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Indaial – 2021
Práticas de Geração, 
transmissão e 
distribuição de enerGia 
elétrica
1a Edição
Sagah Educação S.A.
Copyright © UNIASSELVI 2021
Elaboração:
Sagah Educação S.A.
Revisão, Diagramação e Produção:
Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI
Conteúdo produzido:
Copyright © Sagah Educação S.A.
Impresso por:
aPresentação
Prezado acadêmico, bem-vindo à disciplina Práticas de Geração, 
Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica.
 
Você, acadêmico da Educação a Distância, deve saber que existem 
fatores importantes para um bom desempenho: disciplina, organização e um 
horário de estudos predefinido para se obter o sucesso. Na sua caminhada 
acadêmica, você é quem faz a diferença. Como todo texto técnico, por vezes, 
denso, você necessitará de papel, lápis, borracha, calculadora científica e 
muita concentração. Lembre-se de que o estudo é algo primoroso. Aproveite 
essa motivação para iniciar a leitura do livro didático.
 
Este livro está dividido em três unidades, que abordam diferentes 
aspectos dos circuitos e das aplicações com amplificadores operacionais.
Na Unidade 1, você estudará o desenvolvimento da sociedade e o 
aumento da sua dependência das fontes de energia, além de analisar algumas 
das principais formas de produção de energia.
Na Unidade 2, serão abordados os tipos e as aplicações das fontes de 
energia renováveis e não renováveis e, ainda, será feita uma análise acerca 
dos equipamentos e dos procedimentos de medição de energia elétrica.
Finalmente, na Unidade 3, será apresentado a respeito do 
fornecimento de energia em diversos níveis de tensão, microgeração, fluxo 
de carga e análise das linhas de tensão.
Apesar deste livro ser um material destinado à formação geral para 
os cursos de Engenharia, é importante que você, prezado acadêmico, tenha 
estudado, previamente, alguma disciplina acerca dos Circuitos Elétricos e 
da Eletrônica Básica, pois diversos temas serão abordados aqui de maneira 
superficial, considerando que estes já sejam do seu entendimento.
Estimamos que, ao término deste estudo, você tenha agregado, a 
sua experiência de acadêmico, um mínimo de entendimento dos circuitos e 
das aplicações, envolvendo o uso de amplificadores operacionais, a fim de 
lidar com esse tema de forma satisfatória nas áreas acadêmica e profissional. 
Destaca-se, ainda, a necessidade do contínuo aprimoramento através de 
atualizações e do aprofundamento dos temas estudados.
Bons estudos!
Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para 
você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novi-
dades em nosso material.
Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é 
o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um 
formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. 
O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagra-
mação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui 
para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo.
Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, 
apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilida-
de de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. 
 
Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para 
apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assun-
to em questão. 
Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas 
institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa 
continuar seus estudos com um material de qualidade.
Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de 
Desempenho de Estudantes – ENADE. 
 
Bons estudos!
NOTA
Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela 
um novo conhecimento. 
Com o objetivo de enriquecer seu conhecimento, construímos, além do livro 
que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você 
terá contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complemen-
tares, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento.
Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo.
Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada!
LEMBRETE
sumário
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA..................................................... 1
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO URBANA, MEIO AMBIENTE E ENERGIA ..................................... 3
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 3
2 TIPOS DE ENERGIA E SEU USO AO LONGO DA HISTÓRIA ............................................... 3
3 ENERGIA E CIDADE ......................................................................................................................... 8
4 AS FONTES RENOVÁVEIS DE GERAÇÃO DE ENERGIA .................................................... 10
RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 16
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 17
TÓPICO 2 — SISTEMAS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA ............................... 21
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 21
2 SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA E MÉTODOS UTILIZADOS .......................... 21
2.1 ENERGIA HIDRÁULICA ............................................................................................................ 22
2.2 ENERGIA TERMELÉTRICA ....................................................................................................... 23
2.3 ENERGIA NUCLEAR .................................................................................................................. 25
2.4 ENERGIA EÓLICA ....................................................................................................................... 25
2.5 ENERGIA SOLAR ......................................................................................................................... 26
3 DIFERENÇAS ENTRE SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA ..................................... 27
4 FONTES DE ENERGIA .................................................................................................................... 28
4.1 AS FONTES RENOVÁVEIS ........................................................................................................ 29
4.2 AS FONTES NÃO RENOVÁVEIS .............................................................................................. 30
RESUMO DO TÓPICO 2..................................................................................................................... 32
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 33
TÓPICO 3 — ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – 
 HIDROELÉTRICAS .................................................................................................... 35
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 35
2 A GERAÇÃO DE DIFERENTES FORMAS DE ENERGIA ....................................................... 35
2.1 GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA ........................................................................................... 36
2.2 GERAÇÃO DE ENERGIA HÍDRICA ........................................................................................ 36
2.3 GERAÇÃO DE ENERGIA NUCLEAR ......................................................................................37
2.4 GERAÇÃO DE ENERGIA GEOTÉRMICA ............................................................................... 38
2.5 GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR ............................................................................................. 39
3 GERAÇÃO DE ENERGIA: ASPECTOS AMBIENTAIS ............................................................. 39
3.1 ASPECTOS DA GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA .............................................................. 40
3.2 ASPECTOS DA GERAÇÃO DE ENERGIA HÍDRICA ............................................................ 42
3.3 ASPECTOS DA GERAÇÃO DE ENERGIA NUCLEAR.......................................................... 42
3.4 ASPECTOS DA GERAÇÃO DE ENERGIA GEOTÉRMICA .................................................. 43
3.5 ASPECTOS DA GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR ................................................................ 43
4 O USO DA PRODUÇÃO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS ........................................................ 44
LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................ 48
RESUMO DO TÓPICO 3..................................................................................................................... 53
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 54
REFERÊNCIAS ...................................................................................................................................... 56
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA .......................................................................................... 59
TÓPICO 1 — ENERGIA SOLAR E OUTRAS FONTES DE ENERGIA ..................................... 61
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 61
2 FONTES DE ENERGIA RENOVÁVEIS E NÃO RENOVÁVEIS ............................................. 61
3 VANTAGENS E DESVANTAGENS DA ENERGIA SOLAR .................................................... 63
4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DA APLICABILIDADE DE OUTRAS 
 FONTES DE ENERGIA NAS EDIFICAÇÕES ............................................................................. 66
5 A BIOMASSA COMO FONTE ALTERNATIVA DE ENERGIA .............................................. 67
6 A APLICAÇÃO DE CÉLULAS COMBUSTÍVEIS ....................................................................... 69
6.1 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO .................................................................................................... 71
7 O HIDROGÊNIO COMO FONTE ALTERNATIVA DE ENERGIA ........................................ 72
RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 74
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 75
TÓPICO 2 — VISÃO GERAL DE CIRCUITOS E DE SISTEMAS ELÉTRICOS ..................... 77
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 77
2 SISTEMAS DE SINAL DE BAIXA TENSÃO ............................................................................... 77
3 CIRCUITO DE CAMPAINHA ........................................................................................................ 79
4 CONCEITOS DE MEDIÇÃO DE POTÊNCIA E ENERGIA ..................................................... 81
5 INSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DE POTÊNCIA E ENERGIA....................................... 84
6 TÉCNICAS DE MEDIÇÃO DE POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA 
 EM CORRENTES ALTERNADAS ................................................................................................. 87
RESUMO DO TÓPICO 2..................................................................................................................... 92
AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 93
TÓPICO 3 — TIPOS DE SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO ........................................................... 95
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 95
2 SISTEMAS ELÉTRICOS DE ALIMENTAÇÃO .......................................................................... 95
2.1 GERAÇÃO ..................................................................................................................................... 97
2.2 TRANSMISSÃO ............................................................................................................................ 98
2.3 DISTRIBUIÇÃO ............................................................................................................................ 99
3 HISTÓRICO DOS SISTEMAS ELÉTRICOS DE ALIMENTAÇÃO ...................................... 100
3.1 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS NO BRASIL E AS NORMAS PARA BAIXA TENSÃO ...... 102
4 ELEMENTOS DOS SISTEMAS ELÉTRICOS DE ALIMENTAÇÃO ..................................... 102
LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................................... 105
RESUMO DO TÓPICO 3................................................................................................................... 107
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 108
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 110
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA ...................... 113
TÓPICO 1 — CRITÉRIOS DE ALIMENTAÇÃO PELAS CONCESSIONÁRIAS 
 E MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA ................................................................... 115
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 115
2 FORNECIMENTO DE ENERGIA ................................................................................................ 116
3 TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA .............................................................................. 118
4 TRANSFORMADORES REDUTORES DE TENSÃO .............................................................. 121
5 O QUE É MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA? ......................................................................... 123
5.1 MODELO FEED-IN .................................................................................................................... 124
5.2 MODELO NET METERING ...................................................................................................... 124
5.3 ENERGIA SOLAR E MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA ..................................................... 125
6 SISTEMA DE ENERGIA SOLAR AUTÔNOMO E CONECTADO À REDE ...................... 126
RESUMO DO TÓPICO 1................................................................................................................... 129
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 130
TÓPICO 2 — FLUXO DE CARGAS ................................................................................................ 135
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 135
2 FLUXO DE CARGA ......................................................................................................................... 135
3 MODELAGEM DE LINHAS DE TRANSMISSÃO .................................................................. 139
4 MODELAGEM DE TRANSFORMADORES ............................................................................. 142
5 TIPOS DE CARGA DO SOLO ESUA ORIGEM ...................................................................... 144
5.1 CARGAS PERMANENTES ....................................................................................................... 145
5.2 CARGAS VARIÁVEIS ................................................................................................................ 146
6 IMPORTÂNCIA DAS CARGAS ELÉTRICAS NAS PROPRIEDADES 
 QUÍMICAS DOS SOLOS .............................................................................................................. 148
6.1 ADSORÇÃO DE CÁTIONS E DE ÂNIONS ........................................................................... 148
6.2 CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA .............................................................................. 150
RESUMO DO TÓPICO 2................................................................................................................... 151
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 152
TÓPICO 3 — MALHA DO ATERRAMENTO .............................................................................. 155
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 155
2 ATERRAMENTO ELÉTRICO ........................................................................................................ 155
3 ESQUEMAS DE ATERRAMENTO E EQUIPOTENCIALIZAÇÃO ...................................... 157
3.1 ESQUEMA TN............................................................................................................................. 158
3.2 ESQUEMA TT ............................................................................................................................. 159
3.3 ESQUEMA IT .............................................................................................................................. 160
3.4 EQUIPOTENCIALIZAÇÃO ...................................................................................................... 160
4 DIMENSIONANDO ELETRODOS DE ATERRAMENTO ..................................................... 161
LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................................... 164
RESUMO DO TÓPICO 3................................................................................................................... 170
AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 171
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 173
1
UNIDADE 1 — 
A SOCIEDADE E AS FONTES DE 
ENERGIA
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• definir como a evolução urbana se relaciona com a energia;
• explicar como o sistema energético interfere na evolução urbana;
• exemplificar sistemas de geração de energia tradicionais e sustentáveis;
• avaliar as vantagens do uso de energias limpas;
• descrever sistemas e métodos de produção de energia;
• diferenciar as gerações de energia eólica, nuclear, solar, geotérmica e hídrica;
• determinar os aspectos ambientais das gerações de energia eólica, hídrica, 
nuclear, geotérmica e solar;
• analisar o uso da produção de energias renováveis.
 Esta unidade está dividida em três tópicos. No fim de cada um 
deles, você encontrará atividades que reforçarão o seu aprendizado.
TÓPICO 1 – EVOLUÇÃO URBANA, MEIO AMBIENTE E ENERGIA
TÓPICO 2 – SISTEMAS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
TÓPICO 3 – ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – 
HIDROELÉTRICAS
Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos 
em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá 
melhor as informações.
CHAMADA
2
3
TÓPICO 1 — 
UNIDADE 1
EVOLUÇÃO URBANA, MEIO AMBIENTE E ENERGIA
1 INTRODUÇÃO
Nesta unidade, você estudará como o homem desenvolveu os principais 
sistemas de geração de energia e os tipos de energia consumidos desde a 
Antiguidade até os dias de hoje. Você verificará de que maneira a sociedade 
evoluiu a partir do advento do consumo energético e como isso influenciou no 
desenvolvimento da vida urbana. Ainda, você identificará formas alternativas 
para a captação da energia elétrica, o principal tipo de consumo energético do 
planeta. Ao fim da unidade, será explicado como a evolução dos sistemas de 
geração de energia pode transformar a vida do homem dentro e fora das grandes 
cidades nas próximas décadas.
