Material Do Professor

Plano de Aula

Geração, Transmissão e Consumo de Energia Elétrica

Benjamim Ferreira de Barros Reinaldo Borelli Ricardo Luis Gedra

São Paulo 2014 - Editora Érica Ltda.

Aula

Tema a ser abordado

Capítulos do livro

1

Sistema interligado e sistema isolado

Capítulo 1 - Organização do Setor Elétrico

2

Geração hidroelétrica, termoelétrica e eólica


3

Linhas de transmissão: componentes da linha de transmissão e tipos de linhas de transmissão


4

Linhas de transmissão: aspectos básicos de projetos de LT e aplicação da eficiência energética às LT


5

Redes de distribuição de energia elétrica: níveis de tensão da distribuição, tipos de rede de distribuição e tipos de ligação nas redes de distribuição


6

Redes de distribuição de energia elétrica: principais componentes da rede de distribuição aérea e aplicação da eficiência energética na distribuição


7

Introdução a subestação e subestações de energia

Capítulo 2 - Subestação

8

Equipamentos: ramal de entrada e para-raios


9

Equipamentos: chaves e transformadores


10

Equipamentos: sistema de proteção da subestação e fusíveis


11

Equipamentos: relé e cabo isolado de média tensão


12

Distúrbios presentes nas instalações elétricas e complemento teórico sobre distúrbios

Capítulo 3 - Distúrbios de Energia Elétrica

13

Afundamento de tensão e elevação de tensão


14

Desequilíbrio de tensão, cintilação ou efeito flicker e harmônicos


15

Fator de potência

Capítulo 4 - Gerenciamento de Energia

16

Características das cargas: cargas resistivas, indutivas e capacitivas


17

Potência em corrente alternada: potência nas cargas resistivas e reativas


18

Determinação do fator de potência: consequências do baixo fator de potência e causas do fator de potência


19

Determinação do fator de potência: compensação reativa e correção do fator de potência pelos capacitores


20

Tipos de banco de capacitor: banco fixo, acionamento semiautomático e acionamento automático


21

Dimensionamento do banco de correção do fator de potência: correção do fator de potência na presença de harmônicos


22

Fator de carga


23

Demanda


24

Tarifação de energia elétrica: classe e subclasse de consumo e estrutura tarifária


25

Tarifação de energia elétrica: tarifa branca e bandeiras tarifárias


26

Diagnóstico energético

Capítulo 5 - Eficiência Energética

27

Iluminação: conceitos de iluminação, principais equipamentos para iluminação e projetos de iluminação


28

Ar-Condicionado: principais tipos de equipamentos de ar-condicionado e eficiência energética em sistemas de ar-condicionado


29

Motores elétricos


Aula

Tema a ser abordado

Capítulos do livro

30

Aquecimento de água


31

Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL

Capítulo 6 - Legislação da ANEEL

32

Resolução 414/2010: classificação da unidade consumidora, início do fornecimento de energia elétrica e aspectos comerciais


33

Legislação sobre o fator de potência


34

Prodist


35

Introdução as normas, normas técnicas de instalações elétricas: NBR 5410 - instalações elétricas de baixa tensão

Capítulo 7 - Normas

36

Normas técnicas de instalações elétricas: NBR 14039 - instalações elétricas de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV e NBR 5419 - proteção de estruturas contra descargas atmosféricas


37

Normas de padrão de entrada de energia


38

Norma técnica de gestão de energia


39

Normas regulamentadoras do Ministério do Trabalho e Emprego: dados históricos e normas regulamentadoras


40

Norma ambiental


Respostas dos Exercícios

Geração, Transmissão, Distribuição e Consumo de Energia Elétrica

Benjamim Ferreira de Barros Reinaldo Borelli Ricardo Luis Gedra

São Paulo 2014 - Editora Érica Ltda.

