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INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ALTA TENSÃOProf. Pierre Vilar Dantas
Turma: 0042-A
Horário: 2N
ENCONTRO DE 19/02/2018
Plano de ensino
Professorwww.linkedin.com/in/pierredantas/
UsinasHidrelétricas
Usinas Hidrelétricas
Usinas Hidrelétricas• Sistemas que transformam a energia hídrica
em energia elétrica.
• A construção geralmente se dá sempre emlocais onde podem ser aproveitados osdesníveis naturais dos cursos dos rios.
Usinas HidrelétricasDe acordo com o potencial de geração deenergia, podemos classificar as hidrelétricasem:
• PCHs ou Pequenas Centrais Hidrelétricas:operam em uma faixa de geração de 1 a 30MW e com um reservatório de área inferior a3 km²;• GCHs ou Grandes Centrais Hidrelétricas:
operam com potências acima de 30MW.
Usinas HidrelétricasO potencial hidráulico é proporcionado pelavazão hidráulica e pela concentração dosdesníveis existentes ao longo do curso de umrio.Isto pode se dar:• De forma natural, quando o desnível está
concentrado numa cachoeira;• Através de uma barragem, quando pequenos
desníveis são concentrados na altura dabarragem;• Através de desvio do rio de seu leito natural,
concentrando-se os pequenos desníveis nessedesvio.
Usinas Hidrelétricas• Histórico
� 1889 – construção da primeira hidrelétrica doBrasil, em MG.
� A década de 1940, marca o início da construção deuma série de usinas hidrelétricas, o que tornou oBrasil um dos maiores produtores de energiarenovável do mundo, junto com o Canadá;
� Foi também nessa época que, diante do crescimentode consumo e da estiagem prolongada, o governobrasileiro iniciou a construção de grandes represas ea interligar as usinas hidrelétricas entre si, paraevitar desabastecimento de energia.
Usinas Hidrelétricas• No Nordeste
� A Usina de Angiquinho foi aprimeira hidroelétrica donordeste, inaugurada em 1913pelo empresário DelmiroGouveia. A idéia era abastecer anascente indústria têxtil e levarágua para a cidade de Pedra(atual Delmiro Gouveia), AL.Hoje, o prédio está abandonadoao lado do enorme complexohidrelétrico de Paulo Afonso, BA
Usinas Hidrelétricas• Composição
Usinas Hidrelétricas• As turbinas: são basicamente um eixo em torno do
qual é montado um círculo de pás. O impacto da águanas pás faz o eixo girar e o movimento aciona amáquina;
• Vertedouro: controla o nível de água da represa,evitando transbordamentos;
• Casa de Máquinas: onde estão instalados os geradoresacoplados às turbinas;
• Conduto: conduz a água do reservatório até a turbina;
• Reservatório ou Lago: surge a partir do fechamentoda b.rragem;
Usinas Hidrelétricas• Gerador: surge a partir da energia mecânica, produz
energia elétrica;
• Casa de Comando: local de onde se opera a usina;
• Saída de Água: local por onde sai a água após passarpelas turbinas;
• Subestação Elevadora: local onde se transforma aenergia elétrica em alta tensão para ser transportada.
Usinas Hidrelétricas• Funcionamento
Usinas Hidrelétricas• Turbinas Hidráulicas� As turbinas hidráulicas são projetadas para
transformar a energia hidráulica emenergia mecânica. Atualmente são maisencontradas em usinas hidrelétricas, ondesão acopladas a um gerador elétrico, o qualé conectado à rede de energia.
Usinas Hidrelétricas• Vantagens� Eficientes;� Limpas;� Preço.
• Desvantagens� Alterações climáticas;� Alterações hidrológicas;� Desequilíbrio do ecossistema.
