Geracao, Transmissao e Distribuicao de Energia Eletrica

Curso Instalações Elétricas Residenciais e Eletrônica Básica

Coordenadores do Curso Robledo Carazzai Valdemir Antunes Professor Thiago Hideo Yamauchi Oda

Tópicos de hoje Geração de Energia Elétrica Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica Consumo de Energia Eletrica Simbologia Introdução a planta baixa Laboratório Prático

Objetivos desta aula - Conhecer a forma como a energia elétrica é gerada nos diferentes tipos de usinas. - Analisar os prós e contras da utilização de diferentes fontes de energia, considerando impactos ambientais, econômicos e sociais. - Exercitar a prática do debate, elaborando argumentos favoráveis e contrários a utilização de cada uma das fontes de energia que podem ser utilizadas no processo de geração e transmissão de energia elétrica.

Introdução a Geração de Energia Eletrica A exploração abusiva da energia originada de fontes não-renováveis, ainda maioria no planeta, traz danos irreversíveis ao meio ambiente. Com base nesse fato, a questão das fontes de energia é assunto em pauta mundialmente. No Brasil, cria polêmica a discussão sobre as usinas nucleares como possíveis elementos complementares à produção de energia das hidrelétricas, consideradas limpas.

1. Geração de Energia Eletrica Sao 5 os principais Tipos de Geração de Energia Elétrica no Brasil: Usina Hidrelétrica Usina Térmica-Convencional Usina Térmica-Nuclear Parque Eólico Parque de Energia Solar

Usina Hidrelétrica Hidrelétrica Itaipu

Usina Hidrelétrica Uma usina hidrelétricaé um complexo arquitetônico, que tem por finalidade produzir energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio. E a mais importante fonte de energia do Brasil, Corespondendo a 72% da energia Produzida, produzindo cerca de 79.267MW da energia Consumida. A energia hidráulica é convertida em energia mecânica por meio de uma turbina hidráulica, que por sua vez é convertida em energia elétrica por meio de um gerador, sendo a energia elétrica transmitida para uma ou mais linhas de transmissão que é interligada à rede de distribuição.

Força das águas Olhando um rio passar, é difícil imaginar a quantidade de energia que ela contém. Mas quando você represa ela, gera uma forca incrível. Observe o fluxo de agua saindo das turbinas. Esta foto foi tirada durante o teste de uma usina hidrelétrica em represa Hoover, na fronteira dos Estados de Nevada e Arizona

Esquema da Usina Hidrelétrica

Esquema da Usina Hidrelétrica ENERGIA POTENCIAL ACUMULADA ENERGIA CINÉTICA (movimento)

Eixo turbina-gerador O eixo que conecta a turbina ao gerador

Geradores da Hidrelétrica O coração da usina hidrelétrica é o gerador. A maioria das usinas tem diversos deles.

gerador Quando a turbina gira, o excitador envia corrente elétrica para o rotor. O rotor é uma série de grandes eletroímãs que rodam dentro de uma espiral de fios de cobre de alta pressão, chamada estator. O campo magnético entre a espiral e os ímãs cria uma corrente elétrica. O interior de um gerador de usina hidrelétrica

gerador Quando há o movimento de rotação de um alternador (gerador de tensão alternada) , transforma este movimento em Energia Elétrica.

classificação de usinas Hidrelétrica Exitem 3 tipos de usinas Hidrelétrica, cada uma com suas particularidades, que não entraremos muito a fundo, são as Hidrelétrica de: Alta Queda Media Queda Baixa Queda

Hidrelétrica de Alta Queda Instalações com alturas superiores a 150 m são consideradas de alta queda. Os locais mais favoráveis às instalações de alta queda se encontram geralmente nas ribeiras de grandes declives, formados por rápidas correntezas ou cascatas. A maioria dos investimentos de construção civil é constituída pelo conduto hidráulico. Usina Hidrelétrica de Henry Borden (Cubatão – SP)

Hidrelétrica de media queda Quedas d’agua entre 15m e 150m são considerada de media queda. Em instalações de média queda, a maioria dos projetos hidrelétricos brasileiros, os principais componentes da construção civil são a tomada d’água, as obras de proteção contra enchentes e o conduto hidráulico. Vista panorâmica da Usina Hidrelétrica de Itaipu