Capítulo 1 1) O SIN consiste de várias linhas de transmissão conectadas entre si, interligando diversas usinas aos centros de carga. Na falha de uma linha, outras linhas podem ter condições de atender à carga. No sistema isolado, que existe na Região Norte do Brasil, a geração atende a um grupo de carga específico, sem alternativa por outras linhas. 2) Na falha de uma usina, outras fontes de geração tentarão fazer a compensação. Porém, se uma ou algumas usinas não conseguirem suprir a carga, elas ficarão sobrecarregadas e se desligarão. Dessa forma, de uma maneira sucessiva podem ocorrer vários desligamentos. 3) As turbinas pelton são geralmente utilizadas em usinas com elevado desnível de queda-d’água. As turbinas bulbo são comumente utilizadas em usinas com reduzida queda-d’água, podendo ser aplicadas em situações em que praticamente a usina trabalha a “fio d’água”. 4) Elevar o nível de tensão gerado para os valores de transmissão. A modificação dos níveis de tensão é necessária para reduzir a corrente elétrica diante das distâncias envolvidas entre a geração e os centros de consumo. 5) Os transformadores nos circuitos de distribuição rebaixam a tensão primária de distribuição para valores comerciais presentes nos circuitos de distribuição secundária. 6) A diferença de frequência existente entre os sistemas elétricos implantados no Paraguai e no Brasil culminou com a solução técnica que resultou na linha de transmissão que interliga Itaipu e a SE de Furnas em Ibiúna - SP.

Capítulo 2 1) O cabo para-raios é destinado a proteger linhas de transmissão contra descargas elétricas atmosféricas e o para-raios tipo válvula possui a função de proteger os equipamentos existentes nas subestações. 2) O cabo para-raios é destinado a proteger linhas de transmissão contra descargas elétricas atmosféricas e o para-raios tipo haste reta possui a função de proteger as estruturas e edificações. 3) Óleo isolante Vácuo Gás SF6

4) a = V1/V2 V2 = V1/a V2 = 2.300/10,45 V2 = 220,096 V 5) Cada fusível possui apenas uma única configuração de parâmetros, como corrente e tempo de atuação, ao passo que o relé pode ser ajustado diversas vezes de acordo com alterações que porventura ocorram na carga instalada no local. O fusível também possui a característica de interromper a passagem da energia elétrica em caso de acionamento por sobrecorrente, sem a possibilidade de religamento e reuso, contudo o disjuntor pode ser religado e continuar em operação.

Capítulo 3 1) As causas mais frequentes para os afundamentos de tensão são os chaveamentos de cargas de grande potência, partidas de motores e curtos-circuitos em qualquer ponto de fornecimento de energia. 2) Harmônicos representam frequências múltiplas de uma frequência fundamental resultante da decomposição do sinal periódico. 3) O instrumento de medição de corrente a ser empregado na presença de harmônicos deve ser true RMS. 4) O valor da corrente presente no condutor neutro do sistema elétrico trifásico simétrico e equilibrado é nulo ou igual a zero. 5) O valor da corrente elétrica que pode circular pelo neutro na presença de harmônicos de 3a ordem corresponde ao triplo da corrente de terceira ordem medida. A título de exemplo, se o valor da corrente de 3 a ordem medida é 16 A no condutor neutro irá circular 48 A.

Capítulo 4 1) O fator de potência pode ser definido como a razão entre a potência ativa total e a potência aparente. Outra definição para o fator de potência representa o percentual da energia total que é transformada em trabalho, face ao quantitativo que é utilizado na magnetização de motores, transformadores, reatores etc.

2) O fator de carga é um índice adimensional que demonstra se a energia consumida está sendo utilizada de maneira racional e econômica. Em outras palavras, o fator de carga também pode ser definido como a razão entre a energia ativa consumida e a máxima energia que poderia ser utilizada em um dado intervalo de tempo. 3) Solução: a) antes da correção temos: S = 750 kVA e P = 300 kW. Dessa forma, o fator de potência vale: cos φ = P/S = 300 kW/750 kVA = 0,40 Sabendo-se que P = 3 × V × I × cos φ, a corrente elétrica que circula na instalação antes da correção vale: I = P/( 3 × V × cos φ) ⇒ I = 300.000 W/(1,73 × 380 V × 0,40) I = 1139,51 A b) Caso o fator de potência seja 0,92, a corrente que circula na instalação vale: I = P/( 3 × V × cos φ) ⇒ I = 300.000 W/(1,73 × 380 V × 0,92) I = 495,44 A Ao consumidor residencial, que obrigatoriamente é enquadrado como cliente regulado, não é permitido o enquadramento como cliente livre visto que o consumidor residencial não atende aos quesitos: 4) O período seco corresponde aos meses compreendidos entre maio e novembro e o período úmido corresponde aos meses compreendidos entre dezembro e abril. 5) Solução: Intervalo

