Objetivo do trabalho

Nos mostrar os processos utilizados para a distribuição, produção e transmissão de energia elétrica no Brasil.

Para conseguirmos identificar e saber as perspectivas funções de cada um dos processos pelo qual a energia passa até chegar em nossa residência.

Como as linhas de transmissão, transformador elétrico, entre outros .    

Introdução

Energia elétrica é uma forma baseada na geração de diferenças de potencial elétrico. 

Portanto é possível obter energia em forma de luz, movimento ou calor, segundo os elementos da conservação da energia. 

É uma das formas de energia que o homem mais depende e utiliza na atualidade, graças a sua facilidade de transporte, baixo índice de perca energética durante conversões.
As principais formas de aquisição da energia elétrica é através de termoelétricas, usinas hidroelétricas, usinas eólicas e usinas termonucleares.

 

Conclusão

A energia elétrica tem importância fundamental para a humanidade, e  também para o desenvolvimento sustentável. Portanto, a energia elétrica está diretamento relacionada com os  trabalhos relacionados à preservação ambiental, além de ser essencial para os consumidores que dependem dela para desenvolver seus trabalhos diários.

Usinas Geradoras de Enérgia Elétrica:


Usina Hidrelétrica

Uma usina hidrelétrica  produz energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio.

Impactos Ambientais:

•  alagamento das áreas vizinhas,
•  aumento no nível dos rios,

Todavia, é ainda um tipo de energia mais barata do que outras como a energia nuclear e menos agressiva ambientalmente do que a do petróleo ou a do carvão.

Hidreletrica de Itaipú

Esquema do funcionamento de duas usina hidrelétrica

 

 Energia solar

A Energia solar é qualquer tipo de captação de energia luminosa proveniente do sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou mecânica.

A radiação solar, juntamente com outros recursos secundários de alimentação, tal como a energia eólica e energia maremotriz, são responsáveis por grande parte da energia renovável disponível na terra.

Vantagens:

foto bem proxíma de um painel solar

• 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 é necessario enormes investimentos em linhas de transmissão.
• 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.

Desvantagens:

•  Existe variação nas quantidades produzidas de acordo com a situação atmosférica (chuvas, neve), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia.
• Locais em latitudes médias e altas sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com frequente cobertura de nuvens, tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade. 
• As formas de armazenamento da energia solar é pouco eficiente  



Esquema do fucionameto de um campo solar

Foto de painéis solares

Campo de painéis solares

Energia Eólica

Utiliza-se a energia eólica para mover aerogeradores - grandes turbinas colocadas em lugares de muito vento.

Essas turbinas têm a forma de um catavento ou um moinho. Esse movimento, através de um gerador, produz energia elétrica.

Os parques eólicos são usados para produção de energia em longa escala, mas, os aerogeradores podem ser usados isoladamente em áreas remotas e distantes das redes de transmissão.

Energia renovável:

A energia eólica é considerada uma fonte de energia de grande importância ecologicamente pois, não se esgota, é limpa, amplamente distribuída globalmente.

Representação mundial:

Globalmente, a energia eólica não ultrapassa o 1% do total gerado por todas as fontes.

fotos de campos eólicos:

Esquema do funcionamento de um aerogerador

Energia geotérmica

Energia geotérmica ou energia geotermal é a energia obtida a partir do calor proveniente da Terra, mais precisamente do seu interior. Devido a necessidade de se obter energia elétrica de uma maneira mais limpa e em quantidades cada vez maiores, foi desenvolvido um modo de aproveitar esse calor para a geração de eletricidade. 

Desvantagens:

Aproximadamente todos os fluxos de água geotérmicos contém gases dissolvidos, como por exemplo o ácido sulfídrico e suas propriedades nocivas são causas que preocupam. Nos casos onde a concentração de ácido sulfídrico é relativamente baixa, o cheiro do gás causa náuseas. Em concentrações mais altas pode causar sérios problemas de saúde e até a morte por asfixia.

A usina geotérmica de Nesjavellir, Islândia.

Esquema do funcionamento de uma usina geotérmica

Usina termoelétrica

Usina Termoelétrica é 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.

Alguns exemplos de combustivéis usados na usina termoelética:

• Usina a óleo combustível;
• Usina a gás natural;
• Usina a carvão;
• Usina nuclear.

Vantagens:

• Uma das vantagens desse tipo de instalação é a possibilidade de localização próxima aos centros consumidores, diminuindo a extensão das linhas de transmissão, minimizando as perdas de energia que podem chegar até a 16%. 

