ELETRICIDADE

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

10
19
 REDE DE ENSINO DOCTUM
ELETRICIDADE
ALUNA: THAINA LOPES LEITE ARAUJO
PRIMEIRO PERÍODO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
Juiz de Fora
2018
THAINA LOPES LEITE ARAUJO
ELETRICIDADE
Trabalho apresentado à disciplina do Projeto Integrador I B, do Curso de Engenharia de produção da Faculdade Doctum de Juiz de Fora, 
Orientador (a): Marcelo Tadeu Domith
Juiz de Fora
2018
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO	3
1.1 HISTORIA DA ELETRICIDADE	3
2 ELETRICIDADE - TIPOS DE PRODUÇÃO E ENERGIA ELÉTRICA	6
2.1 ENERGIA EÓLICA	7
2.2 ENERGIA SOLAR	10
2.3 ENERGIA HIDRÁULICA	9
2.4 ENERGIA NUCLEAR	12
3 MERCADO DE TRABALHO	13
3.1 EMPREGABILIDADE NO SETOR ELÉTRICO	16
CONSIDERAÇÕES FINAIS	18
REFERENCIAS	19
1 INTRODUÇÃO 
A Eletricidade é o movimento, usualmente de elétrons, produzido a partir de dois pontos de um condutor. É, em termos gerais, a área da Física que estuda os fenômenos causados pelo trabalho das cargas elétricas.
Essa forma de energia está presente no nosso cotidiano não só nos aparelhos eletrônicos, mas também na natureza - descargas elétricas que resultam em relâmpagos, por exemplo. A eletricidade é, atualmente, o principal tipo de energia existente.
O conceito é tão amplo que existem áreas de estudo que se ocupam cada uma de um aspecto da eletricidade:
Eletrostática: dedica-se ao comportamento das cargas elétricas sem movimento, ou em estado de repouso.
Eletrodinâmica: ao contrário da eletricidade estática, a eletrodinâmica é, como indica o seu nome, dinâmica e, portanto, está em constante movimento.
Eletromagnetismo: estuda a relação da eletricidade com a capacidade de atrair e reprimir polos.
1.1 História da Eletricidade
Desde os primórdios da humanidade, o homem sempre se mostrou argumentativo sobre diversos assuntos, entre eles a eletricidade, que hoje é responsável por tantas facilidades no mundo moderno.
A História da eletricidade tem seu início no século VI a.C., na Grécia Antiga, quando o filósofo Thales de Mileto, após descobrir uma resina vegetal fóssil petrificada chamada âmbar (elektron em grego), esfregou-a com pele e lã de animais e pôde então observar seu poder de atrair objetos leves como palhas, fragmentos de madeira e penas.
Figura1- Âmbar
Fonte: www.canstockphoto.pt(11/2018)
Tal observação iniciou o estudo de uma nova ciência derivada dessa atração. Os estudos de Thales foram continuados por diversas personalidades, como o médico da rainha da Inglaterra Willian Gilbert, que, em 1600, denominou o evento de atração dos corpos de eletricidade. Também foi ele quem descobriu que outros objetos, ao serem atritados com o âmbar, também se eletrizam, e por isso chamou tais objetos de elétricos.
Em 1730, o físico inglês Stephen Gray identificou que, além da eletrização por atrito, também era possível eletrizar corpos por contato (encostando um corpo eletrizado num corpo neutro). Através de tais observações, ele chegou ao conceito de existência de materiais que conduzem a eletricidade com maior e menor eficácia, e os denominou como condutores e isolantes elétricos. Com isso, Gray viu a possibilidade de canalizar a eletricidade e levá-la de um corpo a outro.
Três anos depois, em 1733, Charles Dufay viu que além do efeito de atração feito nos objetos, também teria o efeito de repulsão para alguns casos. Ele percebeu que não existia só a carga positiva como tinha sido dito por Willian. Mas que haviam dois tipos de cargas elétricas: a vítrea e a resinosa, ou seja, cargas carregadas positivamente e negativamente. Isso foi explicado através das diferentes eletrizações que os objetos adquiriam, ou seja, quando possuíam eletrizações iguais, se repeliam, e quando as eletrizações eram diferentes, se atraíam.