2 TIPOS DE ENERGIA E SEU USO AO LONGO DA HISTÓRIA
A história do desenvolvimento energético pode ser confundida com a 
própria evolução da sociedade humana. A busca do homem por formas de otimizar 
o dia a dia existe desde os tempos da pedra lascada. No período Paleolítico, o ser 
humano, ainda nômade, buscava energia para se aquecer, alimentar-se e iluminar 
os períodos em que não contava com a luz solar, e atingiu esses objetivos por 
meio do fogo.
Já no período Neolítico, o homo sapiens desenvolveu as primeiras 
técnicas de armazenamento da energia excedente, quando iniciou a fabricação 
de cerâmicas, olaria, artesanato e, até mesmo, a construção. Esse avanço, 
concomitantemente ao desenvolvimento da agricultura e da domesticação dos 
animais, foi crucial para que o homem deixasse de ser nômade para se tornar 
sedentário. As grandes civilizações do mundo antigo (aproximadamente, 4000 
a.C.) passaram a fazer a conversão energética a partir da água e do vento, o que 
gerou um grande salto evolutivo na agricultura e na pecuária.
Ainda, a partir da Idade Média, o desenvolvimento de equipamentos 
mecânicos tornou possível a multiplicação da força extraída das diferentes fontes 
energéticas. Os egípcios foram pioneiros na utilização do vento para o transporte, 
por meio da navegação. Vem, da China e da Pérsia, a cultura dos moinhos, aparato 
criado para fazer a moagem mecânica de grãos por meio da energia proveniente 
da água.
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
4
FIGURA 1 – MOINHO DE ÁGUA
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Os moinhos chegaram à Europa no século XIII, e foram adaptados para 
serem utilizados nas indústrias têxtil, madeireira e metalúrgica. A primeira versão 
do moinho de vento foi patenteada na Holanda.
FIGURA 2 – MOINHO DE VENTO NA HOLANDA
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
O século XVII também foi marcado pela invenção da máquina a vapor, 
adaptada para acionar equipamentos industriais e meios de transporte, como 
as locomotivas. A invenção da máquina a vapor foi responsável por tornar a 
Inglaterra o primeiro país industrial do mundo. Aliado a isso, no processo que 
culminou na Revolução Industrial, houve a substituição da lenha pelo carvão 
mineral fóssil nas máquinas a vapor. O carvão se manteve como o principal 
combustível usado no mundo até a década de 1960, quando foi ultrapassado pelo 
petróleo e pelos seus derivados.
Com o advento da indústria automotiva, houve, também, um grande 
crescimento no consumo de petróleo. A partir da fundação da indústria petrolífera, 
o petróleo passou a ser matéria-prima para outros combustíveis, como gasolina, 
óleo diesel, além de produtos plásticos e asfalto, por exemplo. A extração e a 
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO URBANA, MEIO AMBIENTE E ENERGIA
5
industrialização do petróleo podem causar contaminações ambientais, liberação 
de gases tóxicos, emissão de calor e potencialização da ocorrência de desastres 
naturais. Isso, aliado à instabilidade do preço, os conflitos gerados a partir da sua 
extração, além de ser uma fonte não renovável de energia, traz a necessidade da 
sociedade contemporânea de substituí-lo por outras formas de obtenção energética.
A eletricidade foi descoberta ainda no século XVI, porém, a utilização 
para o consumo direto, em forma de luz elétrica,foi demonstrada por Thomas 
Edison, em 1882, quando ele descobriu a geração de corrente contínua para 
acender um filamento, a lâmpada. A corrente elétrica pode ser transmitida por 
longas distâncias, o que possibilitou o seu uso nos centros urbanos.
Até a década de 1970, em função da abundância dos combustíveis fósseis e 
da competitividade das usinas hidrelétricas e termelétricas, a pesquisa por fontes 
renováveis não obteve muito investimento. O processo de geração de energia, 
por meio de usinas hidrelétricas, apesar de corresponder a uma fonte renovável, 
causa muito impacto ambiental, com o desmatamento e as disfunções da fauna 
e da flora a partir das represas. As usinas termelétricas, geralmente, utilizam 
combustíveis fósseis, como o carvão ou o óleo, e, por isso, não são renováveis.
FIGURA 3 – USINA HIDRELÉTRICA DE ITAIPU, NA DIVISA ENTRE BRASIL E PARAGUAI 
- DISFUNÇÕES AMBIENTAIS EM FUNÇÃO TANTO DA CONSTRUÇÃO QUANTO DA 
NECESSIDADE DE REPRESAR ÁGUA 
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Como fontes renováveis para a obtenção de energia, pode-se citar a biomassa, 
a energia eólica, a energia solar e a energia nuclear. Essas são algumas fontes alternativas 
que podem gerar a energia elétrica, que é uma energia secundária (obtida a partir de fontes 
de energia primária). Atualmente, a energia elétrica é a energia mais utilizada em todo o 
mundo para as mais diversas finalidades, tanto em escala doméstica quanto industrial.
ATENCAO
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
6
A energia nuclear, apesar de ser considerada limpa pela baixa emissão de 
CO2 e demais gases que contribuem para o efeito estufa, possui grande rejeição, 
já que pode provocar impactos socioambientais severos ao longo da cadeia 
produtiva do urânio. Além disso, há um trauma relacionado com os grandes 
desastres das usinas de Chernobil e Fukushima, por exemplo.
Há um movimento muito grande, na atualidade, em favor de práticas 
renováveis de obtenção de energia que possam ser economicamente viáveis e 
não prejudiciais ao meio ambiente. A energia solar, por exemplo, obtida a partir 
de células fotovoltaicas e armazenada em forma de baterias, já é amplamente 
utilizada nos Estados Unidos e na Europa. No Brasil, a abundância dos ventos 
faz com que a energia eólica ganhe muito espaço. A utilização de biomassa, isto 
é, de fontes orgânicas que fazem a transformação da energia solar em energia 
química e, então, produzem combustíveis, como o biodiesel e o etanol, também 
tem ganhado muito espaço nos últimos anos. Entretanto, a transição é muito 
lenta, principalmente, nas cidades, nas quais os meios de transporte ainda são, em 
esmagadora maioria, alimentados por meio de derivados do petróleo. É preciso 
uma total renovação de frota para que se altere a fonte da energia.
Uma pilha também é uma forma de obtenção de eletricidade a partir 
de processos químicos. Embora, fisicamente, sejam tratadas como sinônimos, 
popularmente, pilhas são dispositivos de formato cilíndrico, e baterias são as de 
carro (chumbo-ácido) e as de equipamentos eletrônicos, como telefones celulares. 
No caso de pilhas comuns, os eletrodos são, normalmente, um pino central de 
carvão e um invólucro de zinco, e o eletrólito é uma pasta de cloreto de amônio. 
Já as pilhas alcalinas possuem, geralmente, eletrodos à base de aço revestido em 
níquel e zinco, tendo, como eletrólito, uma solução de hidróxido de potássio. Nos 
dois casos, podem, ainda, ser adicionados mercúrio, cádmio, índio e/ou chumbo, 
com o intuito de diminuir a corrosão do zinco, além de aumentar a eficiência.
O acidente nuclear de Chernobil, ocorrido na cidade ucraniana de mesmo nome, 
em 1986, deu-se a partir de uma explosão no interior da usina nuclear. A partir disso, grandes 
quantidades de partículas radioativas foram lançadas na atmosfera, espalhando-se por boa 
parte do território da antiga União Soviética e Europa Ocidental. Foi o pior acidente nuclear 
já registrado e, nos mais de 30 anos que o separam da atualidade, mais de 100 mil pessoas já 
foram contaminadas pela radiação, adquirindo doenças ou morrendo em decorrência dela.
O acidente de Fukushima aconteceu a partir de um terremoto que atingiu o Japão, em 
2011, ocasionando o derretimento de três reatores nucleares, contaminando o solo, os 
lençóis freáticos e o oceano. Até hoje, não se tem uma estimativa segura da extensão da 
contaminação e do número de vítimas. Esses dois acidentes são os únicos da história com 
classificação 7 — a máxima — na Escala de Acidentes Nucleares.
IMPORTANT
E
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO URBANA, MEIO AMBIENTE E ENERGIA
7
As baterias de celular ou pilhas recarregáveis possuem um princípio 
de funcionamento semelhante ao da bateria usada nos carros, o que permite a 
recarga por várias vezes. Os eletrodos são, normalmente, de níquel e de cádmio, 
e, o eletrólito de hidróxido, de potássio.
Por apresentar metais na composição e outros componentes potencialmente 
tóxicos, além da destinação final difícil e onerosa, o descarte de pilhas e baterias 
mereceu legislação específica. Deve haver o descarte seletivo obrigatório por parte 
dos consumidores e a coleta, disposição e reciclagem por parte dos fabricantes e/
ou importadores. A legislação estabelece, ainda, limites máximos para a utilização 
de alguns metais, como mercúrio e cádmio, na composição de pilhas e de baterias 
chumbo-ácido.
As células a combustível também são formas químicas de obtenção de 
energia. Essencialmente, elas são compostas de um ânodo, que é seu terminal 
negativo, um cátodo, um eletrólito e um catalisador. O combustível dessas células, 
normalmente, é o gás hidrogênio, embora outros, como o metanol, também 
possam ser usados. No eletrólito, é comum o uso de uma membrana de troca 
de prótons, que é livremente atravessada por prótons e bloqueia a passagem 
dos elétrons. Quando o hidrogênio gasoso entra em contato com o catalisador, a 
sua molécula se dissocia, formando dois íons H+ e dois elétrons. Os prótons são 
conduzidos através da membrana até o cátodo, enquanto os elétrons são forçados 
a percorrer um circuito externo (gerando a eletricidade) para chegar ao cátodo. 
Simultaneamente, oxigênio molecular (O2), ou, até mesmo, ar, é comprimido pelo 
catalisador sobre o cátodo, formando dois átomos de oxigênio que atraem íons 
H+ através da membrana e, com os elétrons que percorreram o circuito externo, 
formam moléculas de água como gás de escape.
Como processos físicos de obtenção de eletricidade, destacam-se 
os geradores, as células fotovoltaicas e os cristais piezoelétricos. As células 
fotovoltaicas se baseiam no efeito fotoelétrico e são construídas a partir de 
placas conectadas de materiais semicondutores convenientemente dopados, 
por exemplo, com fósforo e boro, para que uma placa tenha tendência a doar 
elétrons e, a outra, tenha tendência a recebê-los, respectivamente. A luz, ao ser 
absorvida pelo semicondutor, pode fornecer energia aos elétrons do eletrodo 
doador em quantidade suficiente para que eles se movam livremente pelo 
material em direção ao receptor, gerando, dessa forma, uma corrente elétrica. A 
luz, normalmente, utilizada para fazer funcionar as células fotovoltaicas, é a do 
sol e, por essa razão, tais dispositivos também são chamados de células solares. 
A eficiência da conversão de energia luminosa em elétrica é baixa, limitando-se, 
atualmente, a cerca de 30%. Além disso, o alto custo das placas semicondutoras 
ainda dificulta a aplicação, em grande escala, das células solares. Atualmente, a 
fotoeletricidade é largamente empregada em dispositivos eletrônicos de baixo 
consumo de energia, como calculadoras e relógios.
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
8
Calcula-se que, no mundo inteiro, haja uma potência instalada de quase 
8 GW em “usinas” fotovoltaicas, sendo metade na Alemanha. Uma das maiores 
usinas fotovoltaicas em operação no mundo fica em Portugal, e tem capacidade 
de gerar 11 MW. No Brasil, há uma única central fotovoltaica,de 20,5 kW, em 
Nova Mamoré, Rondônia. Há, ainda, no país, aplicações da fotoeletricidade para 
bombeamento de água para irrigação, radares em estradas, além de projetos-
piloto de iluminação pública, eletrificação de escolas, postos de saúde e de 
dessalinização de água. Muitos são sistemas ainda experimentais, adotados, 
em geral, em comunidades rurais e/ou isoladas, nas quais o acesso aos meios 
convencionais de geração de energia elétrica é muito difícil.
Os cristais piezoelétricos podem, também, ser empregados como geradores 
de eletricidade. Alguns materiais cristalinos, sendo, o mais comum deles, o 
quartzo, possuem a propriedade de produzir eletricidade quando submetidos à 
pressão, a piezo-eletricidade. Pelos custos envolvidos e pela dificuldade de se 
gerarem grandes correntes, essa forma de geração encontra aplicação limitada, 
por exemplo, em componentes eletrônicos e microfones.