Hidrelétrica de baixa Queda Quedas d’agua menores que 15m são considerada de media queda. Em instalações de baixa queda, a casa de força é integrada às obras de tomada d’água ou localizada a uma pequena distância. Usina Hidrelétrica de Jupiá – Rio Paraná (Três Lagoas – SP)

Ciclo hidrológico O ciclo hidrológico é importante para as usinas hidrelétricas porque elas dependem do fluxo de água. Se não chove perto da usina, a água não é coletada. Se a água não for coletada, menos água passa pela usina e menos eletricidade será gerada.

Calculo Básico de potência 𝑃=𝐷 × h Potência (W) Altura (m) Caldal (𝑚3/𝑠)

vantagens É uma energia limpa, já que não envolve nenhum processo de queima de combustível pra ser gerada. É útil em países com grande vazão hidrográfica(rios, bacias) e acidentes geográficos(quedas d'água por exemplo). Há baixo custo da geração de energia. A água é um recurso renovável. Além da geração de energia elétrica, o aproveitamento hidrelétrico proporciona outros usos tais como irrigação, navegação e amortecimentos de cheias.

Impactos ambientais, econômicos e sociais Os impactos ambientais das usinas hidrelétricas é motivo de polêmica nas discussões atuais sobre desenvolvimento sustentável. Como praticamente qualquer atividade econômica, as hidrelétricas causam impactos negativos ao ambiente. ,[object Object]

O alagamento gerará destruição da fauna e da flora.

Abaixo da barragem, vai passar apenas um fio de água. A parte seca poderá se tornar um deserto.

Os peixes são prejudicados principalmente na piracema, pois com a construção das barragens os impedem de subir e desovar.

Aumento da erosão e perda de terras férteis.

Contribui com o efeito estufa com a inundação de florestas(árvores submersas geram gases tóxicos),[object Object]

Em uma usina hidrelétrica, a geração de energia elétrica baseia-se: Na queda de água, que movimenta os fios da rede elétrica. Na queda de água, que movimenta o mecanismo de um gerador. Na ebulição da água, que produz vapor que movimenta o mecanismo de um gerador. Na queima de combustível, que aquece e movimenta o mecanismo de um gerador. Questionário

Questionário O Brasil utiliza o represamento das águas dos rios para a construção de usinas hidroelétricas na geração de energia elétrica. Porém, isso causa danos ao meio ambiente, como por exemplo: - imensa quantidade de madeira nobre submersa nas águas; - alteração do habitat da vida animal; - assoreamento dos leitos dos rios afluentes. Numa usina hidroelétrica existe uma transformação seqüencial de energia. Esta seqüência está indicada na alternativa Cinetica– Potencial – Eletrica Potencial – Eletrica – Cinetica Eletrica – Potencial – Cinetica Potencial – Cinetica – Eletrica Cinetica – Eletrica - Potencial

Usina Termelétrica Conventional Usina de Piratinga

Usina Termelétrica Usina Termelétricaé uma instalação industrial usada para geração de energia elétrica a partir da energia liberada em forma de calor, normalmente por meio da combustão de algum tipo de combustível renovável ou não renovável. Exemplos de combustíveis mais usados: ,[object Object]

Derivados do petróleo,[object Object]

vantagens A principal vantagem é poderem ser construídas onde são mais necessárias, economizando assim o custo das linhas de transmissão. Custo baixo na construção em relação a outros tipos de usinas Não depende das condições atmosféricas na geração de energia

Impactos ambientais, econômicos e sociais Os principais impactos ambientais são a poluição do ar e o aquecimento das águas, que contribui para o aquecimento global, como o efeito estufa e chuvas acidas. O alto preço do combustível, que é um fato desfavorável para esse tipo de usina. A queima de gás natural lança na atmosfera grandes quantidades de oxidantes e redutores, que se entrar em contato com o ser humano, pode acarretar diversos tipos de doenças. O Brasil lança por ano 4,5 milhões de toneladas de carbono na atmosfera, com o incremento na construção de usinas termelétricas esse indicador chegará a 16 milhões de toneladas. É a primeira que deve ser cortada, tanto por questões econômicas, como ambientais.

