira. Disponível em: http://www.emae.sp.gov.br/elevatorias.htm. Acesso em: 22 de março de 2025.

EPE. Usinas Hidrelétricas Reversíveis (UHR): Desafios para inserção em mercados de energia elétrica. 2021. Disponível em: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-561/EPE-DEE-NT-013_2021-r0.pdf. Acesso em: 22 de março de 2025.

EPE. ROADMAP Usinas Hidrelétricas Reversíveis (UHR). 2025. Disponível em: https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-abertos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-870/Roadmap%20hidrel%C3%A9tricas%20Revers%C3%ADveis%202025_V09.pdf . Acesso em 29 de março de 2025.

MARTINS, E. P. Parque Fluvial Urbano da Eclusa de Pedreira. a. Trabalho Final de Graduação (Graduação) – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de São Paulo. São Paulo, 2012.

POLL, H. Usinas Reversíveis. Disponível em: https://abrapch.org.br/wp-content/uploads/2025/03/HANS_GuntherPoll_Voith_Hydro_ABRAPCH_-Painel_18_03_FinalX.pdf. Acesso em: 22 de março de 2025.

RAGNEV, Walter. Estudo de potência reativa, tensão, contingência e perdas em empresas de energia elétrica localizadas na Grande São Paulo. 2005. 145 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2005.