A forma mais comum para geração de grandes quantidades de energia 
elétrica, suficientes para abastecer fábricas ou cidades, é, sem dúvida, o gerador 
elétrico. Esse tipo de gerador é uma aplicação prática do fenômeno da indução 
magnética, baseado no princípio de que a variação do campo magnético agindo 
sobre um material condutor gera o movimento ordenado dos seus elétrons livres. 
Ligando-se as extremidades do condutor a um circuito externo, tem-se uma 
corrente elétrica percorrendo o circuito. A variação do campo magnético pode 
ocorrer quando um ímã é movimentado nas vizinhanças de um fio ou quando o 
ímã é mantido fixo e o condutor é movimentado.
A seguir, estudaremos a relação da energia com o desenvolvimento e a 
modernização dos centros urbanos.
3 ENERGIA E CIDADE
A eletricidade é muito importante no processo de evolução das sociedades, 
não só impulsionando a industrialização, mas, também, alterando a estrutura 
urbana, por meio de sistemas de iluminação, transportes, aparelhos domésticos 
etc. O uso de energia elétrica impulsionou a urbanização, promovendo diversas 
mudanças. As atividades, antes mediadas pelo dia e pela noite, agora, podem se 
estender por mais tempo.
Há alguns fatores cruciais que fazem com que a energia gerada chegue aos 
consumidores. O primeiro é a maneira de transmiti-la. Com o início da utilização 
da energia elétrica, foi necessário o planejamento de uma estrutura de linhas de 
transmissão dentro das cidades, de modo que a energia chegue para todas as 
residências e indústrias. Todos conhecemos os fios elétricos, que, de maneira a 
facilitar a sua instalação, são externos, mas também podem ser subterrâneos. 
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO URBANA, MEIO AMBIENTE E ENERGIA
9
Além disso, é necessário construir subestações em pontos estratégicos da cidade, 
nos quais transformadores adaptam a tensão chegada da usina, para que possa 
ser consumida.
FIGURA 4 – SUBESTAÇÃO DE ENERGIA - EQUIPAMENTO COMUM E NECESSÁRIO NAS CIDADES
FONTE: O autor
A Revolução Industrial foi um marco no desenvolvimento das cidades. 
Impulsionada, também, pela energia elétrica, durante a Revolução, as máquinas 
passaram a substituir a força humana e dos animais e a liberar o tempo do ser 
humano para a sua função intelectual, inclusive, a de inventar novos aparelhos 
que facilitassem o seu próprio cotidiano.
O advento do automóvel e de aparelhos eletrodomésticos mudou 
completamente a rotina das pessoas, o que também refletiu no desenvolvimento 
urbano.
É possível concluir que, quanto mais um país investe no setor energético, 
mais ele se desenvolve, já que a utilização de energia está intimamente ligada com 
a evolução da sociedade por meio da urbanização, das transições demográficas 
e dos sistemas de governo. Há uma diferença brutal entre o consumo de energia 
dos países pobres e dos mais ricos e que a escala da economia de um país pode 
ser medida pelo consumo energético.
Com o aumento da produção industrial, foi necessário, para escoar 
a produção, implementar melhores soluções de transporte, incentivando a 
construção de estradas, aeroportos, ferrovias e rotas aquáticas. Isso fez com que a 
mobilidade passasse por um grande avanço.
O aumento da produtividade gerou a invenção de novos setores da 
indústria da sociedade, aqueles que não apenas se dedicam a sanar as necessidades 
básicas do ser humano, mas, também, proporcionam o aumento da qualidade de 
vida por meio de equipamentos de lazer e de prazer humanos. Nos países em 
que a industrialização foi mais evidente, como Europa e Estados Unidos, esses 
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
10
processos ocorreram de forma mais equilibrada em todos os setores, gerando 
menos desigualdade social. O consumo energético possibilitou a construção 
de cidades maiores, com infindáveis alternativas de moradia, trabalho, lazer e 
qualidade de vida para os seus habitantes.
Estamos habituados a conviver com a eletricidade em atividades 
corriqueiras, por meio de iluminação e climatização artificiais, abertura e 
fechamento de portas, sistemas de segurança, computadores, semáforos, estações 
de tratamento de esgoto, equipamentos hospitalares, gadgets domésticos, 
todos impulsionados pela abundância de energia. Entretanto, com o aumento 
populacional, principalmente, nos grandes centros, a demanda energética 
também sofreu severa expansão. Em meados do século XX, acompanhamos o 
boom dos equipamentos eletroeletrônicos, e, com a abundância dos combustíveis 
fósseis, construímos cidades que chegam a desperdiçar a energia produzida.
Atualmente, lidamos, de maneira natural, com os frequentes blecautes 
ocorridos nas grandes cidades, os conflitos gerados pelo controle da extração de 
petróleo e produção dos seus derivados e o aumento do custo de vida gerado pelo 
aumento do valor da energia e dos combustíveis. É chegada a hora de repensar no 
nosso consumo energético e na maneira como captamos e distribuímos essa energia.
4 AS FONTES RENOVÁVEIS DE GERAÇÃO DE ENERGIA
Conforme vimos, a captação e a distribuição de energia e de combustíveis, 
na atualidade, dão-se, majoritariamente, por meio de sistemas não renováveis, 
como o petróleo e as termelétricas. Muito da energia elétrica vem, também, das 
hidrelétricas, que, apesar de serem consideradas fontes limpas, produzem muitos 
danos ao meio ambiente.
O mundo todo passa por um momento de conscientização para a redução 
da emissão de gases que colaboram com o efeito estufa e o superaquecimento da 
Terra, assim como para a utilização de fontes renováveis de geração de energia. 
O Brasil, com o seu amplo território e os seus grandes ventos, tem um grande 
potencial de geração de energia eólica e já começou a produzi-la.
Edifícios que possuem desperdício energético, por exemplo, são aqueles que, por 
não serem adaptados ao local, produzem microclimas que exigem o total condicionamento 
dos seus espaços internos. Plantas baixas mal projetadas exigem a constante iluminação 
artificial, mesmo nos períodos mais iluminados do dia. Também deixamos de captar a luz 
solar por ainda não termos desenvolvido os equipamentos de captação dessa energia em 
larga escala para todos os níveis sociais.
NOTA
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO URBANA, MEIO AMBIENTE E ENERGIA
11
A energia eólica se caracteriza pelo aproveitamento da energia cinética 
dos ventos para transformá-la em energia elétrica. A primeira turbina eólica 
conectada à rede de energia elétrica foi instalada em 1976, na Dinamarca. As 
turbinas eólicas precisam ser instaladas em locais com grande incidência de 
ventos, comumente, em faixas litorâneas. As turbinas precisam se conectar com as 
redes de distribuição elétrica. Tal fato, com o ruído das turbinas e as interferências 
eletromagnéticas do material utilizado para a sua fabricação, são os principais 
pontos negativos desse sistema. É uma energia completamente renovável, e os 
custos para a sua instalação caem ano após ano. O Brasil ainda está muito aquém 
da produção de países desenvolvidos, como Estados Unidos e Alemanha, mas 
tem recebido incentivos para aumentá-la.
FIGURA 5 – TURBINAS DE GERAÇÃO DEENERGIA EÓLICA
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Os problemas ambientais causados pelos geradores eólicos são mínimos 
quando comparados com os provocados por outras formas de obtenção de 
eletricidade. Os mais graves são a poluição visual, os acidentes com aves e a 
geração de ruídos e de interferências.
Uma grande vantagem da energia eólica é que, assim como a hidráulica 
e a solar, não há consumo de combustível. A manutenção dos equipamentos é 
considerada barata, porém, a sua instalação e a produção de eletricidade são 
caras. A Tabela 6.5 apresenta os custos de produção de várias formas de obtenção 
de energia elétrica, segundo a ANEEL.
Considera-se que, para que uma usina eólica seja técnica e comercialmente 
viável, ela deve ser instalada em regiões de ventos superiores a 7 m/s, o que 
representa uma potência de 500 W/m2. A 50 m de altura, essas condições de 
vento só ocorrem em 13% da superfície terrestre, e, ainda assim, esses ventos não 
são constantes. Em função disso, os que criticam a energia eólica se apoiam no 
fato de que a usina está sujeita a ventos viáveis somente em parte do período de 
operação. Outro problema é que as regiões onde ocorrem os ventos ideais podem 
ser áreas densamente povoadas, industrializadas, montanhosas etc.
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
12
As turbinas eólicas devem ser produzidas com desenho aerodinâmico, 
visando à máxima força resultante para empurrar as suas pás para cima. São, 
normalmente, construídas com um número pequeno de pás (geralmente, 3), para 
facilitar o escoamento do vento. Elas devem, ainda, estar acopladas a sensores de 
vento e a controladores de giro para se adaptar a eventuais variações. A distância 
do eixo de rotação à ponta das pás, o raio do rotor, pode chegar a 60 m, e cada 
turbina, em uma usina eólica, está, em média, a 50 m do solo, quando instalada 
no litoral, e, a 70 m, no interior. Essas medidas estão aumentando ao longo do 
tempo, o que, muitas vezes, viabiliza a colocação de um aerogerador em local 
anteriormente não indicado. O diâmetro do rotor, D, determina a distância com 
que uma turbina pode ser instalada em relação a uma outra, sem que a primeira 
atrapalhe o rendimento da segunda. Recomenda-se que duas turbinas não sejam 
instaladas paralelamente, e sim que a separação entre elas seja de, no mínimo, 
cinco diâmetros de distância lateral e 10 diâmetros de distância longitudinal.
Outra forma renovável de captação de energia são as placas solares. Os 
painéis compostos por células fotovoltaicas captam a luz solar e a transformam 
em energia elétrica, que, então, é armazenada em baterias ou conectada ao sistema 
local de abastecimento de energia. Apesar de ainda possuírem preço elevado no 
Brasil, têm sido utilizadas cada vez mais, já que temos uma ampla capacidade de 
captar a luz solar. Na Alemanha, após um programa de incentivo do governo, 
a maior parte da energia elétrica passou a ser produzida por meio de sistemas 
renováveis, principalmente, as placas fotovoltaicas, mesmo o país não estando 
nas condições mais favoráveis para a captação da luz solar.
FIGURA 6 – CASAS COM PAINÉIS FOTOVOLTAICOS NA EUROPA
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
 
O grande desafio que temos é a adaptação dessas tecnologias — muito 
mais recentes do que as tradicionais — ao pleno funcionamento na rotina das 
cidades. O que se percebe, atualmente, é uma tentativa global de conciliar 
os interesses comerciais da produção de energia com a preservação do meio 
ambiente, sem prejudicar o consumo energético da população. Essa alternativa 
só será possível por meio da substituição dos sistemas de captação tradicionais, 
isto é, não renováveis, pelas alternativas mais sustentáveis.
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO URBANA, MEIO AMBIENTE E ENERGIA
13
Apesar das dificuldades para que a energia solar se torne uma fonte 
confiável e barata de energia, a sua conversão em calor poderia ser mais bem 
explorada com as tecnologias e os custos atuais. Pátios de secagem à luz solar são 
extremamente comuns em agroindústrias, onde coberturas de plástico protegem 
da chuva e funcionam como estufas. Fogões solares têm sido muito divulgados, 
principalmente, em regiões carentes. Versões rudimentares de dessalinizadores 
solares também têm sido utilizadas em áreas nas quais as águas subterrâneas 
costumam ter elevada concentração de sais. Na Califórnia (EUA), existe uma central 
termelétrica híbrida solar/gás de 354 MW, e espelhos parabólicos concentram a 
radiação sobre um tubo de cobre para vaporizar a água que circula por ele.
O aquecimento de água com coletores solares pode representar uma 
grande economia de eletricidade. Tais coletores são, normalmente, colocados nos 
tetos das casas, e placas captam a luz solar e aquecem a água em serpentinas de 
cobre. Esse sistema pode eliminar, ou, pelo menos, diminuir, a necessidade de 
aquecedores a gás e de chuveiros elétricos, somente com os quais se estima que 
o Brasil consuma 20 TWh por ano. Países, como Israel, Espanha, Coreia, Índia, 
China e Alemanha, possuem legislações que exigem que parte do aquecimento 
de água (30 a 70%) seja feita via energia solar.
