INSTALAÇÕES ELÉTRICAS EM ALTA TENSÃOProf. Pierre Vilar Dantas

Turma: 0042-A

Horário: 2N

ENCONTRO DE 19/02/2018

Plano de ensino

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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