Pot (W)

Tempo (h)

Consumo (wh)

Demanda (W)

18h00 - 19h00

1 × 100 = 100

1

100

100

19h00 - 20h00

2 × 100 = 200

1

200

200

20h00 - 21h00

3 × 100 = 300

1

300

300

Dessa forma, temos que o consumo total representa 100 Wh + 200 Wh + 300 Wh e é igual a 600 Wh. A demanda máxima exigida da rede representa a maior demanda consumida que representa 300 W.

Capítulo 5 1) O diagnóstico permite identificar as perdas de energia na instalação e propõem ações de eficiência energética, apresentando também sua viabilidade financeira. 2) Com o projeto luminotécnico busca-se aproveitar a iluminação natural, poupando a iluminação artificial. Outro benefício é que o projeto luminotécnico orienta a forma mais eficiente de aplicar os equipamentos de iluminação, reduzindo custos de instalação e de operação. 3) » » » » » » » »

Utilizar os equipamentos mais eficientes e adequados para a instalação. Permitir que os equipamentos de ar-condicionado operem em modo automático. Desligar os equipamentos quando não é necessário seu uso. Ajustar as temperaturas adequadamente. Controlar a renovação de ar. Limpar os filtros de ar periodicamente. Calibrar os instrumentos de automação regularmente. Manter a isolação térmica da tubulação em boas condições.

4) Avaliar se o motor é compatível com a utilização do inversor de frequência e com o regime de trabalho, em especial em relação a sua temperatura, que pode se elevar ao trabalhar em baixas rotações. 5) Reservatório de água quente. Reservatório de água fria. Coletores. Ponto de consumo. Aquecedor auxiliar.

Capítulo 6 1) No Ambiente de Contratação Livre, o consumidor pode escolher com quem fará o contrato de energia, podendo negociar o preço e a forma de pagamento. No Ambiente de Contratação Regulado, o consumidor obrigatoriamente fará o contrato de fornecimento de energia com a distribuidora ou transmissora que atende a sua região ao preço estipulado pela ANEEL.

2) Trata-se de um benefício para famílias de Baixa Renda que concede desconto na tarifa de energia, em patamares percentuais que variam de acordo com o montante mensal de consumo. Para se beneficiar dessa tarifa as famílias devem atendem a regras do governo estipuladas no Cadastro Único para Programas Sociais do Governo Federal. 3) A distribuidora ou transmissora local. 4) Para compensar as perdas de transformação. 5) Estabelecer regras e requisitos gerais a serem seguidos por todas as distribuidoras de energia elétrica do país, para disciplinar a padronizar os principais requisitos técnicos da rede.

Capítulo 7 1) As normas técnicas estabelecem diretrizes, regras ou características acerca de um produto, material, instalação, serviço ou processo; enquanto as normas regulamentadoras são destinadas à proteção dos trabalhadores e demais pessoas envolvidas. No Brasil, as normas técnicas são elaboradas pela ABNT, e as normas regulamentadoras pelo Ministério do Trabalho e Emprego. 2) A norma NBR-5410 se aplica a instalações elétricas de tensão inferior a 1 kV; enquanto a NBR 14039 se aplica a instalações de tensão entre 1 kV e 36,2 kV. 3) Trabalhador capacitado é aquele que atende a duas condições simultâneas, sendo elas: receber capacitação de um profissional habilitado e autorizado e, também, trabalhar sob a orientação de um profissional habilitado e autorizado. Para ser considerado habilitado, o profissional deve ser primeiramente qualificado e possuir registro no competente conselho de classe. 4) O curso de reciclagem deve ser realizado a cada dois anos, ou caso ocorra algum dos fatores a seguir: » » »

Troca de função ou mudança de empresa. Retorno de afastamento ao trabalho ou inatividade, por período superior a três meses. Modificações significativas nas instalações elétricas ou troca de métodos, processos e organização do trabalho.

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