UsinaTermelétrica Nuclear Usina Angra II

UsinaTermelétrica Nuclear Energia nuclear é a energia liberada numa reação nuclear, ou seja, em processos de transformação de núcleos atômicos. Seu funcionamento e semelhante a uma usina termelétrica convencional, diferenciando-se basicamente no tipo de combustível utilizado. Usinas nucleares fornecem mais de 16% da eletricidade do mundo. Este tipo de energia é obtido a partir da fissão do núcleo do átomo de urânio enriquecido, liberando uma grande quantidade de energia. Fissão Nuclear é a quebra do núcleo de um átomo instável em dois menores e mais leves, como por exemplo, após a colisão da partícula nêutron no mesmo.

Esquema da Usina Termelétrica Nuclear O urânio é colocado em cilindros metálicos no núcleo do reator que é constituído de um material moderador (geralmente grafite) para diminuir a velocidade dos nêutrons emitidos pelo urânio em desintegração, permitindo as reações em cadeia. O resfriamento do reator do núcleo é realizado através de líquido ou gás que circula através de tubos. Este calor retirado é transferido para uma segunda tubulação onde circula água. Por aquecimento esta água se transforma em vapor que vai movimentar as pás das turbinas que movimentarão o gerador, produzindo eletricidade

Gerador da Usina Termelétrica Nuclear Este gerador na usina Shearon Harris produz 870 megawatts, eletricidade usada em residências e empresas

Dutos de vapor Tubos transportam vapor para abastecer o gerador na usina de energia

Torre de refrigeração O vapor sobe da torre de refrigeração na usina Harri

Sala de controle Trabalhadores na sala de controle na usina de energia nuclear podem ficar de olho no reator nuclear e tomar alguma iniciativa se algo sair errado

Vantagens A principal vantagem da energia nuclear obtida por fissão é a não utilização de combustíveis fósseis. Defendido por não gerarem gases de efeito estufa. Usinas de energia nuclear bem construídas têm uma importante vantagem no que se refere à geração de energia elétrica - são extremamente limpas.

O combustível gasto nas usinas de energia nuclear é tóxico por séculos e, ainda, não há instalação de armazenamento permanente e segura para ele. A produção de gases de estufa de uma usina nuclear comum está de 3 a 6 vezes maior comparada com a energia hídrica e eólica, considerando o processo todo necessário para operá-la. usinas de energia nuclear funcionando inadequadamente podem criar grandes problemas o transporte de combustível nuclear para e das usinas apresenta algum risco, embora até hoje, o registro de segurança nos Estados Unidos tenha sido bom. Impactos ambientais, econômicos e sociais

Curiosidade A descobridora da radiação ionizante, Marie Curie, sofreu envenenamento radioativo, em 1898, por manipular materiais radioativos levando a inflamação nas pontas dos dedos e no final da vida ela sofreu e morreu de leucemia. O acidente de Chernobyl teve 400 vezes mais radiação do que a bomba atômica de Hiroshima no Japão. O acidente de Chernobyl deixou cerca de 180 𝐾𝑚2 inabitáveis por muito tempo. O desastre de Chernobyl é até hoje considerado o maior prejuízo da história se tratando de desastres e acidentes, o prejuízo é de mais de Duzentos bilhões de dólares.

Questionário 1) A energia térmica liberada em processos de fissão nuclear pode ser utilizada na geração de vapor para produzir energia mecânica que, por sua vez, será convertida em energia elétrica. Abaixo está representado um esquema básico de uma usina de energia nuclear. partir do esquema são feitas as seguintes afirmações: I. a energia liberada na reação é usada para ferver a água que, como vapor a alta pressão, aciona a turbina. II. a turbina, que adquire uma energia cinética de rotação, é acoplada mecanicamente ao gerador para produção de energia elétrica. III. a água depois de passar pela turbina é pré-aquecida no condensador e bombeada de volta ao reator. Dentre as afirmações acima, quais estão corretas ?

Questionário Em uma usina termelétrica, combustível é queimado para: Aquecer o gerador de energia elétrica e fazê-lo funcionar. Produzir o aquecimento da rede elétrica que transmitirá a energia elétrica. Ferver água, o que produz vapor que movimenta o mecanismo de um gerador. Ferver a água e fazê-la transbordar de um recipiente, o que provoca uma queda d'água.