Um pouco mais a frente surge na continuação da história da eletricidade, Benjamin Franklin. Em 1748, Franklin conseguiu o seu primeiro importante resultado científico analisando uma garrafa que acumulava eletricidade conforme ilustrada abaixo, concebida pelo professor holandês da Universidade de Leyden, Pieter van Musschenbroek (1692-1761).
Figura 2: Garrafa de Leyden
Fonte: http://minf.ufpa.br(11/2018)
A garrafa de Leyden, como é conhecida, é um tipo primitivo de condensador ou capacitor, com o qual Franklin descobriu os dois “estados da eletricidade”, que depois batizou de cargas positiva e negativa, termos utilizados até hoje.
O para-raios foi inventado por Benjamin Franklin em 1752, quando fez uma perigosa experiência utilizando um fio de metal para empinar uma pipa de papel e observou que a carga elétrica dos raios descia pelo dispositivo. Provou também que hastes de metal, quando em contato com a superfície terrestre poderiam servir como condutores elétricos, inventando assim, o para-raios. Um para-raios é uma haste de metal pontiaguda que é conectada a cabos de cobre ou de alumínio de pequena resistividade que vão até o solo.
Figura 3: Ilustração do Para-raios por Benjamin Franklin
Fonte: opararaio.wordpress.com(11/2018)
Entretanto, a invenção que mais lhe trouxe créditos foi a pilha elétrica, em 1800. Ele causou uma enorme agitação no mundo científico quando empilhou discos alternados de zinco e cobre, separando-os por pedaços de tecidos embebidos em solução de ácido sulfúrico. Esse aparelho que produzia corrente elétrica, sempre que um fio condutor era ligado aos discos de zinco e de cobre das extremidades, passou a ser chamado de pilha de Volta.
2 Eletricidade - Tipos de produção de energia elétrica
As fontes de energia são recursos da natureza ou artificiais utilizados pela sociedade para a produção de algum tipo de energia. Esta, por sua vez, é utilizada com o objetivo de propiciar o deslocamento de veículos, gerar calor ou produzir eletricidade para os mais diversos fins.
Trata-se de um assunto extremamente estratégico no contexto geopolítico global, pois o desenvolvimento dos países depende de uma infraestrutura energética capaz de suprir as demandas de sua população e de suas atividades econômicas. As fontes de energia constituem-se também como uma questão ambiental, pois, a depender das formas de utilização dos diferentes recursos energéticos, graves impactos sobre a natureza podem ser ocasionados.
Os meios de transporte e comunicação, além das residências, indústrias, comércio, agricultura e vários campos da sociedade, dependem totalmente da disponibilidade de energia, tanto a eletricidade quanto os combustíveis. Por isso, com o crescimento socioeconômico de diversos países, a cada ano a procura por recursos para a geração de energia cresce, elevando também o caráter estratégico e até disputas internacionais em busca de muitos desses recursos.
2.1 Energia Eólica
Energia eólica é aquela gerada pelo vento. Desde a antiguidade este tipo de energia é utilizado pelo homem, principalmente nas embarcações e moinhos. Atualmente, a energia eólica, embora pouco utilizada, é considerada uma importante fonte de energia por se tratar de uma fonte limpa (não gera poluição e não agride o meio ambiente). É gerada por grandes turbinas (aerogeradores), em formato de cata-vento, são colocadas em locais abertos e com boa quantidade de vento. Através de um gerador, o movimento destas turbinas gera energia elétrica. 
Figura 4: Usinas de Energia Eólica. Foto: Walter Caterina
Fonte: Shutterstock.com(11/2018)
 
A principal matéria prima é o vento onde as centrais eólicas instalam-se em locais onde a velocidade média anual do vento excede 6 m/s.
A promessa registrada no Atlas Eólico, editado em 2010 pelo governo do Estado, era de que Minas Gerais possuía um grande potencial para produzir energia eólica. Mas, na prática, nenhuma área economicamente viável foi encontrada desde então. A Companhia Energética de Minas Gerais (Cemig), em parceria com sua controlada Renova Energia, tem prospectado sítios para a construção de usinas, mas já se sabe que a capacidade mineira em termos de produção dessa fonte alternativa é bem menor do que a das áreas litorâneas
do país.