 Impactos Ambientais:

A termoeletricidade causa impactos ambientais pois, contribui para o aquecimento global através do Efeito estufa e da chuva ácida. 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 doenças como diarréia.

Esquema de uma Usina Termelétrica à Carvão convencional

Usina termoelétrica em Victoria, Austrália.

Ibiritermo – Usina termoelétrica instalada em Ibirité, para geração de energia a refinaria Gabriel Passos

Energia Maremotriz

É a conversão de energia criada pelo movimento da ondulação em energia elétrica podendo ser obtida com um gerador maremotriz através de dois processos:

1º- Através de energia cinética causada pelo movimento das marésAtravés de energia potencial

 2º- utilizando a diferença de altura entre a maré baixa e a maré alta

 As marés estão relacionadas com a posição da Lua, do Sol e o movimento de rotação do planeta Terra. Estas oscilações são também uma fonte energética que pode ser aproveitada em conjunto com a temperatura dos oceanos, ondas e marés para gerar energia elétrica.

Uma central maremotriz é composta por um reservatório que permite a entrada e saída de água. Quando a água entra nesse reservatório passa através de uma turbina produzindo movimento que é convertido em energia elétrica, o mesmo acontece quando a água sai desse reservatório.

Contudo, apesar da energia Maremotriz ser não poluidora, renovável e existir em bastante abundância, existe algumas desvantagens, como por exemplo:

• As marés e ondas não são consistentes
• O rendimento obtido atualmente é baixo
• É muito dispendiosa
• Necessita de grande quantidade de água para ser sustentável

Usina de La Rance, construída em 1963.

Usina Nuclear

A energia nuclear, também chamada atômica, é obtida a partir da fissão do núcleo do átomo de urânio enriquecido, liberando uma grande quantidade de energia. A energia nuclear mantém unida as partículas do núcleo de um átomo. A divisão desse núcleo em duas partes provoca a liberação de grande quantidade de energia. 

Atualmente os Estados Unidos lideram a produção de energia nuclear.

Na França, cerca de 80% de sua eletricidade é oriunda de centrais atômicas.

Situação brasileira:

No fim da década de 1960, o governo brasileiro começou a desenvolver o Programa Nuclear Brasileiro, destinado a implantar no país a produção de energia atômica. O país possui a central nuclear Almirante Álvaro Alberto, constituída por três unidades (Angra 1, Angra 2, e Angra 3), está instalada no município de Angra dos Reis, no estado do Rio de Janeiro. Atualmente, apenas Angra 2 está em funcionamento.

A energia nuclear apresenta vários aspectos positivos, sendo de fundamental importância em países que não possuem recursos naturais para a obtenção de energia. Ainda existem vários pontos a serem aperfeiçoados, de forma que possam garantir segurança para a população.

Aspectos positivos da energia nuclear: 

- As reservas de energia nuclear são muito maiores que as reservas de combustíveis fósseis; 

- Comparada às usinas de combustíveis fósseis, a usina nuclear requer menores áreas; 

- As usinas nucleares possibilitam maior independência energética para os países importadores de petróleo e gás; 

- Não contribui para o efeito estufa. 

Aspectos negativos:

- Os custos de construção e operação das usinas são muito altos; 

- Possibilidade de construção de armas nucleares; 

- Destinação do lixo atômico; 

- Acidentes que resultam da liberação de material radioativo;

Conseqüências da Energia Nuclear:

A tecnologia nuclear é perigosa, já causou acidentes graves como o de Three Mile Island (EUA) e Chernobil (Ucrânia), com milhares de mortes e enfermidades decorrentes desses acidentes, além da perda de grandes áreas. A utilização desse tipo de tecnologia continua apresentando graves riscos para toda a humanidade. Reatores nucleares e instalações complementares geram grandes quantidades de lixo nuclear que precisam ficar sob vigilância por milhares de anos. Não se conhecem técnicas seguras de armazenamento do lixo nuclear gerado.

O horror nuclear em Hiroshima e Nagasaki marcou a primeira e única vez em que armas atômicas foram usadas deliberadamente contra seres humanos. Mais de 100 mil pessoas morreram nos ataques de 6 a 9 de Agosto de 1945 e outros milhares morreriam nos anos seguintes sofrendo de complicações causadas pela radiação.

Símbolo da radioatividade

Diagrama do reator de uma Usina Nuclear

Usina nuclear de Angra dos Reis / RJ.