Parque Eólico Parque Eólico de Osorio - RS

Parque Eólico Pode ser difícil considerá-lo assim, mas o ar é um fluido como qualquer outro, exceto que suas partículas estão na forma gasosa em vez de líquida. Quando o ar se move rapidamente, na forma de vento, essas partículas também movem-se rapidamente. Esse movimento significa energia cinética, que pode ser capturada como a energia da água em movimento é capturada por uma turbina em uma usina hidrelétrica. No caso de uma turbina eólica, as pás da turbina são projetadas para capturar a energia cinética contida no vento. O resto é praticamente idêntico ao que ocorre em uma hidrelétrica: quando as pás da turbina capturam a energia do vento e começam a se mover, elas giram um eixo que une o cubo do rotor a um gerador. O gerador transforma essa energia rotacional em eletricidade. Fundamentalmente, gerar eletricidade a partir do vento é só uma questão de transferir energia de um meio para outro.

Componentes de uma teeh pás do rotor: capturam a energia do vento e a convertem em energia rotacional no eixo; eixo: transfere a energia rotacional para o gerador; nacele: é a carcaça que abriga: caixa de engrenagens: aumenta a velocidade do eixo entre o cubo do rotor e o gerador; gerador: usa a energia rotacional do eixo para gerar eletricidade usando eletromagnetismo; unidade de controle eletrônico (não mostrada): monitora o sistema, desliga a turbina em caso de mau funcionamento e controla o mecanismo de ajuste para alinhamento da turbina com o vento; controlador (não mostrado): move o rotor para alinhá-lo com a direção do vento; freios: detêm a rotação do eixo em caso de sobrecarga de energia ou falha no sistema. torre: sustenta o rotor e a nacele, além de erguer todo o conjunto a uma altura onde as pás possam girar com segurança e distantes do solo; equipamentos elétricos: transmitem a eletricidade do gerador através da torre e controlam os diversos elementos de segurança da turbina.

Funcionamento Do início ao fim, do processo de geração de eletricidade a partir do vento e distribuição de eletricidade para os consumidores.

Princípios aerodinâmicos Os princípios aerodinâmicos mais sofisticados são usados para capturar a energia do vento com mais eficácia. As duas forças aerodinâmicas principais que atuam sobre os rotores da turbina eólica são o empuxo, que atua perpendicularmente ao fluxo do vento, e o arrasto, que atua paralelamente ao fluxo do vento.

Potêncial Eólico No Brasil O potencial eólico brasileiro é de 143,5 GW, segundo um estudo da Centro de Pesquisa em Energia Elétrica (Cepel) do Ministério de Minas e Energia. O estudo levou em conta geradores de energia eólica de até 50 metros. Com o avanço tecnológico no setor, que permite geradores de até 80 metros atualmente no Brasil, o potencial cresceria mais ou menos 50%.

Recursos Eólico e fatores econômicos Em uma escala global, as turbinas eólicas geram atualmente tanta eletricidade quanto 8 grandes usinas nucleares. Isso inclui não somente as turbinas de escala de geração pública, mas também as pequenas turbinas que geram eletricidade para casas ou negócios individuais. As duas maiores razões para usar o vento para gerar eletricidade são as mais óbvias: a energia do vento é limpa e renovável, não iremos ter escassez de ar. Ela não libera gases nocivos como CO2 e óxidos de nitrogênio na atmosfera como faz outros tipos de geração de energia elétrica.

desvantagens As turbinas eólicas nem sempre funcionam com 100% da potência, como muitas outras fontes energéticas, já que a velocidade do vento é variável. As turbinas eólicas podem ser barulhentas se você viver próximo a elas, além de serem perigosas para aves e morcegos. Em áreas desérticas de solo compactado existe o risco de erosão da terra se você cavar para instalar as turbinas. E como o vento é uma fonte de energia relativamente pouco confiável, os operadores de usinas eólicas precisam ter um sistema de reserva com uma pequena quantidade de energia confiável e não-renovável, para as vezes em que a velocidade do vento diminui.