Usinas Hidrelétricas• Usina Hidrelétrica de Itaipu - Rio Paraná, 14.000 MW - Paraná
• Usina Hidrelétrica de Belo Monte - Rio Xingu, 11.233 MW - Pará
• Usina Hidrelétrica São Luiz do Tapajós - Rio Tapajós, 8.381 MW - Pará
• Usina Hidrelétrica de Tucuruí - Rio Tocantins, 8.370 MW - Pará
• Usina Hidrelétrica de Jirau - Rio Madeira, 3.450 MW - Rondônia (licitada)
• Usina Hidrelétrica de Ilha Solteira - Rio Paraná, 3.444 MW - São Paulo eMato Grosso do Sul
• Usina Hidrelétrica de Xingó - Rio São Francisco, 3.162 MW - Alagoas eSergipe
• Usina Hidrelétrica Santo Antônio - Rio Madeira, 3.150 MW - Rondônia
• Usina Hidrelétrica Paulo Afonso IV - Rio São Francisco, 2.462 MW - Bahia
• Usina Hidrelétrica Jatobá - Rio Tapajós, 2.338 MW - Pará (projetada).
UsinasTermelétricas
Usinas Termelétricas• Instalação que produz energia elétrica a partir da
queima de combustível em uma caldeira projetadapara esta finalidade específica;
Usinas Termelétricas• Principais combustíveis:
� Biomassa;� Óleo;� Gás Natural;� Carvão;� Nuclear.
Gás Natural
Carvão Mineral• As maiores jazidas se encontram nos estados
do Rio Grande do Sul e Santa Catarina;
Biomassa• Qualquer matéria orgânica que possa sertransformada em energia térmica, mecânicaou elétrica.
� Bagaço de cana de açúcar;
Usinas Termelétricas
Usinas Termelétricas• Vantagens
� Próxima aos consumidores;� Menos linhas de transmissão;� Redução das perdas em 16%;� O gás natural pode ser usado como matéria prima;
• Desvantagens� Alto custo de operação – combustíveis;� Chuva ácida;� Efeito estufa;
Usinas Termelétricas� No Brasil as emissões de gás carbônico de
termelétricas aumentam mais de 100% em15 anos:� 1992: 10,8 milhões de toneladas de CO2� 2007: 24 milhões de toneladas, 122% aumento.
Usinas Eólicas
Energia Eólica• Potencial Eólico
Brasileiro� Em 2008 eram 17 usinas
em operação com umacapacidade instalada de273 MW.
O Recurso Eólico• É a energia que provém dos ventos. É uma
abundante fonte de energia, renovável,limpa e disponível em todos os lugares.
• A energia eólica é utilizada para moveraerogeradores.
• Aerogeradores são os equipamentosresponsáveis em converter energia eólica emenergia elétrica.
O Recurso Eólico• Viabilidade Local
� Identificação de áreas adequadas paraaproveitamentos do recurso eólico. (Atlas)
� Medições Anemométricas – Etapa Fundamentalpara o projeto de uma central eólica (estudo demicrositing).
O Recurso Eólico• Variação da Velocidade do Vento
� O vento pode variar bastante no intervalo de horasou dias.
� Em termos estatísticos, tenderá a um regime diurnopredominante, regido por influências locais(microescala) e regionais (mesoescala).
� No intervalo de meses ou anos, os regimes de ventotem um regime sazonal bem definido ao longo doano.
� Ao longo de décadas, em geral, as velocidadesmédias anuais apresentam pequenas variações.
O Recurso Eólico• Velocidade Média Anual
O Recurso Eólico• Variação Diária da Velocidade do Vento
A turbina eólica• Nacele
A turbina eólica• A velocidade angular dos rotores variana faixa de 20 a 150 RPM, devido àsrestrições de velocidade na ponta dapá (tip speed). Entretanto, geradores(sobretudo os síncronos) trabalham arotações elevadas (entre 1200 e 1800RPM). Torna-se necessário um sistemade multiplicação entre os eixos.
Energia Eólica• Tamanho dos aerogeradores
Energia Eólica• Potência produzida aumenta com a área varrida
pelo rotor
Conversão da Energia
Energia Eólica
Energia Eólica• Vantagens
� É uma fonte de energia segura e renovável;� Não polui;� Suas instalações são móveis, e quando retirada, pode-se fazer
refazer toda a área utilizada;� Tempo rápido de construção.