Após estudo minucioso para verificação da capacidade dos ventos em todas as estações na região Sudeste, o município de São Francisco de Itabapoana desponta como referência para a implantação do primeiro parque de energia eólica na região. O perfil dos ventos na praia de Gargaú mostrou-se propício para a realização do empreendimento, pois nesta localidade os ventos sopram com intensidade durante o ano inteiro A empresa brasileira EcoPart Ltda, está encarregada do empreendimento que ficará em torno de R$130 milhões. O parque eólico constará de 17 aerogeradores de 1,65 MW cada, somando uma potência total de 28 MW, o suficiente para abastecer uma cidade de 80 mil habitantes.
O Brasil subiu uma posição, passando o Canadá, e agora ocupa o oitavo lugar no ranking mundial que afere a capacidade instalada de produção de energia eólica, segundo o Global Wind Statistic 2017, documento anual com dados mundiais de energia eólica produzido pelo Global Wind Energy Council (GWEC).
A Região Nordeste aparece na frente na capacidade de produção de energia a partir dos ventos. Com 135 parques, o Rio Grande do Norte é o estado que mais produziu energia usando à força dos ventos. São 3.678,85 MW de capacidade instalada. Em seguida, com 93 parques e 2.410,04 MW de capacidade instalada, vem a Bahia. Em terceiro lugar vem o Ceará, que conta com 74 parques e tem 1.935,76 MW de capacidade instalada.
Em quarto lugar aparece o Rio Grande do Sul. O estado tem 80 parques e 1.831,87 MW de capacidade instalada. Em seguida vem o Piauí, com 52 parques e 1.443,10 MW instalados, e Pernambuco com 34 parques e 781,99 MW de capacidade instalada.
A capacidade do planeta de produção de energia eólica passou de 6,1 GW para 282,4 GW nos últimos 16 anos. Podemos dizer que o mundo é capaz de produzir o equivalente a 20 hidrelétricas de Itaipu em energia apenas com o poder do vento.
A China é dona de ¼ da capacidade desse tipo de energia no mundo. O país que lidera a expansão do setor com 75,5 mil megawatts (MW) instalados (26,8% da participação global). Basicamente isso representa cerca de 30 vezes a capacidade do Brasil, em torno de 2,5 mil MW. O grande país oriental ainda lidera a expansão desse tipo de energia com uma instalação de mais 13,2 mil MW, algo como 30% do total mundial registrado nesse período.
Nos Estados Unidos gira em torno de 60 mil MW, o que corresponde a 21,2% do total do planeta. A Alemanha aparece em terceiro lugar entre os maiores produtores de energia eólica no mundo, a sua capacidade total instalada é de 31,3 mil MW, isso equivale a 11,1% do que é acumulado no mundo todo.
2.2 Energia Solar
Energia solar é aquela proveniente do Sol (energia térmica e luminosa). Esta energia é captada por painéis solares, formados por células fotovoltaicas, e transformada em energia elétrica ou mecânica. A energia solar também é utilizada, principalmente em residências, para o aquecimento da água. Uma vantagem é que a energia solar é considerada uma fonte de energia limpa e renovável, pois não polui o meio ambiente e não acaba.
A energia solar ainda é pouco utilizada no mundo, pois o custo de fabricação e instalação dos painéis solares ainda é muito elevado. Outro problema é a dificuldade de armazenamento da energia solar.
Figura 5: EMPRESA DE ENERGIA SOLAR EM SP
Fonte: http://www.energybras.com.br(11/2018)
Células Fotovoltaicas são a principal matéria prima da energia solar, são feitas a partir de uma "fatia" de cristal de silício ultrapuro demostrado abaixo, sendo o segundo elemento mais abundante da face da terra.
Foto 6: Silício puro
Fonte: pt.depositphotos.com
O território brasileiro, como um todo, possui alto potencial para captação de energia solar. Comparativamente, a região que apresenta a maior disponibilidade energética é a Nordeste, em função de sua localização mais próxima à linha do Equador, seguidas pelo Centro-Oeste e Sudeste. A região Norte, também bem posicionada nesse sentido, recebe menos incidência solar, por ter características climáticas e geográficas que reduzem o alcance da radiação.