A energia geotérmica se trata da energia produzida a partir do calor do 
interior da Terra, obtida, geralmente, em lugares do planeta (inexistentes no 
Brasil) onde existem falhas geológicas, ou rachaduras, que podem trazer, para a 
superfície, o calor de regiões a 2 ou até 3 km de profundidade. Os locais onde isso 
acontece são chamados de pontos quentes da Terra e, normalmente, ocorrem em 
fronteiras, entre placas tectônicas.
A energia geotérmica pode ser aproveitada a partir de sistemas 
hidrotérmicos, a partir dos quais a água circula por tubulações que chegam 
próximas às rochas quentes ou aproveitando água quente e/ou vapores, às vezes, 
com temperaturas superiores a 150ª C, que possam existir em rochas porosas ou 
lençóis freáticos. Dessa maneira, essa fonte de energia é considerada renovável, 
mas pode ser esgotada se a taxa de aproveitamento for superior à recarga natural 
ou artificial. Esse tipo de energia pode ser utilizado para fornecimento de água 
quente para residências e/ou aquecer ambientes, como na Hungria e na Islândia. 
Calcula-se que, no mundo inteiro, existam 15,5 GW instalados para obtenção de 
calor via energia geotérmica.
Para um aproveitamento termelétrico a partir dos pontos quentes, 
a eficiência do processo é considerada baixa. A principal razão disso é que as 
temperaturas máximas raramente ultrapassam 200º C (contra os cerca de 550 ºC, 
normalmente, atingidos em usinas termelétricas de combustíveis fósseis).
Calcula-se que o mundo possua cerca de 9 GWe em unidades geotérmicas 
de geração de eletricidade. A maior dessas unidades se encontra na Califórnia 
(EUA), com 1,2 GWe, aproveitando-se da profusão de gêiseres na região. Os 
gêiseres ocorrem quando a água fica retida em regiões profundas da terra, mas 
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
14
com ligações com a superfície. O calor do interior da Terra aquece essa água a 
temperaturas superiores ao seu ponto de ebulição. O aumento de pressão, quando 
a água ferve, faz com que o vapor atinja a superfície, podendo ser instalados 
conjuntos de turbinas/geradores. Uma limitação para o aproveitamento dos 
gêiseres é que eles não são contínuos, ou seja, a produção de energia é intermitente.
Além da própria construção do sistema de aproveitamento, outros problemas 
ambientais associados à energia geotérmica existem, como os minerais associados 
aos vapores (o que pode obrigar tratamento específico para evitar incrustações em 
tubulações) e a eventual emanação de gás sulfídrico e dióxido de carbono.
O Brasil possui um clima tropical e é farto de rios, ventos e luz solar. 
Em 2016, mais de 90% da energia produzida no país era proveniente de fontes 
renováveis. Entretanto, quase 65% dela é produzida por meio das usinas 
hidrelétricas. Apesar de ter havido um crescimento de, aproximadamente,30% 
na produção de energia eólica entre 2015 e 2016, esse tipo de energia representa 
apenas 6,7% da energia produzida no Brasil. A biomassa representa 9,3%, a 
energia solar, apenas 0,02%, e a energia nuclear representa 1,3% (BRASIL, 2018). 
Atualmente, os três principais estados produtores de energias renováveis limpas 
do Brasil são Minas Gerais, Ceará e Rio Grande do Sul.
A capital de Minas Gerais, Belo Horizonte, pode ser considerada um 
grande exemplo brasileiro de cidade sustentável. Além de diversos programas 
para a redução da emissão de gases poluentes, a cidade é referência na produção 
de energia elétrica proveniente da luz solar. Hoje em dia, mais de três mil edifícios 
(residenciais, comerciais, públicos, hospitais, clubes etc.) são dotados de placas 
fotovoltaicas, que, juntos, reduzem 22 mil toneladas anuais da emissão de gases 
nocivos, por utilizarem uma fonte limpa e renovável de produção de energia. O 
estádio Mineirão, por exemplo, possui uma usina de energia solar fotovoltaica na 
sua cobertura. A totalidade da energia elétrica consumida no estádio é produzida 
por meio delas, e o excedente é cedido para a companhia de distribuição, que 
chega a alimentar mais de 1.200 residências. Essa quantidade de energia excedente, 
de acordo com os programas de incentivo à geração de energia, é creditada ao 
estádio, que pode consumir nos momentos em que produz menor quantidade.
TÓPICO 1 — EVOLUÇÃO URBANA, MEIO AMBIENTE E ENERGIA
15
FIGURA 7 – ESTÁDIO MINEIRÃO COM USINA DE ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA
FONTE: O autor
O Brasil ainda está aquém da sua capacidade de produção de energia 
renovável limpa. Apesar disso, possuímos as condições climáticas ideais para tal, e 
o incentivo para a produção é crescente a partir tanto dos órgãos públicos quanto 
da própria população, cada dia mais conscientizada com a preservação ambiental. 
As referências dos países desenvolvidos são inspiradoras para que possamos fazer 
o mesmo. Certamente, estamos no caminho certo.
16
Neste tópico, você aprendeu que:
• A busca por energia vem desde os primórdios da humanidade.
• A invenção da máquina a vapor revolucionou a indústria mundial.
• O uso de energia elétrica impulsionou a urbanização, promovendo diversas 
mudanças.
• O desenvolvimento de um país está diretamente ligado ao investimento no 
setor energético.
• A evolução dos sistemas de geração de energia pode transformar a vida do 
homem dentro e fora das grandes cidades nas próximas décadas.
RESUMO DO TÓPICO 1
17
1 A história do desenvolvimento energético pode ser confundida com 
a própria história do homem. O fogo exerceu uma importância muito 
grande no período paleolítico, já que permitia, ao ser humano, aquecer-
se, alimentar-se e iluminar os períodos escuros. Quais foram as principais 
características, já no período neolítico, que fizeram com que o homem 
deixasse de ser nômade para se tornar sedentário?
a) ( ) Prática de desmatamento, caça e fabricação de potes.
b) ( ) Armazenamento de energia excedente, domesticação dos animais e 
desenvolvimento da agricultura.
c) ( ) Prática da caça, desenvolvimento da agricultura e crescente aquecimento 
global.
d) ( ) Armazenamento da energia excedente, crescente aquecimento global e 
desenvolvimento da agricultura.
e) ( ) Desenvolvimento da agricultura, prática de desmatamento e construção 
de abrigos.
2 A Revolução Industrial foi a transição da Europa para novos processos de 
manufatura a partir do fim do século XVIII. Sob o ponto de vista da energia, 
o que foi crucial para alavancar a Revolução Industrial?
a) ( ) A utilização de carvão mineral fóssil nas máquinas a vapor.
b) ( ) A descoberta da energia eólica.
c) ( ) A utilização de petróleo nas máquinas a vapor.
d) ( ) O incentivo à energia nuclear.
e) ( ) A invenção das placas fotovoltaicas.
3 O advento da energia elétrica e da indústria automotiva mudou muito a 
rotina da sociedade, liberando o tempo do ser humano para a sua função 
intelectual. Afirma-se que a escala da economia de um país pode ser medida 
pelo seu consumo energético. Por quê?
a) ( ) Porque os países pobres investem muito em transporte e os países 
ricos em indústria. Essa característica acaba fazendo diferença no PIB 
dos países e faz os países ricos gastarem mais energia.
b) ( ) Porque países pobres desenvolvem a agricultura e os ricos possuem 
mais lazer, incentivando o turismo local.
c) ( ) Porque países ricos produzem e consomem mais energia, desenvolvendo 
a indústria e os transportes. Assim, libera-se a função intelectual da sua 
sociedade, que retroalimenta a indústria com inovações, produzindo e 
consumindo ainda mais energia.
d) ( ) Porque os países ricos mecanizam a agricultura e liberam o tempo de 
sua sociedade para as atividades intelectuais.
e) ( ) Porque os países pobres não usam energia renovável, assim, investem 
muito tempo extraindo os combustíveis fósseis, como carvão mineral e 
petróleo.
AUTOATIVIDADE
18
4 As chamadas "fontes limpas de energia" não oferecem riscos para a 
população e não poluem o meio ambiente com as suas liberações gasosas, 
não contribuindo, portanto, para o efeito estufa e para o superaquecimento 
do planeta. Cite as duas fontes totalmente limpas de energia mais difundidas 
na atualidade.
a) ( ) Petróleo e eólica.
b) ( ) Hidrelética e solar.
c) ( ) Solar e nuclear.
d) ( ) Solar e eólica.
e) ( ) Eólica e hidrelétrica.
5 A biomassa, energia muito sustentável, produzida a partir de matéria orgânica, 
tem ganhado muito espaço nos últimos anos em diversos lugares do mundo, 
dentre eles, no Brasil. Como pode ser resumido esse tipo de energia?
a) ( ) É proveniente da matéria orgânica dos animais. O gás oriundo da 
decomposição dessa matéria é armazenado e encanado, conforme as 
necessidades das cidades.
b) ( ) Um misto de energia mecânica proveniente dos animais com energia 
solar da biosfera, produzindo resíduos orgânicos que produzem 
combustíveis derivados do petróleo.
c) ( ) Composta por matéria orgânica de origem vegetal ou animal obtida 
por meio da decomposição de uma variedade de recursos, como 
madeira, resíduos agrícolas, como da cana-de-açúcar e até do lixo. A 
decomposição da biomassa produz energia química e, a partir daí, 
combustíveis, como o biodiesel e o etanol.
d) ( ) Um misto de energia solar com eólica, produzida nos canaviais. Pode 
ser utilizada na produção de açúcar, sendo combustível para as suas 
máquinas de extração do suco de cana.
e) ( ) Composta por matéria orgânica obtida por meio da decomposição 
apenas de recursos vegetais, como a cana-de-açúcar. A decomposição 
da biomassa produz energia química e, a partir daí, combustíveis, 
como o biodiesel e o etanol.
6 Assinale a alternativa CORRETA:
I- A energia hidrelétrica é a energia elétrica obtida por meio do 
aproveitamento do potencial hidráulico de um rio. Para que esse processo 
seja realizado, é necessária a construção de usinas em rios que possuam 
elevado volume de água e que apresentem desníveis no seu curso.
II- Por ser uma fonte de energia renovável e não emitir poluentes, a energia 
hidrelétrica está isenta de impactos ambientais e sociais.
III- Normalmente, as usinas hidrelétricas são construídas em locais distantes 
dos centros consumidores, o que diminui os valores do transporte de 
energia, que é transmitida por fios até as cidades.
19
IV- Apesar de ser uma fonte limpa de energia, apenas 18% da energia 
mundial é produzida pelas hidrelétricas, pois a maioria dos países não 
tem as condições naturais necessárias para a construção de usinas.
a) ( ) Todas as alternativas estão corretas.
b) ( ) Apenas as alternativas I e II estão corretas.
c) ( ) Apenas as alternativas II e III estão corretas.
d) ( ) Todas as alternativas estão incorretas.
e) ( ) Apenas as alternativas I e IV estão corretas.
7 O aproveitamento energético da luz solar está cada vez mais presente nas 
discussões ambientais que tratam da utilização de fontes renováveis e 
não poluentes,porém, o alto custo de fabricação e de instalação de placas 
fotovoltaicas ainda impede que a energia solar seja amplamente usada no 
planeta. Considerando o exposto, é CORRETO afirmar:
 
a) ( ) A energia solar é limpa e renovável, apresentando muitas vantagens 
para o meio ambiente e a saúde das pessoas, pois não há emissão de 
gases poluentes nem geração de resíduos. 
b) ( ) As formas de armazenamento da energia solar são tão eficientes quanto 
as adotadas para os combustíveis fósseis e a energia hidrelétrica. 
c) ( ) Em uma cidade com elevados índices de poluição, as placas para a 
captação de energia solar têm o mesmo rendimento do que as instaladas 
em locais com baixos índices de poluição. 
d) ( ) Uma das vantagens da captação de energia solar é a sua alta eficiência 
para a conversão de energia, não sendo necessário o uso de grandes 
áreas para a instalação das placas fotovoltaicas. 
e) ( ) O sistema de captação de energia solar apresenta alto custo de obtenção. 
Assim, em países, como o Brasil, essa é uma desvantagem. Os países 
que mais utilizam energia solar são Japão, Alemanha e Estados Unidos. 
20
21
TÓPICO 2 — 
UNIDADE 1
SISTEMAS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
1 INTRODUÇÃO
Os diversos métodos e tecnologias utilizados na produção e no consumo 
de energia estão fortemente associados à evolução histórica do desenvolvimento 
econômico da humanidade e às consequências sociais e ambientais.