TRANSMISSÃO DE ENÉRGIA ELÉTRICA

È processo de transportar energia entre dois pontos. O transporte é realizado por linhas de transmissão de alta potência, geralmente usando corrente alternada, que de uma forma mais simples conecta uma usina ao consumidor.

Processos envolvidos na Transmissão

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:ela tem transformadores que reduzem a tensão de transmissão (de uma faixa de dezenas ou centenas de milhares de volts) ;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. 

Representação dos processos de transmissão

Quando a eletricidade chega as cidades, ela passa pelos transformadores de tensão nas subestações, que diminuem a voltagem. A partir daí, a energia elétrica segue pela rede de distribuição, onde os fios instalados nos postes levam a energia até a sua rua. Antes de entrar nas casas a energia ainda passa pelos transformadores de distribuição (também instalados nos postes) que rebaixam a voltagem para 127 ou 220 volts. Em seguida ela vai para a caixa do medidor de energia elétrica, o relógio de luz.

 Demostração do processo de trasmissão de energia através de uma usina hidrelétrica

TRANSFORMADOR ELÉTRICO

Toda a rede de distribuição depende estreitamente dos transformadores, que elevam a tensão, ora a rebaixam. Nesse sobe e desce, eles resolvem não só um problema econômico, reduzindo os custos da transmissão a distância de energia, como melhoram a eficiência do processo.

Transformador trifásico

Funcionamento

O funcionamento do transformador é explicado através da Lei de Faraday da Indução Eletromagnética  que nos diz que quando um circuito é atravessado por uma corrente variável é produzido um campo magnético, e quando um circuito é atravessado por um campo magnético variável é gerada uma corrente elétrica nesse circuito.

Diferença entre o fio neutro e do fio fase

A rede elétrica é formada por três fio, denominado fio neutro, sai do ponto central do secundário do transformador que está ligado à Terra; os outros dois são denominados fios de base e saem dos pontos extremos deste secundário. Entre cada fase e o neutro existe uma voltagem eficaz de 110 V.

O fio neutro possui potencial zero e o fio fase é por onde a tensão elétrica é transmitida. Como haverá diferença de potencial entre a fase e o neutro, haverá tensão elétrica.

Tomada

Transformadores e sua simbologia

 foto de um transformador

EFEITO JOULE

O efeito joule é explicado pelo o aquecimento dos condutores, ao serem percorridos por uma corrente elétrica. Isso ocorre devido o encontro dos elétrons da corrente elétrica com as partículas do condutor. Os elétrons sofrem colisões com átomos do condutor, a cada colisão, parte da energia cinética (energia de movimento) do elétron livre é transferida para o átomo com o qual ele colidiu, e esse passa a vibrar com uma energia maior e conseqüentemente aumentando sua temperatura. Assim, a energia elétrica é transformada em energia térmica (calor).

Quem descobriu esse fenômeno foi o Físico Britânico James Prescott Joule (1818-1889).

Veja Alguns exemplos de aparelhos  que têm seus funcionamentos baseados no Efeito Joule e como ele acontece:

 Lâmpada: um filamento de tungstênio no interior da lâmpada é aquecido com a passagem da corrente elétrica tornando-se incandescente, emitindo luz.

Chuveiro: um resistor aquece por Efeito Joule a água que o envolve.

 Proteção de circuitos elétricos por fusíveis: o fusível é percorrido pela corrente elétrica do circuito. Caso esta corrente tenha uma intensidade muito alta, a ponto de danificar o circuito, o calor gerado por ela derrete o filamento do fusível interrompendo o fornecimento de energia, protegendo o circuito.

O secador, o ferro elétrico, a torradeira: possuem resistores que não permitem que essas matérias derretam ou ocorra um curto-circuito quando ocorre o Efeito Joule. 

Equações para calcular a potência (calor) dissipada

A potencia elétrica é dada por:  P = i . v

Se a lei de Ohm é dada por:        v = R . i            ou       i = v / R

Então:                                              P = i .  (R . i)               P = (v / R) . v

Logo:                                               P = R . i²                            P = v² / R

TENSÃO DE PICO

É a amplitude da senóide tanto no pico positivo quanto no negativo. Dada por: 

TENSÃO EFICAZ

É o valor quadrático médio do sinal elétrico (em inglês é chamado de root mean square, ou rms), sendo escrita como Vef (ou Vrms). Corresponde a mesma quantidade de tensão contínua capaz de produzir a mesma potencia, ou seja uma tensão alternada com seu valor eficaz de 127 V dissiparia a mesma potencia (calor) de um filamento de uma lâmpada de incandescência que os 127 V provenientes de tensão contínua.