Atualmente, o Brasil utiliza a energia solar fotovoltaica em residências, comércios, indústrias e por meio de usinas de energia solar (também chamadas de fazendas solares). Por conta das enormes vantagens para a maioria dos consumidores de energia elétrica no Brasil, principalmente os residenciais, a tecnologia fotovoltaica cresce a passos largos em nosso país.
Até o final de 2017, o setor solar, como um todo, instalou 20.794 sistemas de energia solar fotovoltaica, com previsão de chegar ao final de 2018 com mais de 50 mil sistemas instalados.
Embora o potencial para a geração de energia solar fotovoltaica seja grande em quase todo o território brasileiro, a expansão da tecnologia não se dá na mesma proporção, com alguns estados se destacando mais que outros. Minas Gerais com 6.167 sistemas instalados, São Paulo com 5.850 e Rio Grande do Sul com 3.680.
Países como Estados Unidos e China estão liderando a geração de energia solar no mundo. Além desses países, podemos citar a Alemanha, cuja meta é suprir 100% do consumo energético por meio de fontes renováveis até o ano de 2050.
2.3 Energia Hidráulica
É também conhecida como energia hídrica ou hidrelétrica, é aquela obtida através do aproveitamento da energia potência e cinética das correntes de água em rios, mares ou quedas d’água. É considerada uma fonte de energia renovável e limpa.
A energia contida na água (potencial e cinética) é transformada em energia elétrica através do movimento das turbinas existentes nas usinas hidrelétricas.
Figura 7: Barragem
Fonte: http://portaldaenergia.com(11/2018)
A usina hidrelétrica funciona com a mesma premissa de quase todas as gerações de energia que se baseiam em movimento cinético: utilizam a força da água para movimentar uma turbina com pás, que utiliza a energia cinética para alimentar o gerador, responsável pela conversão de todos estes trabalhos em energia elétrica disponível em rede.
A grande parte da energia elétrica produzida no Brasil é gerada por usinas hidrelétricas, isso porque o país é rico em rios com grandes extensões, caudalosos, e correndo sobre planaltos e de depressões. 
O custo de investimento é bastante caro, por causa das obras de grande porte, principalmente para abastecer a Região Sudeste, por ser a mais industrializada é a que consome mais energia.
Um rio importante para a região Sudeste é o rio Paraná, onde se localizam as mais importantes usinas hidrelétricas do país, como as de Jupiá e de Ilha Solteira, que constituem o Complexo Hidrelétrico de Urubupungá.
O rio São Francisco, tem em seu curso a usina hidrelétrica de Três Marias, que, além de gerar energia para a região, contribui para a regularização do trecho do rio onde está localizada. O rio Tietê, além de ser aproveitado como meio de transporte, é muito utilizado como fonte de energia, tendo em seu curso várias usinas hidrelétricas, como as de Barra Bonita, Bariri, Promissão e Nova Avanhandava.
Outros rios da região que merecem destaque são: o Paraíba do Sul, em São Paulo e no Rio de Janeiro; o Ribeira do Iguape, no sul do estado de São Paulo; e o rio Grande, entre São Paulo e Minas Gerais. Este último, com grande potencial hidrelétrico, comporta as usinas de Furnas, Itutinga e Marimbondo, entre outras.
O Brasil ainda tem grandes chances de construir mais usinas, seu potencial hidráulico é reconhecido como o terceiro maior do mundo, ficando atrás apenas da Rússia e da China. 
A Usina de Três Gargantas, localizada no Rio Yang Tsé, é a maior hidrelétrica do planeta porem até 2012, a Usina de Itaipu era a maior usina hidrelétrica do mundo.A sua mais notória característica é o fato de ser uma hidrelétrica binacional, sendo utilizada por Paraguai e Brasil, uma vez que se encontra na fronteira entre esses dois países, no Rio Paraná.