Energia solar Distribuição diária média da energia solar recebida pela Terra ao redor do Mundo. Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção energética, sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética nestes e consequentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão..

Parque de Energia Solar Foto-Voltaica Puertollano - Espanha

Parque de Energia Solar Foto-Voltaica A Energia Solar Fotovoltaica é a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade (Efeito Fotovoltaico). O efeito fotovoltaico, relatado por Edmond Becquerel, em 1839, é o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz. A célula fotovoltaica é a unidade fundamental do processo de conversão.

Efeito fotovoltaico Se uma junção pn for exposta a fótons com energia maior que o gap, ocorrerá a geração de pares elétron-lacuna; se isto acontecer na região onde o campo elétrico é diferente de zero, as cargas serão aceleradas, gerando assim, uma corrente através da junção; este deslocamento de cargas dá origem a uma diferença de potencial ao qual chamamos de Efeito Fotovoltaico. Se as duas extremidades do "pedaço" de silício forem conectadas por um fio, haverá uma circulação de elétrons. Esta é a base do funcionamento das células fotovoltaicas.

Módulos de células Foto-Voltaica Pela baixa tensão e corrente de saída em uma célula fotovoltaica, agrupam-se várias células formando um módulo. O arranjo das células nos módulos podem ser feito conectando-as em série ou em paralelo. Sendo em serie aumentando a tensão e paralelo aumentando a corrente.

Sistema fotovoltaico Um sistema fotovoltaico pode ser classificado em três categorias distintas: sistemas isolados, híbridos e conectados a rede. Os sistemas obedecem a uma configuração básica onde o sistema deverá ter uma unidade de controle de potência e também uma unidade de armazenamento.

Interligando a rede Utilizando grandes números de painéis fotovoltaicos, e não utilizam armazenamento de energia pois toda a geração é entregue diretamente na rede. Este sistema representa uma fonte complementar ao sistema elétrico de grande porte ao qual esta conectada. Todo o arranjo é conectado em inversores e logo em seguida guiados diretamente na rede. Estes inversores devem satisfazer as exigências de qualidade e segurança para que a rede não seja afetada.

vantagens A energia solar não polui durante seu uso. As centrais necessitam de manutenção mínima. Os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo que seu custo vem decaindo. A energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de transmissão. Em países tropicais, como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território.

Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação climática. Durante a noite não existe produção. Locais em latitudes médias e altas sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de Inverno. As formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes. Os painéis solares têm um rendimento de apenas 25%. desvantagens

Parque de Energia Solar Térmica Usina Solar Térmica PS10 - Espanha

Parque de Energia Solar Térmica Ao contrário das células fotovoltaicas, as novas usinas solares tem tudo para dar certo. Atualmente elas ainda não conseguem competir economicamente com as de carvão e hidroelétricas, mas com a evolução da tecnologia e diminuição de combustíveis fósseis no mundo (e seu consequente aumento de preço), é uma questão de tempo para essa situação começar a mudar.

funcionamento Ao contrário das convencionais, que usam a luz para ativar painéis fotovoltaicos, as usinas térmicas utilizam o calor dos raios solares, refletidos por espelhos e captados por uma torre receptora. Esse calor é usado para aquecer um fluido, geralmente sal liquefeito, que permanece estocado em reservatórios em alta temperatura – como café quente numa garrafa térmica. Quando há demanda por eletricidade, o fluido é conduzido até um gerador e o vapor que ele desprende move uma turbina, produzindo eletricidade.

Esquema do Parque de Energia Solar Térmica

Fatores econômicos Como ocorre com todas as formas de energia renováveis, o desafio da energia solar térmica é chegar a um custo de produção competitivo. Hoje, o preço médio por quilowatt-hora de uma usina solar térmica é de 17 centavos de dólar, contra 7 nas termelétricas a carvão e 5 nas hidrelétricas, chegando a ser 40% mais caro que uma termelétrica.

As marés Ainda que o vento cause as poderosas ondas de superfície que podem ser usados para extrair energia, é a atração gravitacional da Lua que causa as marés (ou altas e baixas do oceano) duas vezes por dia. A energia das marés, que é distinta da energia das ondas, que tem o potencial de exploração da energia maremotriz.