Um sistema de produção de energia comporta um conjunto de atividades, 
que iniciam na produção da energia e progridem para demais etapas necessárias 
para que ela chegue ao consumidor final, formando, assim, uma cadeia.
Todas as formas de energia apresentam vantagens e desvantagens, que 
podem ser econômicas e/ou ambientais. Por isso, é necessário que os profissionais 
responsáveis pela produção de energia estejam atentos e aptos a avaliar qual é a 
fonte mais adequada para determinado fim.
Neste texto, você vai estudar os sistemas de produção de energia, os 
diferentes métodos e fontes de energia, renováveis e não renováveis, bem como 
entender as cadeias enérgicas no âmbito nacional.
2 SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA E MÉTODOS 
UTILIZADOS
As fontes que não se esgotam são chamadas de renováveis. Algumas delas 
são fontes permanentes e contínuas, como o Sol, o vento, a água e o calor da terra; 
outras, como a biomassa, podem se renovar.
Já as fontes de energia não renováveis, como o petróleo, o carvão mineral, 
o gás natural e o urânio (usado nas usinas nucleares), podem se esgotar. São 
reservas formadas durante milhões de anos pela decomposição natural de matéria 
orgânica e não podem ser repostas pela ação do homem.
As fontes de energia renováveis tendem a ser formas mais limpas de 
produção de eletricidade. As considerações econômicas, como a disponibilidade de 
recursos naturais e a viabilidade de exploração, sempre influenciaram na formação 
das bases energéticas dos países. No Brasil, a abundância de recursos hídricos foi 
significativa para a formação de um sistema predominantemente hidráulico.
22
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
2.1 ENERGIA HIDRÁULICA
É a energia gerada a partir de uma fonte contínua de movimento de água. 
A força da queda da água é utilizada para movimentar turbinas que acionam um 
gerador elétrico. Para que isso ocorra, na construção de usinas hidrelétricas, são 
criados grandes reservatórios de água, inundando uma extensa área de terra, o 
que pode provocar profundas alterações no ecossistema, como a destruição da 
fauna e da flora locais. Conforme o tipo de relevo e da região onde se encontra 
o empreendimento, as hidrelétricas podem, também, ocasionar o alagamento de 
terras e o deslocamento de populações ribeirinhas. A usina de fio d’água é um outro 
tipo de usina hidrelétrica, que opera sem a necessidade de grandes reservatórios. 
Segue um esquema simplificado de geração de energia hidráulica.
FIGURA 8 – ESQUEMA SIMPLIFICADO DE GERAÇÃO DE ENERGIA HIDRÁULICA
FONTE: Adaptada de Reis (2011)
A abundância de recursos hídricos faz com que a utilização de energia 
hidráulica na geração de eletricidade ocorra de forma significativa em alguns países, 
como é o caso do Brasil, onde, atualmente, mais de 85% da energia elétrica é gerada 
com esse tipo de usina. Em 2009, a capacidade instalada em usinas hidrelétricas era 
de 78,2 GW (REIS, 2011).
A hidreletricidade era considerada uma forma de energia não poluente, mas 
se sabe que a decomposição da vegetação submersa gera gases, como o metano, o 
gás carbônico e o óxido nitroso, que causam mudanças no clima da Terra.
Atualmente, a questão ambiental é de extrema relevância no planejamento 
energético dos países. A Alemanha estabeleceu um plano de desativação de todo o seu 
sistema energético nuclear devido aos impactos sobre o meio ambiente.
NOTA
TÓPICO 2 — SISTEMAS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
23
Vale lembrar que, das emissões de CO2 (gás carbônico) e CH4 (metano) de 
uma barragem, uma parte ocorre de forma natural (carga orgânica transportada 
pelos afluentes da barragem que, naturalmente, decompõem-se, emitindo CO2 e 
CH4) e a outra é antrópica, ou seja, de interferência humana, como as emissões 
provenientes do esgoto doméstico despejado no reservatório, além das emissões 
decorrentes da biomassa inundada pela barragem da hidrelétrica.
Ainda assim, as usinas hidrelétricas são consideradas menos prejudiciais do 
que as termelétricas, que emitem outros gases tóxicos, como o dióxido de enxofre 
e o de nitrogênio, além de material particulado (poeira e fumaça resultantes da 
queima de combustíveis fósseis, especialmente, das termelétricas movidas a óleo 
combustível).
Os sistemas de energia hidráulicos estão voltados, basicamente, para a 
geração de eletricidade. Os seus métodos envolvem grandes hidrelétricas, pequenas 
centrais hidrelétricas, mini e microcentrais hidrelétricas. Veja, no esquema a seguir, 
como se dá a cadeia de atividades relacionada à geração de eletricidade por meio 
de recursos hídricos.
FIGURA 9 – CADEIA DA PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A PARTIR DE HIDRELÉTRICAS
FONTE: Adaptada de Reis (2016)
2.2 ENERGIA TERMELÉTRICA
A energia térmica ou calorífica se origina da combustão de diversos 
materiais, como carvão, petróleo, gás natural, outras fontes não renováveis e 
biomassa (lenha, bagaço de cana etc.), que é uma fonte renovável, podendo ser 
convertida em energia mecânica e eletricidade por meio de equipamentos, como 
caldeiras a vapor e turbinas a gás. Após a geração de eletricidade, o calor que sobra 
pode, ainda, ser aproveitado em outros processos, principalmente, na indústria. 
Usinas de cogeração é o nome dado às usinas que produzem, ao mesmo tempo, 
calor e eletricidade. Há diferentes métodos utilizados para a geração de energia 
térmica, e eles envolvem diferentes combustíveis:
• Gás natural: reservas de gás natural foram formadas há milhões de anos com 
a sedimentação do plâncton. A sua combustão libera óxido de nitrogênio 
e dióxido de carbono. Depois de tratado e processado, o gás natural é 
amplamente utilizado em indústrias, no comércio, em residências e em 
veículos. Em países de clima frio, é muito utilizado no aquecimento ambiental. 
Já no Brasil, seus usos residencial e comercial são feitos na cocção de alimentos 
e no aquecimento de água (REIS, 2011).
24
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
• Petróleo: o petróleo, que se formou durante milhões de anos pelas 
transformações químicas de materiais orgânicos, como os plânctons, a partir 
da queima dos seus derivados, também pode operar termelétricas. Contudo, 
os derivados do petróleo (gasolina, óleo combustível, óleo diesel etc.), 
quando queimados, produzem gases contaminantes, como monóxido de 
carbono, óxidos de nitrogênio e dióxido de carbono, que poluem a atmosfera 
e contribuem para o aquecimento da Terra e para a formação de chuva ácida, 
dentre outros efeitos nocivos. O consumo de petróleo e dos seus derivados, no 
Brasil, está mais relacionado ao setorde transportes do que ao setor elétrico.
• Carvão mineral: é outro combustível muito usado em termelétricas. Também, 
formado há milhões de anos a partir de restos de plantas e animais, dos 
combustíveis não renováveis, esse é o que causa o maior impacto ambiental. 
A sua combustão, além de liberar dióxido de carbono, que contribui para o 
aumento do efeito estufa, emite grandes quantidades de óxidos de nitrogênio 
e de enxofre, que provocam acidificação (chuva ácida), e podem agravar 
doenças pulmonares, cardiovasculares e renais nas populações próximas.
A abundância de outros recursos naturais disponíveis no Brasil, 
principalmente, no que diz respeito à geração de energia elétrica, faz com que a 
utilização do carvão mineral seja limitada, em consequência, também, da sua baixa 
qualidade, com teor calorífico baixo e alto teor de enxofre.
• Biomassa: é uma fonte renovável formada por matéria de origem orgânica 
que pode ser usada como combustível em usinas termelétricas. Um exemplo 
de biomassa é o bagaço da cana.
Veja, no esquema a seguir, como se dá a cadeia de atividades relacionada à 
geração de energia elétrica e energia térmica por meio da biomassa.
Segundo os dados da Agência Internacional de Energia, a produção global 
de carvão caiu significativamente em 2016, enquanto o comércio global de gás natural 
aumentou. A produção de carvão caiu fortemente na China, em 2016, em cerca de 320 
milhões de toneladas, ou 9% A produção também caiu em outros lugares, como nos EUA 
e na Austrália, levando a uma queda da produção global em 458 milhões de toneladas 
(INTERNATIONAL ENERGY AGENCY, 2017).
NOTA
TÓPICO 2 — SISTEMAS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
25
FIGURA 10 – PROCESSOS BIOLÓGICOS PARA GERAÇÃO DE ENERGIA
FONTE: Adaptada de Reis (2016)
2.3 ENERGIA NUCLEAR
Por uma reação denominada fissão nuclear, a energia é liberada no 
reator nuclear. Os núcleos dos átomos são bombardeados uns contra os outros, 
provocando o rompimento dos núcleos e a liberação de energia, gerando radiação 
e calor, o que transforma a água em vapor. A pressão resultante desse processo é 
usada para produzir eletricidade.
O urânio, um metal pesado radioativo, é a matéria-prima empregada 
na produção de energia nuclear. Esse tipo de produção de energia gera muitas 
discussões, seja pelos problemas de contaminação resultantes da extração do 
urânio ou pelas dificuldades de eliminação de dejetos radioativos. Além disso, 
assim como em outros tipos de usinas termelétricas, a água empregada nos 
sistemas de refrigeração, quando lançada em rios ou em mares, por exemplo, 
aumenta a temperatura e prejudica os seres vivos locais. No caso das usinas 
nucleares do Brasil, o rejeito de calor é lançado ao mar.
Exemplo 1:
As usinas nucleares também estão sujeitas a acidentes, como aconteceu 
nas usinas de Three Miles Island, nos EUA, em 1979, e em Chernobyl, na Ucrânia, 
em 1986.
O vazamento de radiação tem o poder de provocar alterações genéticas 
e doenças, como câncer, por várias gerações, além de danos incalculáveis ao 
meio ambiente. Vários países da Europa foram afetados pelas consequências do 
vazamento radioativo de um reator em Chernobyl, e toda a área da usina segue 
isolada até hoje.
2.4 ENERGIA EÓLICA
É a energia produzida a partir da força dos ventos. A força do vento é 
captada nos aerogeradores por hélices ligadas a uma turbina que aciona um 
gerador elétrico. Essa fonte é abundante, limpa e renovável, podendo ser explorada 
em muitos lugares.
26
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
Ela é utilizada desde os anos 1970 para fins comerciais, em decorrência da 
crise do petróleo no mundo, inicialmente, pelos Estados Unidos e alguns países da 
Europa, na busca de diminuir a dependência do petróleo e do carvão.
No Brasil, o potencial de aproveitamento da energia eólica é de 143.000 
megawatts. Os estados que apresentam os potenciais mais promissores são Ceará 
e Rio Grande do Norte.
A seguir, veja, no esquema, como é formada a cadeia de atividades 
relacionada à geração de energia eólica.
Cada uma dessas máquinas é específica para uma faixa de potência e um 
determinado tipo de usina. A seguir, esses geradores serão apresentados.
FIGURA 11 – CADEIA DE GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA
FONTE: Adaptada de Reis (2016)
2.5 ENERGIA SOLAR
O sol é uma fonte de energia inesgotável. Muitas fontes de energia 
renováveis derivam do sol, com o seu uso direto, para fins de aquecimento ou de 
geração de eletricidade, e indiretamente, como é o caso da energia dos ventos, das 
águas, das plantas etc.
Com o uso de diversas tecnologias, a radiação solar pode ser convertida 
em energia útil. Usando concentradores solares feitos de espelhos facetados, é 
possível obter elevadas temperaturas, sendo utilizadas em processos térmicos ou 
na geração de eletricidade (REIS, 2011).
A cadeia de atividades da geração de energia solar é bem simples, mas a 
instalação dos equipamentos ainda tem um custo elevado.
TÓPICO 2 — SISTEMAS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
27
FIGURA 12 – GERAÇÃO, CADEIA DE APROVEITAMENTO DE ENERGIA SOLAR
FONTE: Adaptada de Reis (2016)
 
3 DIFERENÇAS ENTRE SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
Uma das formas de diferenciar os sistemas de produção de energia é quanto 
à condição de renovável ou não renovável.