2.4 Energia Nuclear
 A energia nuclear é aquela liberada através do núcleo dos átomos. Como sabemos, todos os materiais do nosso planeta são constituídos por minúsculas partes conhecidas
como moléculas. Estas moléculas, por sua vez, são formadas por átomos.
Os átomos são formados por núcleo e elétrons, que são orbitais, ou seja, gravitam em torno do núcleo. As partículas que formam o núcleo são unidas por uma força de atração. Quando uma energia externa é aplicada, o núcleo do átomo é desintegrado, liberando calor e radiação. O urânio, em função de suas características químicas, é o elemento utilizado para a geração de energia nuclear nas usinas atômicas.
Atualmente, vários países possuem usinas nucleares que produzem energia. Esta energia é considerada limpa, pois não polui o meio ambiente, porém o lixo radioativo deve ser armazenado em locais adequados, seguindo diversas normas rígidas de segurança. O Brasil, por exemplo, possui três usinas nucleares (uma está inativa) na cidade de Angra dos Reis (Rio de Janeiro). O grande problema das usinas nucleares é que devem ser tomadas diversas medidas de segurança, pois em caso de acidente, as consequências para o homem e meio ambiente são trágicas e extremas.
Figura 8: Usina geradora de energia nuclear
Fonte: mundoeducacao.bol.uol.com.br(11/2018)
A energia nuclear é uma das mais eficientes, mas o seu custo é elevado por causa dos sistemas de emergência, de contenção de resíduos radioativos e de armazenamento da energia. O princípio de funcionamento de uma usina nuclear é a utilização do calor (termo) para gerar eletricidade. O calor é proveniente da fissão dos átomos de urânio.
Como mostra a figura abaixo, uma usina nuclear é formada basicamente por três fases, a primária, a secundária e a refrigeração.
Inicialmente, o urânio é colocado no vaso de pressão. Com a fissão, há a produção de energia térmica. No sistema primário, a água é utilizada para resfriar o núcleo do reator nuclear.
No sistema secundário, a água aquecida pelo sistema primário transforma-se em vapor de água em um sistema chamado gerador de vapor. O vapor produzido no sistema secundário é aproveitado para movimentar a turbina de um gerador elétrico.
O vapor de água produzido no sistema secundário é então transformado em água através de um sistema de condensação, ou seja, através de um condensador que, por sua vez, é resfriado por um sistema de refrigeração de água. Esse sistema bombeia água do mar, água fria, através de circuitos de resfriamento que ficam dentro do condensador.
Por fim, a energia que é gerada através de todo o processo de fissão nuclear chega às residências por redes de distribuição de energia elétrica.
Figura 9: Esquema de usina nuclear
Fonte: brasilescola.uol.com.br
Na região sudeste existem dois reatores nucleares, que são os únicos no Brasil. Dentre eles esta Angra I. Foi a primeira a dar origem á Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto. Tem potência de 657 MW e no ano de 2008 produziu 3.515.486 MWh (Eletronuclear). Esta usina foi a primeira n Brasil que atualmente conta com a Angra II também é uma usina do tipo PWR, foi obtida através de um acordo Alemanha-brasil na qual a Eletronuclear é a operadora. Tem potencia de 1300 MWh (mais ou menos metade do consumo de energia do estado do Rio de Janeiro).
As usinas nucleares no Brasil podem crescer e possuem potencial para isso, visto que o país está em sétimo lugar quanto às reservas de urânio. 
O maior produtor mundial são os EUA, seguidos pela França e pelo Japão, que dependem muito dessa tecnologia para a manutenção de suas infraestruturas socioespaciais.
3 Mercado de Trabalho
No Brasil o mercado de trabalho passou por profundas mudanças nos últimos anos, que atingiram, indistintamente, todos os setores. No setor elétrico é possível identificar três tipos preponderantes de atividade: distribuição, geração e transmissão de energia conforme segunda imagem abaixo. Cada uma dessas atividades tem características distintas, que definem de forma particular a sua força de trabalho.
3.1 Empregabilidade no setor elétrico
É importante destacar alguns dos postos de trabalho do setor de energia, os ganhos médios mensais dos profissionais com formação em diferentes engenharias giram entre R$ 5 e R$15 mil.