Energia Eólica• Desvantagens
� Impacto visual;� Impacto sobre as aves do local;� Impacto sonoro;� Regiões onde o vento não é constante, ou a intensidade é muito
fraca, obtêm-se pouca energia
Transmissão
Transmissão• O segmento de transmissão no Brasil é composto pormais de 90 mil quilômetros de linhas (2008);
• A grande extensão da rede de transmissão no Brasil éexplicada pela configuração do segmento de geração,constituído na maior parte, de usinas hidrelétricasinstaladas em localidades distantes dos centrosconsumidores;
• A principal característica desse segmento é a suadivisão em 2 grandes blocos: o SIN e os SistemasIsolados.
Os Sistemas Isolados• Os sistemas isolados são predominantemente
abastecidos por usinas térmicas movidas àóleo diesel e óleo combustível;• São assim denominados por não estarem
interligados ao SIN e por não permitirem ointercâmbio de energia elétrica com outrasregiões, em função das peculiaridadesgeográficas da região em que estãoinstalados;• Atendem a uma área de 45% do território
brasileiro e cerca de 3% da populaçãonacional.
Centrais Elétricas dos Sistemas Isolados
Sistema Interligado Nacional (SIN)
• Interligação entresistemas elétricos:� Benefícios:
� Ajuda mútua em casos deemergência;
� Aproveitamento energético dadiversidade hidrológica entrebacias distintas;
� Aumento geral no nível deconfiabilidade.
� Aspecto Negativo:� Permite que distúrbios em uma
região sejam transferidos paraoutra.
� Curiosidade:� Apenas 3,4% da capacidade de
produção de eletricidade do paísencontra-se fora do SIN, regiãoamazônica.
Instalações Elétricas de AT• Níveis de Tensão Utilizadas naTransmissão� Em CA:
� 230 kV – Alta Tensão� 345 kV – Extra Alta Tensão� 440 kV – Extra Alta Tensão� 500 kV - Extra Alta Tensão� 750 kV - Extra Alta Tensão
� Em CC:� 600 kV – Alta Tensão
Instalações Elétricas de AT• Níveis de Tensão Utilizadas naTransmissão� No Brasil, metade da potência gerada pela
Itaipu é transmitida para o Sudeste pormeio de linhas de transmissão em CC, natensão de 600 kV e distância de 900 km.
• Condutores em linhas aéreas detransmissão� Alumínio – dominam o mercado nas
aplicações de redes e linhas aéreas dedistribuição e transmissão de energiaelétrica NÃO localizadas nas proximidadesda orla marítima;
� Cobre – dominam praticamente o mercadonas aplicações de instalações elétricas,sejam prediais ou industriais e nas redesaéreas localizadas no litoral.
Condutores, Isoladores e Estruturas
• Condutores em linhas aéreas de transmissão� São utilizados cabos condutores obtidos pelo
encordoamento de fios, visto que um condutorsólido, devido às vibrações, produziria fadigamecânica e consequente fratura no ponto de conexãoà cadeia de isoladores;
� Normalmente os cabos condutores empregados emlinhas de transmissão possuem fios de alumíniodispostos em camadas, com ou sem alma de aço.
Condutores, Isoladores e Estruturas
• Condutores em linhas aéreas de transmissão� Ligas de Alumínio e suas Vantagens
� Alumínio liga 6201� Versatilidade e redução de perdas� Boa resistência à corrosão e acessórios mais simples
� Cabos 100% de liga de alumínio são denominados(CAL);
� Existem também os cabos de alumínio com alma deliga de alumínio (ACAR).
Condutores, Isoladores e Estruturas
• Isoladores (rígidos)� Isoladores bastão, pilar, pino e roldana
Condutores, Isoladores e Estruturas
• Isoladores (suspensos)� Isoladores de campânula simples
Condutores, Isoladores e Estruturas
• Disposição das cadeias de isoladores� Isolador de suspensão, em V e amarração
Condutores, Isoladores e Estruturas