A energia não renovável, ou esgotável, é aquela que é obtida a partir de 
fontes naturais que não são capazes de se regenerar, como:
• Petróleo
• Carvão
• Gás natural
 
A energia renovável é aquela que é obtida a partir de fontes naturais capazes 
de se regenerar, como:
• Energia da biomassa
• Energia hidráulica
• Energia solar
• Energia eólica
Os sistemas de produção, por meio de energias renováveis, apresentam as 
seguintes vantagens em relação às energias convencionais:
• São lançadas, anualmente, na atmosfera, toneladas de CO2 pelo consumo de 
energias convencionais, como petróleo, gás natural e carvão. O CO2 é o maior 
responsável pelo aumento do efeito estufa, fazendo a temperatura média 
global aumentar.
• O uso elevado das energias convencionais pode fazer elas se esgotarem mais 
rápido do que o tempo necessário para que a natureza as produza novamente. 
Já a produção de energia por métodos renováveis não se esgota.
28
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
• Com exceção da biomassa, que origina quantidades insignificantes de CO2, 
SO2 e N2O para a atmosfera, a produção de energia por métodos renováveis 
é mais limpa e não emite gases com efeito estufa.
• A produção local de energia por métodos renováveis contribui para reduzir a 
dependência energética relativa à importação do petróleo.
4 FONTES DE ENERGIA
A energia elétrica é a forma de energia mais usual e difundida em todo o 
mundo: pode ser gerada por meio de fontes e métodos variados de produção de 
energia. No entanto, mesmo antes da invenção da eletricidade, as civilizações já 
utilizavam outras fontes de energia, como na pré-história, quando a humanidade 
aprendeu a manipular o fogo, que passou a ser utilizado na iluminação e no 
aquecimento das suas moradias.
A eletricidade é utilizada como fonte energética para a iluminação, para 
o funcionamento de equipamentos e para o aquecimento e o resfriamento de 
ambientes. A sua criação possibilitou o avanço de novas tecnologias, como a da 
iluminação artificial e a do condicionamento de ar, que modificaram os hábitos 
culturais e, consequentemente, os projetos das edificações. Com isso, o conforto 
ambiental das edificações passou a ser transferido para essas novas tecnologias, 
o que gerou, também, o aumento considerável do consumo energético, causando 
impactos no meio ambiente (KELLER; VAIDYA, 2018).
FIGURA 13 – DIAGRAMA UNIFILAR DE UM SISTEMA ELÉTRICO
 FONTE: O autor
TÓPICO 2 — SISTEMAS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
29
O alto consumo energético pode gerar impactos ambientais das mais 
variadas formas. Por isso, uma das práticas sustentáveis utilizadas nos projetos 
de edificações é a busca por alternativas de redução do consumo energético. Alémdisso, a energia pode ser gerada por meio de fontes diversas, e cada uma delas 
pode produzir impactos ambientais distintos. Nesse sentido, além da redução do 
consumo energético, a sustentabilidade está relacionada com a forma de produção 
de energia e a fonte escolhida.
Existem dois tipos de fontes possíveis para a geração da energia a ser 
consumida em uma edificação: as fontes estão caracterizadas pela utilização, ou 
não, de recursos passíveis de renovação e, por isso, são denominadas de fontes 
renováveis e fontes não renováveis. A seguir, serão analisados, definidos e 
exemplificados esses dois tipos de fontes de energia.
4.1 AS FONTES RENOVÁVEIS
A fontes renováveis são as formas de produção de energia que 
utilizam recursos renováveis, ou seja, que se regeneram ou se mantêm ativas 
permanentemente e que, mesmo que o homem as utilize, não se esgotam. O não 
esgotamento dos recursos das fontes renováveis faz com que elas sejam mais 
indicadas para o processo de geração de energia. Nesse sentido, é mais indicado o 
uso de recursos que se renovam.
A inesgotabilidade dos recursos não é fator de garantia da sustentabilidade 
e da não geração de impacto ambiental causado pela fonte. A avaliação da 
sustentabilidade de uma fonte de energia deve levar em consideração, também, os 
custos e os efeitos ambientais causados pelo seu processo de produção.
A energia hídrica ou hidrelétrica é um exemplo de como a análise de uma 
fonte de energia deve ser feita de forma mais complexa e levando em consideração 
todo o ciclo de produção energética. Esse tipo de fonte utiliza o movimento da água 
de rios na geração de energia. Apesar de ser uma geração de energia não poluente, 
outras questões ambientais devem ser analisadas acerca da fonte hidrelétrica. Uma 
delas é a intervenção em um curso hídrico para a instalação de uma usina que 
envolve uma grande obra de engenharia. Além disso, a usina hidrelétrica produz 
uma área de inundação e represamento de água, afetando a região da instalação.
30
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
FIGURA 14 – DIAGRAMA ORGANIZACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO BRASILEIRO
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Além da água do rio, outros recursos renováveis podem ser utilizados 
como fonte de energia. É o caso dos ventos, que geram energia eólica através de 
turbinas, e do calor do sol, que produz energia solar através de placas fotovoltaicas. 
A queima de matéria orgânica, ou seja, de biomassa, também é uma fonte geradora 
de energia. A partir da biomassa, também se pode produzir o biogás. Essas formas 
de energia ainda não são predominantes do mundo, mas estão ganhando espaço, 
devido aos seus impactos ambientais reduzidos.
4.2 AS FONTES NÃO RENOVÁVEIS
Fontes não renováveis estão relacionadas com a geração de energia por 
meio de recursos que não se renovam e, por isso, estão passíveis de esgotamento, 
conforme o uso e a exploração contínua. Esses recursos são os denominados 
combustíveis fósseis, como o petróleo, o carvão e o gás natural, e, ainda, o minério 
urano e o seu núcleo radioativo.
Os recursos não renováveis estão relacionados com a produção da energia 
termoelétrica, ou seja, com a geração de energia produzida pelo calor e pela 
combustão do recurso. No caso do urânio, a geração de energia é desenvolvida 
em usinas termonucleares, o que envolve o aquecimento de um núcleo reator 
(AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA, 2008).
Além da preocupação com a não renovação e o esgotamento dos recursos, o 
uso desse tipo de fonte de energia também é preocupante, pois gera outros impactos 
negativos no meio ambiente. Uma das questões é que, para serem usados como 
fonte energética, os recursos precisam ser extraídos da natureza. É o caso do carvão 
e do urânio, extraídos pela mineração, que causam grandes impactos ambientais. 
Além disso, o carvão, quando extraído, libera e dispersa micropartículas nocivas 
para a saúde.
TÓPICO 2 — SISTEMAS E MÉTODOS DE PRODUÇÃO DE ENERGIA
31
FIGURA 15 – (A) MINAS DE EXTRAÇÃO DE CARVÃO E (B) URÂNIO
FONTE: <Shutterstock.com>; <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Além dos impactos da extração, os recursos não renováveis necessitam de 
transporte para as respectivas usinas, o que gera impactos ambientais relativos ao 
transporte e ao beneficiamento do recurso bruto nos componentes a serem utilizados. 
No entanto, os impactos não param por aí. A queima e o consumo dos combustíveis 
fósseis liberam gases responsáveis pelo efeito estufa e pela poluição do ar. Da mesma 
forma, a radioatividade do urânio, utilizada pelas usinas nucleares, é controlada, 
mas, em casos de acidentes, provoca impactos sociais e ambientais gravíssimos.
32
RESUMO DO TÓPICO 2
Neste tópico, você aprendeu que:
• As fontes que não se esgotam são chamadas de renováveis.
• As fontes de energia não renováveis, como o petróleo, o carvão mineral, o gás 
natural e o urânio (usado nas usinas nucleares), podem se esgotar.
• A hidreletricidade era considerada uma forma de energia não poluente, mas se 
sabe que a decomposição da vegetação submersa gera gases, como o metano.
• Cada forma de energia possui seus prós e contras.
• A energia elétrica é a forma de energia mais usual e difundida em todo o 
mundo: pode ser gerada por meio de fontes e métodos variados de produção 
de energia.
33
1 A geração de energia para suprir as necessidades humanas pode ser feita 
mediante fontes renováveis e fontes não renováveis. Essas fontes estão 
relacionadas com o recurso utilizado na geração da energia. Considere as 
seguintes fontes de energia:
I- Movimentos dos rios e carvão mineral
II- Calor do sol e petróleo
III- Matéria orgânica e urânio
Apresenta(m) exemplos de recurso renovável e recurso não renovável, 
respectivamente:
a) ( ) Apenas II.
b) ( ) Apenas I e III.
c) ( ) Apenas I.
d) ( ) Apenas II e III.
e) ( ) I, II e III.
2 Uma das questões da sustentabilidade é a redução de impactos ambientais 
por meio da utilização de energias limpas. Acerca da relação entre energia 
e sustentabilidade, o que se pode afirmar?
 
a) ( ) A energia limpa é baseada na busca de fontes não renováveis alternativas.
b) ( ) As fontes de uma energia limpa são baseadas em combustíveis fósseis.
c) ( ) A energia limpa visa à utilização de recursos renováveis e não poluentes.
d) ( ) A geração de uma energia limpa se baseia em não utilizar tecnologias.
e) ( ) A energia limpa é uma forma de viver sem utilizar energia elétrica.
3 A iluminação artificial e o condicionamento de ar são tecnologias 
desenvolvidas após o advento da eletricidade e que estão relacionadas com o 
conforto ambiental. Acerca dessa questão, assinale a afirmativa verdadeira:
a) ( ) A popularização das lâmpadas e dos aparelhos de ar-condicionado 
aumentou, consideravelmente, o consumo de eletricidade.
b) ( ) O conforto ambiental só foi possível de ser alcançado com os aparelhos 
de ar-condicionado.
c) ( ) O condicionamento de ar permitiu o desenvolvimento da iluminação 
artificial e, consequentemente, o aumento do consumo de energia.
d) ( ) O conforto ambiental é o grande causador do alto consumo de energia, 
pois depende da eletricidade para ser alcançado.
e) ( ) O condicionamento de ar aumentou o conforto ambiental das edificações 
e reduziu o consumo energético.
AUTOATIVIDADE
34
4 A energia solar transforma o calor do sol em energia elétrica por meio de 
placas fotovoltaicas. Considere as seguintes afirmações acerca das placas 
fotovoltaicas:
I- São uma ótima solução de geração de energia, pois funcionam em qualquer 
tipo de clima, inclusive, em regiões com baixo potencial de radiação solar.
II- Podem ser usadas de forma domiciliar, acopladas em telhados e em 
coberturas de residências.
III- São muito eficientes e, por isso, suprem qualquer tipo de demanda 
energética de uma edificação, mesmo em dias nublados.
Quais das afirmações anteriores estão CORRETAS?
a) ( ) Apenas I.
b) ( ) Apenas II.
c) ( ) Apenas III.
d) ( ) Apenas I e II.
e) () Apenas II e III.
5 As energias limpas devem ser pensadas com os projetos sustentáveis. De que 
maneira as energias limpas podem ser incorporadas na arquitetura sustentável?
a) ( ) A energia limpa só pode ser promovida pelos órgãos públicos, mediante 
troca do sistema energético do país ou de uma região.
b) ( ) Os governos podem incentivar o uso do transporte particular, aumentando 
o uso de energia limpa.
c) ( ) As edificações podem conter painéis solares ou turbinas eólicas para 
gerar a própria energia.
d) ( ) As cidades podem reduzir ou retirar a iluminação pública para economizar 
boa parte do consumo energético.
e) ( ) As energias limpas ainda são ideias futuristas e não podem ser colocadas 
em prática, por inviabilidade tecnológica.
35
TÓPICO 3 — 
UNIDADE 1
ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – 
HIDROELÉTRICAS
1 INTRODUÇÃO
A produção inicial de energia elétrica era fundamentada, basicamente, 
em processos de queima de combustíveis fósseis e aproveitamento de potencial 
hídrico. O cenário ambiental passou a apresentar as consequências da exploração 
indiscriminada desse método de transformação na forma de chuvas ácidas, 
problemas respiratórios na população e aquecimento global. Com isso, a 
comunidade científica passou a alertar a população, criando um senso de urgência 
na solução dessa questão, que evidencia riscos para o macro e o microambiente 
da terra e da população.
Líderes governamentais se uniram aos esforços contra a poluição, 
incentivando empresários e usuários a adotarem medidas de controle de emissão 
de poluentes e legislando contra quem desconsiderar os efeitos desses rejeitos. Para 
que você possa se tornar mais consciente, essa unidade apresentará as diferenças 
entre alguns tipos de geração de energia, determinando e relacionando os conceitos 
de aspectos ambientais relevantes, o que deve permitir uma compreensão do uso 
e da aplicação da produção das energias renováveis envolvidas.