Os técnicos em eletrotécnico com média salarial de R$1.688,00 a R$2.952,00, o operador de distribuição de energia aproximadamente $2.198,00 e é desejável curso de eletricista.
O técnico em meio ambiente tem um salário médio de R$ 2,5 mil, segundo a Fundação Instituto de Pesquisas Econômicas (FIPE). Para exercer a profissão, é preciso formação em engenharia ambiental ou curso técnico na área e Técnico em meteorologia com o salário estimado de R$ 2 mil.
Abaixo podemos analisar a porcentagem no brasil de empregos na área do setor elétrico por região e por subsetor (produção, transmissão, comercio e distribuição).
Empregos do setor elétrico por região (%) Brasil,2004
Total de empregos do setor elétrico por subsetor de energia elétrica Brasil,2004
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A energia é importantíssima para a vida e para o desenvolvimento socioeconômico mundial. Houve uma série de transformações que foram adaptando-a, e a tornando acessível e indispensável. Atualmente existem diversos tipos de energia, provenientes de várias matérias-primas, fazendo com que cada lugar tenha a energia de acordo com o que cada país tem. Ainda existem muitas fontes prejudiciais ao planeta, mas novas fontes limpas estão surgindo com o passar do tempo.
Estima-se que, nas próximas décadas, o consumo global de energia elétrica será igual ao total utilizado até hoje durante toda a História humana. O papel que cada tipo de energia desempenhará ao suprir nossas necessidades futuras dependerá de diversos fatores, incluindo a tecnologia disponível, seu custo e os pro­blemas ambientais que pode trazer.
REFERÊNCIAS
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/a-historia-eletricidade.htm 07/11/2018
http://portaldaengenharia.com/historia-da-eletricidade/ 06/11/2018
https://www.suapesquisa.com/energia/ 06/11/2018 
http://www.techoje.com.br/site/techoje/categoria/detalhe_artigo/1520 17/11/2018
https://sites.google.com/site/jornalhojeweb/parque-eolico-de-gargau---o-primeiro-da-regiao-sudeste 17/11/2018
http://agenciabrasil.ebc.com.br/economia/noticia/2018-02/brasil-e-o-oitavo-pais-do-mundo-em-producao-de-energia-eolica Acesso em 17/11/2018
http://meioambiente.culturamix.com/gestao-ambiental/paises-que-lideram-em-energia-eolica-no-mundo Acesso em 17/11/2018 
http://borealsolar.com.br/blog/2016/10/26/potencial-de-energia-solar-quais-as-melhores-regioes-brasileiras-para-captacao-da-luz-solar/ Acesso em 17/11/2018
https://www.portalsolar.com.br/energia-solar-no-brasil.html Acesso em 17/11/2018
https://blog.bluesol.com.br/energia-solar-no-brasil-panorama/ Acesso em 17/11/2018
http://portaldaenergia.com/energia-hidraulica-guia-basico/ Acesso em 19/11/2018
https://brasilbrasileiro1001.wordpress.com/2012/10/18/hidreletricas-do-sudeste/ Acesso em 29/11/2018
https://brasilbrasileiro1001.wordpress.com/2012/10/18/a-energia-nuclear-no-sudeste/ Acesso em 20/11/2018
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/geografia/energia-nuclear.htm Acesso em 20/11/2018 
https://www.dieese.org.br/estudosepesquisas/2006/estpesq28_eletricitarios.pdf Acesso em 22/11/2018
https://www.canstockphoto.pt/%C3%A2mbar-s%C3%B3lido-%C3%A1rvore-cereja-resina-15378215.html Acesso em 07/11/2018
 
http://minf.ufpa.br/index.php/garrafa-de-leyden Acesso em 07/11/2018
https://opararaio.wordpress.com/2015/07/22/a-historia-do-para-raio/ Acesso em 08/11/2018
https://pt.depositphotos.com/139367046/stock-photo-pure-silicon-crystals.html Acesso em 17/11/2018
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/como-funciona-uma-usina-nuclear.htm Acesso em 26/11/2018
https://www.opetroleo.com.br/petrobras-inicia-proxima-fase-de-venda-de-ativos-na-bacia-de-campos/ Acesso em 27/11/2018