ENERGIA MAREMOTRIZ Energia maremotriz é o modo de geração de eletricidade através da utilização da energia contida no movimento de massas de água devido às marés. Dois tipos de energia maremotriz podem ser obtidas: energia cinética das correntes devido às marés e energia potencial pela diferença de altura entre as marés alta e baixa.

vantagens A turbulência dos oceanos é um recurso renovável. Não produzem CO2, CO, NOx, SOx, partículas, contaminação dos solos, ou resíduos perigosos. Um gerador eléctrico de ondas não é particularmente caro de instalar nem de manter. São discretos. Mesmo que visíveis não interferem muito com a paisagem. Se for corretamente projetado, não tem grande impacto na vida marinha.

Quando a superfície do oceano está calma, o gerador deste tipo não consegue produzir energia eléctrica aproveitável. Têm de ser cuidadosamente situados para minimizar os efeitos do ruído que produzem. Devido à sua discrição podem ter efeitos nefastos nas embarcações navegantes, devendo pois ser bem assinalados nos mapas e, no local, através de bóias. desvantagens

Geração de Energia Eletrica no Brasil Corespondem a 72% da energia Produzida, produzindo cerca de 79.267MW da energia Consumida Hidrelétrica Corespondem a 25% da energia Produzida, produzindo cerca de 27.645MW da energia Consumida Termelétrica Convencional Termelétrica Nuclear Corespondem a 1,8% da energia Produzida, produzindo cerca de 2.007MW da energia Consumida Corespondem a 0,8% da energia Produzida, produzindo cerca de 794MW da energia Consumida Eólico Corespondem a menos de 1% da energia Produzida, produzindo cerca de 20MW da energia Consumida Foto-voltaico

Interligação de redes A operação interligada traz grandes vantagens ao dimensionamento de sistemas de transmissão: permite o uso mais otimizado das fontes de geração, com redução do custo; aumenta a flexibilidade operativa e a confiabilidade do sistema; e reduz o porte de dimensionamento do sistema. Por essa razão, os sistemas de transmissão começaram a se interligar, e hoje são poucas as regiões desenvolvidas que não fazem parte de sistemas regionais nacionais.

vantagens Do ponto de vista de geração de energia, a operação interligada permite o uso otimizado dos reservatórios das usinas hidrelétricas, o que no caso da região S-SE-CO do Brasil permite um ganho de cerca de 30% no volume da energia garantida (com probabilidade acima de 95%).

desvantagens A principal desvantagem da interligação de diferentes sistemas é a necessidade de uma operação segura do ponto de vista de estabilidade entre os geradores, ou seja, um distúrbio em um local pode provocar o desligamento de outros geradores em locais mais distantes (efeito cascata) agravando substancialmente o defeito.

Questionário Vários processos físicos envolvem transformações entre formas diferentes de energia. Associe a coluna superior com a coluna inferior, e assinale a alternativa que indica corretamente as associações entre as colunas: Dispositivo mecânico ou gerador: 1. Pilha de rádio 2. Gerador de usina hidrelétrica 3. Chuveiro elétrico 4. Alto-falante 5. Máquina a vapor Transformação de tipo de energia: a. Elétrica em Mecânica b. Elétrica em Térmica c. Térmica em Mecânica d. Química em Elétrica e. Mecânica em Elétrica

2. Transmissão e Distribuição de Energia

Transmissão e Distribuição de Energia A energia elétrica é um pouco como o ar que respiramos, você não pensa sobre ela até ficar sem. A energia apenas está "lá", satisfazendo cada uma de suas necessidades constantemente. Você a usa para aquecimento, esfriamento, cozimento, refrigeração, iluminação, som, computador, entretenimento... Sem ela, a vida pode ficar meio desconfortável. A energia viaja desde a usina elétrica até sua casa por um sistema incrível chamado, rede de distribuição de energia.

Esquema de Transmissão e Distribuição de Energia

Transformador da Usina Transformador da Itaipu

Transformador da Usina Por motivos técnico-econômicos os geradores de energia elétrica, por maiores que sejam, são projetados para gerar tensões de até no máximo 25 kV. Precisando então de um tranformador que eleve a tensão para que possa ser transportados para a subestação elevadora com o mínimo de perda possível.