Nesta unidade, você estudará fontes alternativas de geração de energia 
elétrica, que vêm ganhando importância, gradualmente, e exigindo grandes 
disponibilidade e confiabilidade dos sistemas de produção. Assim, você conhecerá 
a diferença entre as energias eólica, nuclear, solar, geotérmica e hídrica, analisando 
os seus aspectos ambientais e o seu uso.
2 A GERAÇÃO DE DIFERENTES FORMAS DE ENERGIA
Ao que parece, existem muitas formas de geração de energia. Certamente, 
você conseguiria enumerar várias. Contudo, quando avaliamos os processos 
de perto, nem sempre o processo físico envolvido na geração da eletricidade é 
diferente. Com esse estudo, observaremos, mais de perto, os processos de obtenção 
de energia elétrica a partir das energias eólica, hídrica, nuclear, geotérmica e solar.
O físico Alessandro Volta (1745-1827), com base em experimentos, criou 
a pilha de Volta, capaz de transformar energia química em energia elétrica. Em 
seguida, o cientista Hans Christian Oersted (1777-1851), utilizando a energia de 
uma pilha, identificou a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Seguindo 
36
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
essa sequência de descobertas, Michael Faraday (1791-1867) unificou as teorias, 
identificando a lógica de movimentação do estator e do rotor, peças que ainda 
hoje compõem os motores elétricos.
Zenóbe Théophile Gramme (1826-1901) percebeu que, assim como o 
campo poderia gerar uma força motriz, o contrário era, também, verdadeiro, 
criando o então chamado dínamo de Gramme, que era um gerador de energia 
elétrica. Foi então que Nikola Tesla (1856-1943) projetou e construiu o primeiro 
gerador de eletricidade de corrente alternada. Os geradores são construídos com 
base nas construções desses cientistas, sendo aplicados para a geração de energia 
elétrica da maior parte das fontes disponíveis.
2.1 GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA
A produção de energia eólica se dá por meio da transformação da energia 
mecânica do vento em energia elétrica. A utilização da energia mecânica do vento 
é conhecida pela humanidade há centenas de anos, passando por aplicações 
de produção de alimentos (moinhos) e navais. Os moinhos de eixo horizontal 
passaram a ser utilizados na região do mediterrâneo e na Europa, entre os anos 
de 1300 e 1875 (FLEMING; PROBERT, 1984).
O vento é resultado das movimentações das massas de ar que compõem 
nossa atmosfera. Esses movimentos, assim como as marés, apresentam algum 
comportamento sazonal, estando fortemente relacionados com os ciclos de órbita de 
translação e de rotação. A variação de temperatura acaba por causar o deslocamento 
de massas de ar, que podem ser aproveitadas para a movimentação das pás de 
moinhos. A geração de energia elétrica, por meio da movimentação das massas de 
ar, ocorre pelo acoplamento do eixo das turbinas a geradores de eletricidade.
2.2 GERAÇÃO DE ENERGIA HÍDRICA
A geração de energia por meio de hidrelétricas é fundamentada na 
transformação da energia potencial gravitacional da água a partir da canalização 
dessa energia por turbinas, geradores ou outros elementos de conversão. Para 
que o fluxo das águas aconteça e seja possível realizar esse processo, deve-se 
contar com os ciclos de evaporação e de condensação das águas.
TÓPICO 3 — ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – HIDROELÉTRICAS
37
FIGURA 16 – ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL
FONTE: O autor
Muitas vezes, aproveita-se o fluxo de córregos e de rios para a criação 
de PCH (pequenas centrais hidrelétricas), existindo pouco ou nenhum controle 
da vazão de água, o que limita e define a taxa de conversão da energia potencial 
gravitacional da água em energia elétrica. Para contornar essa limitação, foram 
desenvolvidas as hidrelétricas, que utilizam o alagamento de grandes áreas para 
criação de reservatórios, a partir dos quais é possível ter grande controle sobre 
o volume de água que passa pelas turbinas, facilitando a gestão do sistema de 
distribuição.
A transformação da energia nas hidrelétricas ocorre, então, a partir do 
mesmo princípio físico da energia eólica. O processo é dependente do gerador, 
que usa a variação do campo magnético impressa às pás para alcançar a indução 
eletromagnética pela variação do fluxo.
2.3 GERAÇÃO DE ENERGIA NUCLEAR
Este processo é fundamentado no princípio de equivalência entre massa-
-energia, identificado pelo físico vencedor do prêmio Nobel Albert Einstein (1879-
1955). A partir das reações químicas de fissão ou de fusão nuclear, um elemento 
transforma parte da sua massa, que é, então, convertida em energia na forma de calor.
Essas reações químicas são aplicadas em ambientes controlados, nas 
usinas nucleares, para aquecer água e gerar vapor, o que movimenta uma turbina 
acoplada a um gerador. Perceba que, nesse processo, a fonte de energia não 
depende mais diretamente do sol, como visto nos processos de ciclo das águas e 
correntes de ar, mas ainda faz uso do gerador e das turbinas. 
38
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
FIGURA 17 – USINA NUCLEAR, SÍNTESE GRÁFICA
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
2.4 GERAÇÃO DE ENERGIA GEOTÉRMICA
A energia geotérmica está amplamente disponível no mundo, e é largamente 
utilizada para geração de energia elétrica ou aclimatação de ambientes. Essa 
energia é limpa (sem emissão de gases nocivos), segura e confiável (renovável e 
sustentável), e pode ter um papel importante em atender aos requisitos mundiais 
de energia. Um dos pontos mais importantes a respeito dela é que, ao contrário 
das outras fontes renováveis (solar e eólica), é possível obter energia constante 
dessa fonte (BALTA; DINCER; HEPBALSI, 2009).
A energia geotérmica é obtida por meio de perfurações com profundidade 
suficiente para alcançar água aquecida ou por aparições naturais (gêiseres). A 
água aquecida libera vapor, que pode ser utilizado para movimentar uma turbina 
acoplada a um gerador, assim como nos processos das gerações eólica, hídrica e 
nuclear, vistos anteriormente.
FIGURA 18 – UTILIZAÇÃODA ENERGIA GEOTÉRMICA PARA AQUECIMENTO DE RESIDÊNCIA
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
TÓPICO 3 — ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – HIDROELÉTRICAS
39
2.5 GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR
A energia solar vem sendo explorada de duas formas: por meio do efeito 
fotovoltaico ou de concentração. O efeito fotovoltaico é capaz de converter a 
energia solar diretamente em energia elétrica. A luz absorvida excita os elétrons 
do material a um estado mais elevado de energia, gerando o potencial elétrico.
FIGURA 19 – PAINEL FOTOVOLTAICO
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
FIGURA 20 – PAINÉIS DE CONCENTRAÇÃO DE ENERGIA SOLAR
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
3 GERAÇÃO DE ENERGIA: ASPECTOS AMBIENTAIS
A energia elétrica nada mais é que um potencial capaz de realizar trabalho. 
Ela é gerada por meio da transformação de outros tipos de energia (química, calor, 
mecânica, fotoelétrica) em potencial elétrico. A energia das reações químicas de 
fissão, por exemplo, é utilizada para causar o aquecimento da água do reator, que 
movimenta uma turbina acoplada a um gerador elétrico. Todos esses processos, 
no entanto, podem influenciar e impactar o ambiente no qual estão inseridos.
40
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
Agora que você já identificou as características que diferenciam os 
tipos de geração de energia, é relevante avaliarmos como essas tecnologias se 
relacionam com o ambiente no qual são inseridas, com os seus entornos. Para 
tal, utilizaremos os conceitos definidos pela ISO (International Organization 
for Standards, Organização Internacional Para Padronização), que define, por 
meio da Sério ISO 14000, os conceitos de aspectos e impactos ambientais. Essa 
norma foi adotada como referência pela ABNT (Associação Brasileira de Normas 
Técnicas), sendo um dos requisitos para reconhecimento de sistemas de gestão 
ambiental de referência.
3.1 ASPECTOS DA GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA
Quais seriam os aspectos dessa tecnologia que são capazes de gerar 
impactos ambientais? A energia eólica, à primeira vista, aparenta não ter aspectos 
negativos, sendo frequentemente defendida como fonte limpa de eletricidade. 
Quando utilizamos um exemplo comparativo, como a energia térmica obtida 
pela queima de combustíveis fósseis, podemos assumir, automaticamente, que 
não existe a possibilidade de geração de impacto ambiental quando se utiliza essa 
tecnologia. Vamos observar atentamente essa questão e chegar a uma conclusão 
mais refinada?
A energia eólica é produzida em grande escala em parques eólicos, nos 
quais, geralmente, uma grande área é desapropriada ou destinada a conviver em 
“harmonia” com os aerogeradores. Um aspecto relevante é o ruído gerado, que 
pode ser fonte de estresse – já se conhece a correlação entre estresse e doenças 
(GOHLKE; HRYNKOW; PORTIER, 2008). Um estudo preliminar identificou que 
Vejamos algumas definições importantes dessa norma para o entendimento 
do conceito de aspecto que será aqui proposto:
• Meio ambiente: circunvizinhança em que uma organização (item 3.16 da norma) opera, 
incluindo-se ar, água, solo, recursos naturais, flora, fauna, seres humanos e suas inter-
relações.
Nesse contexto, circunvizinhança é o interior de uma organização para o sistema global.
• Aspecto ambiental: elemento das atividades ou produtos ou serviços de uma organização 
que pode interagir com o meio ambiente (item 3.5 da norma).
Um aspecto ambiental significativo é aquele que tem ou pode ter impacto ambiental 
significativo.
• Impacto ambiental: qualquer modificação do meio ambiente, adversa ou benéfica, 
que resulta, no todo ou em parte, dos aspectos ambientais (item 3.6 da norma) da 
organização (item 3.16 da norma).
IMPORTANT
E
TÓPICO 3 — ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – HIDROELÉTRICAS
41
um rebanho de gado situado a uma distância de 50 metros dos aerogeradores 
desenvolveu menor peso corporal e maiores índices de hormônio do estresse 
quando comparado a outro rebanho, situado a 500 metros da fonte de ruído 
(MIKOLAJCZKAK et al., 2013).
FIGURA 21 – GADO CRIADO NOS ENTORNOS DE USINA EÓLICA
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Além disso, pode-se avaliar como as turbinas influenciam a fauna e a flora 
locais. Como as aves lidam com esses enormes dispositivos? A organização The 
Wildlife Society disponibilizou estudos que relacionam esse aspecto ambiental 
com a morte (impacto) de aves e de morcegos. Além disso, existem estudos 
sugerindo que apenas o levantamento do número de mortes causadas pelas 
turbinas não é suficiente para avaliar o impacto, e sugerem novos aspectos a serem 
relacionados, como a redução de índices de reprodução (SOVACOOL, 2013). 
Foram relatados alguns casos nos quais incêndios nas turbinas não puderam 
ser controlados devido à dificuldade em alcançar o topo da turbina, o que gera 
possíveis emissões de gases poluente.
O Committee on Environmental Impacts of Wind-energy Projects (Comitê de 
Impactos Ambientais de Projetos de Energia Eólica) dos Estados Unidos sugeriu o termo 
“síndrome da turbina eólica” para os transtornos de ansiedade decorrentes da exposição 
prolongada aos níveis de ruído das turbinas de parques eólicos.
ATENCAO
42
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
3.2 ASPECTOS DA GERAÇÃO DE ENERGIA HÍDRICA
 
As hidrelétricas são amplamente utilizadas no nosso país, o que nos garante 
uma intimidade um pouco maior com essa tecnologia do que com as demais. 
Para que seja possível aumentar os graus de confiabilidade e de continuidade 
do processo de geração de energia, são utilizadas as barragens. Esses grandes 
reservatórios criam enormes regiões de alagamento, causando a destruição do 
habitat natural da fauna local e impedindo a utilização da terra para moradia ou 
plantação. As usinas de Furnas e Dona Francisca, por exemplo, tiveram processos 
judiciais de desapropriação muito divulgados na mídia.
Até mesmo os animais aquáticos da região envolvida podem ser machucados 
pelas turbinas ou telas de proteção das usinas. A retenção de grandes volumes 
de água pode prejudicar o abastecimento das regiões rio abaixo, reduzindo não 
só o volume de água recebido, mas, também, a quantidade de sedimentos e de 
nutrientes.