É valido lembrar que todas as medidas de tensões sinusoidais são dadas em valor eficaz.

Exemplo: A tensão eficaz de muitas residências brasileiras é de 220v. Então a tensão de pico é:

EFEITO CORONA

O efeito Corona é também conhecido como fogo de Santelmo. O efeito corona é um fenômeno relativamente comum em linhas de transmissão com sobrecarga. Devido ao campo elétrico muito intenso nas vizinhanças dos condutores, as partículas de ar que os envolvem tornam-se ionizadas e, como consequência, emitem luz quando da recombinação dos íons e dos elétrons.

Tendo muita importância na definição do nível de tensão de transmissão das linhas. Quanto maior o nível de tensão para uma determinada configuração de linha, maiores serão as perdas devido ao efeito corona. Contrariamente, quanto maior o nível de tensão, menores serão as perdas devido ao efeito Joule (proporcional ao quadrado da corrente), pois, a corrente circulante será menor para uma mesma potência transmitida ( P=V.I ). Obviamente teremos uma tensão ótima de transmissão considerando, de uma maneira simplificada, os dois tipos de perdas. O nível de tensão definido para a transmissão será, a grosso modo, a tensão normalizada pelos órgãos reguladores mais próxima da tensão ótima.

Coronas podem ser positivas ou negativas, conforme a polaridade do potencial elétrico no eletrodo altamente curvado. Se o eletrodo curvado é positivo em relação ao eletrodo plano dizemos ter uma corona positiva, se negativo tempo uma corona negativa. A física das coronas positivas e negativas são marcadamente diferentes. Esta assimetria é um resultado da grande diferença de massa entre os elétrons e íons carregados positivamente, sendo que somente os elétrons tem a capacidade de ter um grau significativo de colisão inelástica ionizante a temperatura e pressões comuns.

Principais Causas:

Dentre os principais problemas que podem ser detectados destacam-se:

· Isoladores defeituosos

· Condutores danificados

Algumas Aplicações da descarga de corona.

A descarga de corona tem inúmeras aplicações comerciais e industriais

• Remoção de cargas elétricas indesejáveis da superfície de uma aeronave em vôo e com isto evitando o efeito prejudicial de pulsos elétricos descontrolados durante a atuação dos sistemas aviônicos;
• Fabricação de ozônio
• Limpeza de partículas do ar em sistema de condicionamento de ar;
• Tratamento da superfície de filmes poliméricos para aumentar sua compatibilidade com adesivos ou tintas impressão;
• Fotocópia;
• Fotografia Kirlian a qual alguns acreditar ser uma visualização da aura;
• Propulsão iônica;
• Laser Nitrogênio;
• Fabricação de eletretos.

Imagens demonstrando o efeito corona:

PROJETO, CONSTRUÇÃO E MANUTENÇÃO DE UMA LINHA DE TRANSMISSÃO :

Durante as fases de projeto, construção, comissionamento e manutenção de uma linha de transmissão, devem ser elaboradas inspeções geológicas e geotécnicas, com a finalidade de identificar locais onde devem ser tomados cuidados especiais durante o projeto, construção e a vida útil da linha de transmissão.

Estas inspeções devem ser realizadas após minucioso estudo em escritóriode mapas geográficos, geológicos e pedológicos. Após isto feito, podem tomar medidas tais como: recolocar torres, projetar variantes e prever cuidados especiais, principalmente nos locais de implantação dos suportes das linhas de transmissão.          

SUBESTAÇÕES

Uma Subestação é uma instalação elétrica de alta potência, contendo equipamentos para transmissão, distribuição, proteção e controle de energia elétrica.

Funciona como ponto de controle e transferência em um sistema de transmissão elétrica, direcionando e controlando o fluxo energético, transformando os níveis de tensão e funcionando como pontos de entrega para consumidores industriais.

Durante o percurso entre as usinas e as cidades, a eletricidade passa por diversas subestações, onde aparelhos chamados transformadores aumentam ou diminuem a sua tensão. Ao elevar a tensão elétrica no início da transmissão, os transformadores evitam a perda excessiva de energia ao longo do caminho. Já ao rebaixarem a tensão elétrica perto dos centros urbanos, permitem a distribuição da energia por toda a cidade.

Abaixo temos fotos de algumas subestações:

subestação em Minas Gerais

Imagem de uma subestação