Esquema Básico Exemplo Básico do Funcionamento: O tranformador é composto de duas bobinas uma de entrada e outra de saída. Você injeta uma tensão qualquer na entrada e a saída será o resultado da indução entre as duas bobinas.

Subestação Transmissora Ou Subestação elevadora A energia trifásica (sinais de tensão e corrente CA) sai do gerador e segue para a subestação de transmissão na usina elétrica. Essa subestação utiliza grandes transformadores para elevar a tensão do gerador (que está em um nível de milhares de volts) até tensões extremamente altas, para a transmissão de longa distância através da rede de transmissão. As tensões típicas para a transmissão de longa distância variam de 155 mil a 765 mil volts. Esse nível de tensão visa reduzir as perdas nas linhas. A distância máxima de uma transmissão típica é de aproximadamente 483 km.

Tensão de Transmissão São tensões típicas de transmissão no Brasil os níveis em alta tensão (AT) de 138 kV e 230 kV, e, em extra-alta tensão (EAT), de 345 kV, 440 kV, 500 kV e 765 kV.

Por que uma tensão tão alta ? Porque aumentando a tensão, diminui-se a corrente, consequentemente a bitola do fio e a perda de energia pelo efeito joule. Veja o exemplo: O cabo para conduzir 50MW de energia em questão sob tensão de 13,8 kV deverá ter diâmetro de 13 cm e aquele para o mesmo propósito, mas sob tensão de 138 kV deverá ter diâmetro de 1,3 cm. Isso deixa claro o porque das linhas de transmissão da usina até os centros consumidores 'funcionarem' sob altas tensões.

Torres de Transmissão de Energia Todas as torres da figura possuem vários cabos, sendo um para cada fase. Muitas torres, como as mostradas ao lado, possuem cabos extras correndo ao longo de seu topo. Estes são cabos aterrados (denominados pára-raios ou cabo-guarda) e eles estão lá principalmente em uma tentativa de atrair raios.

isoladores Os cabos devem ser suportados pelas torres através de isoladores, evitando a dissipação da energia através da estrutura. Estes suportes devem garantir a rigidez dielétrica e suportar o peso dos cabos. Em geral são constituídos de cerâmica, vidro ou polímeros.

Caracterização dos sistemas de Transmissão De uma forma geral, podem-se caracterizar os sistemas de transmissão por: Altos níveis de tensão (acima de 69kV). Manejo de grandes blocos de energia. Distâncias de transporte razoáveis (normalmente acima de l00 km no caso do Brasil). Sistema com várias malhas, interligando blocos de geração (usinas) a regiões de consumo de grande porte (carga agregada) nos finais ou em pontos bem determinados das linhas.

Curiosidade na Transmissão No Brasil, anualmente, R$7,8 bilhões, o equivalente a 23.239 Gigawatts são perdidos em decorrência de furtos. Outros R$ 9,1 bilhões, o correspondente a 29.376 Gigawatts, são desperdiçadas nos sistemas e redes de transmissão e distribuição.

Subestação Ditribuidora Para a energia ser útil em uma casa ou comércio, ela vem da rede de transmissão e é reduzida para a rede de distribuição. Isso pode acontecer em várias etapas. O local onde ocorre a redução da "transmissão" para a "distribuição" é a subestação de distribuição. Uma subestação de distribuição geralmente faz duas ou três coisas: ,[object Object]

Ela tem um "barramento" que pode direcionar a energia para várias cargas;

Geralmente há disjuntores e chaves, visando desconectar a subestação da rede de transmissão ou desligar linhas que saem da subestação de distribuição quando necessário. ,[object Object]

Entrada de linhas de Transmissão As linhas de transmissão entrando na subestação e passando pelas chaves na torre

Transformador principal As chaves na torre e o transformador principal

Barramento de Distribuição A energia segue do transformador para o barramento de distribuição: Nesse caso, o barramento distribui a energia para dois conjuntos separados de linhas de distribuição em duas tensões diferentes. Os transformadores menores conectados aos barramentos estão reduzindo a tensão para o valor padrão (geralmente 7.200 volts) para um conjunto de linhas, ao passo que a parte da energia segue na outra direção, na tensão maior do transformador principal.

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