Como resultado dessa retenção de nutrientes no reservatório da barragem, 
pode haver excesso de algas e de ervas daninhas – assim como visto nos processos 
de maré vermelha, nos quais as algas consomem maior parte do oxigênio da água, 
aumentando a mortalidade de espécies nativas do rio.
Até então, foram avaliados os aspectos operacionais das hidrelétricas, 
mas existiram outros aspectos relevantes? O processo de construção das usinas 
envolve emissão de gases do efeito estufa, assim como a alagação, em caso de 
regiões tropicais, que leva à decomposição de matéria orgânica, emitindo dióxido 
de carbono (CO2) e metano (CH4).
3.3 ASPECTOS DA GERAÇÃO DE ENERGIA NUCLEAR
A energia nuclear é, certamente, uma das formas mais criticadas e 
atacadas pela mídia, o que é, seguramente, justificável. O acidente de Chernobyl, 
por exemplo, é uma prova clara da amplitude do impacto ambiental que pode ser 
causado por uma usina nuclear. É importante considerar, no entanto, que novas 
tecnologias de exploração da energia nuclear estão sendo desenvolvidas e que já 
existem tecnologias intrinsecamente seguras, também classificadas como usinas 
com segurança passiva. Nesse caso, não é necessária a ação do operador ou de 
sistemas, levando à extinção da reação em cadeia em caso de defeitos. A usina de 
Three Mile, na Pensilvânia, EUA, já utiliza esse tipo de tecnologia.
Os aspectos ambientais da geração da energia nuclear começam com a 
extração do minério a ser utilizado como combustível nas reações, ou seja, os 
rejeitos e resíduos de rocha das usinas de mineração de urânio. O combustível 
nuclear usado (SNF) é aquele que já foi irradiado no processo químico que ocorre 
no reator. Quando ele deixa de serútil para a realização das reações, podem ter 
isótopos na sua constituição, elementos radioativos que obrigam o descarte do 
lixo classificado como radioativo.
TÓPICO 3 — ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – HIDROELÉTRICAS
43
3.4 ASPECTOS DA GERAÇÃO DE ENERGIA GEOTÉRMICA
A energia geotérmica é considerada uma energia limpa, mas já identificamos 
que os processos, como um todo, têm aspectos ambientais marcantes. Durante 
o período de construção das instalações, existem efeitos de compactação e de 
contaminação da terra, além do movimento do solo para construção de dutos, 
usinas e outros prédios (BROWN; DEKAY, 2009).
Durante a operação, é possível que haja indução sísmica nos entornos 
da usina. A retirada de líquido do lençol freático pode levar à formação ou ao 
crescimento acelerado de uma camada de vapor, e esse processo pode induzir 
explosões que, no passado, já foram causa de morte. Em locais onde o solo 
seja pouco rochoso, isto é, que apresente uma estrutura com pouca resistência 
mecânica, a retirada de fluidos pode gerar desmoronamento e afundamento 
de terras. Também se considera o impacto visual da instalação da usina, assim 
como nas outras tecnologias de geração apresentadas. A operação dos poços sem 
isolação acústica pode gerar ruídos de até 120 dB. O ruído da primeira descarga do 
poço pode ser audível a vários quilômetros de distância e a operação pode afetar 
aves e animais no entorno, assim como a vizinhança. A poluição por químicos do 
ambiente é uma possibilidade decorrente do vapor. Os resíduos líquidos podem 
conter resíduos de elementos químicos, como sulfato de hidrogênio, arsênico, 
boro, mercúrio, e metais pesados, como chumbo. O método mais efetivo de 
disposição desses resíduos é o seu retorno para o lençol, garantindo que estejam 
em profundidade adequada para evitar a contaminação de águas próprias para 
consumo (ARMANNSSON et al., 2000).
Os elementos mencionados anteriormente podem causar impacto na 
qualidade do ar. A maior preocupação ocorre com a disposição do sulfato de 
hidrogênio, que pode ser oxidado e liberado em forma de dióxido de enxofre, gás 
conhecido pelo efeito das chuvas ácidas.
3.5 ASPECTOS DA GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR
A energia solar não causa emissão de poluentes durante a sua operação, 
mas a produção dos painéis fotovoltaicos pode ser relacionada e, portanto, esse é 
um aspecto importante a ser estudado. A emissão de gases poluentes pode variar 
entre 22 e 46 g/kWh, o que depende de a geração ser feita por painéis fotovoltaicos 
ou por energia térmica solar (concentração).
As plantas de geração solar de energia elétrica estão entre as formas de 
geração que mais consomem energia (solar de concentração), consumindo menos 
água apenas do que as usinas, que funcionam à base de combustíveis fosseis e 
que exigem métodos de captura de carbono (BRACKEN et al., 2015).
44
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
A produção dos painéis fotovoltaicos exige a dopagem do semicondutor 
com cádmio (Cd), metal pesado e cumulativo na cadeia alimentar (WERNER, 
2011). Com um processo adequado de reciclagem dos painéis e controle das 
emissões no processo produtivo, é possível atingir emissões da ordem de 03-
0,9 ug/kWh. Nos painéis de silício cristalino, a substância utilizada para a solda 
contém chumbo (Pb). Além disso, a pasta utilizada para impressão na tela dos 
contatos contém vestígios de chumbo e de cádmio.
4 O USO DA PRODUÇÃO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS
A geração de energia elétrica vem acompanhando a evolução da 
nossa espécie desde a Segunda Revolução Industrial. Os avanços trazidos 
pela transmissão em corrente alternada possibilitaram que a distribuição da 
eletricidade atingisse regiões mais distantes das usinas de geração, ao mesmo 
tempo em que os avanços tecnológicos exigem, cada vez mais, a disponibilidade 
da eletricidade para o desenvolvimento de atividades cotidianas e laborais.
A rápida expansão dos processos industriais e dos mercados de consumo 
impulsionou o mercado de geração de energia elétrica, exigindo soluções de curto 
prazo para o mercado consumidor. Como resultado das leis de oferta e de procura, 
a energia recebeu grandes aportes financeiros na forma de usinas térmicas e 
hidrelétricas. As usinas térmicas utilizavam, basicamente, combustíveis fósseis, como 
o carvão, o que elevou os níveis de poluição bruscamente, levando ao aparecimento 
de chuvas ácidas e ao efeito conhecido como estufa (aquecimento global).
O conselho de pesquisa dos Estados Unidos determinou que é compatível, 
com o raciocínio científico atual, relacionar as atividades humanas ao aquecimento 
global, acelerado desde a metade do século XX. O estudo desenvolvido por eles 
afirma que esses impactos devem continuar nos próximos séculos, pois estão 
diretamente relacionados ao modelo econômico.
A Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o 
Desenvolvimento, também conhecida como Rio 92, foi organizada pelos chefes de 
Estado das Nações Unidas e sediada na cidade do Rio de Janeiro, em 1992, dando 
continuação à Conferência de Estocolmo, realizada em 1972. Esses encontros 
objetivavam a identificação de medidas que diminuíssem a degradação ambiental 
impressa pelos processos de desenvolvimento e, portanto, a criação de propostas 
para que as economias se desenvolvessem de forma sustentável.
O principal resultado da Conferência foi a Agenda 21, que sugere um novo 
padrão de desenvolvimento ambientalmente racional. O documento foi dividido 
em quatro seções principais, que abordam os temas de dimensões econômicas 
e sociais, conservação e questão dos recursos para o desenvolvimento, revisão 
dos instrumentos necessários para a execução das ações e aceitação do formato e 
conteúdo da agenda.
TÓPICO 3 — ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – HIDROELÉTRICAS
45
Em 1997, foi redigido o Protocolo de Kyoto, tratado internacional entre 
os países integrantes das Nações Unidas. De acordo com o tratado, as nações 
desenvolvidas se comprometeram em reduzir em 5,2% a emissão de gases do efeito 
estufa em relação aos níveis de referência de 1990. Para que essas metas fossem 
viáveis, foram levantadas as diretrizes básicas de reforma dos setores de energia e 
de transporte, além do uso de fontes de energia renovável, limitação das emissões de 
metano nos sistemas de gerenciamento de resíduos e sistemas de geração de energia, 
proteção dos sumidouros de carbono (florestas, corais) e revisão de mecanismos 
financeiros e de mercado inapropriados à implementação da convenção.
As conscientizações pública e política de que os processos de industrialização 
e de desenvolvimento estavam afetando a qualidade de vida (nesse caso, 
negativamente) e o macroambiente no qual vivemos deram origem às discussões 
a respeito da sustentabilidade e motivaram o incentivo, por parte do Estado, do 
desenvolvimento das energias sustentáveis.
A Agência Internacional de Energias Renováveis (IRENA) publicou 
um gráfico da evolução mundial das energias renováveis e identificou que a 
capacidade instalada, mundialmente, atingiu um aumento de 8,3% em 2015, 
totalizando 153 GW de energia limpa, maior crescimento dentro do período do 
estudo (2001-2015). Ainda, considerando dados do estudo da agência, é possível 
identificar que, dentre as energias renováveis, a hídrica continua a ser a com maior 
representatividade, com 61% da produção. O panorama das energias renováveis 
no Brasil apresenta forte avanço dos biocombustíveis, representando um volume 
maior de energia do que o gerado por fontes hídricas — esse valor, no entanto, 
remete a toda energia (potência) gerada, não apenas à elétrica.
GRÁFICO 1 – EVOLUÇÃO DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS
FONTE: <https://bit.ly/3dtnDho>. Acesso em: 21 abr. 2021.
46
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
FIGURA 22 – MATRIZ DE ENERGIAS RENOVÁVEIS DO BRASIL
FONTE: <https://bit.ly/32oISL0>. Acesso em: 21 abr. 2021.
A Casa Civil da Presidência da República do Brasil, por meio da Lei 
nº 10.438, de 28 de abrilde 2002, criou o Programa de Incentivo às Fontes 
Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa). O programa tem, como objetivo, 
aumentar a participação de fontes alternativas renováveis, como pequenas centrais 
hidrelétricas (PCH), usinas eólicas e termelétricas à biomassa, privilegiando 
investidores que não tenham vínculo societário com concessionárias de geração. 
O incentivo define preços diferenciados, mais atrativos, para a contratação de 
energia eólica e de outras fontes renováveis alternativas (BRASIL, 2002). Após o 
lançamento do Proinfa, foram realizados leilões específicos, como o LFA (Leilão 
de Fontes Alternativas) e o LER (Leilão de Energia de Reserva), a partir de 2007.
Para motivar os investidores, o governo brasileiro, por meio do Ministério 
de Integração Nacional, lançou, em 2018, um programa de financiamento para a 
microgeração solar. O programa destinou R$ 3,2 bilhões para auxílio à instalação 
de painéis solares em residências e em estabelecimentos comerciais (disponível 
nas regiões Centro-Oeste, Norte e Nordeste). Uma das principais características da 
implantação da energia solar é o alto custo inicial, o que pode impedir que pequenas 
centrais geradoras sejam instaladas. A ideia do Governo Federal é que, com acesso 
ao crédito, a população possa adotar esses sistemas, contribuindo com a redução de 
emissão de gases do efeito estufa e com a geração distribuída de energia.
A produção independente de energia por consumidores pode ser integrada 
ao fornecimento da distribuidora com a remuneração em forma de crédito. O 
Programa de Geração Distribuída (ProGD) aumentou o prazo de utilização dos 
créditos adquiridos dessa forma para cinco anos. Além disso, criou a possibilidade 
da utilização de créditos para compensação de faturas de imóveis de mesma 
TÓPICO 3 — ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – HIDROELÉTRICAS
47
titularidade, mas endereço diferente da instalação geradora. O programa garante 
a isenção de ICMS e PIS/COFINS sobre o saldo não compensado de energia 
recebida da distribuidora, estabelecendo tarifas diferenciadas para projetos de 
eficiência energética e de geração distribuída de hospitais e de escolas públicas.
Com essas medidas, foi implementado um projeto-piloto nas usinas de 
Sobradinho (BA) e Balbina (AM), que visa ao aproveitamento da área alagada 
para a instalação de painéis fotovoltaicos flutuantes. O projeto deve coletar 
informações para futuros investimentos e deve acontecer de 2016 até 2019.
FIGURA 23 – APROVEITAMENTO DE ÁREA PARA INSTALAÇÃO DE PAINÉIS FLUTUANTES
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
48
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
CARROS ELÉTRICOS AINDA SÃO UMA INCÓGNITA
Já é possível avistar veículos elétricos nas ruas, contudo, estão longe de 
estar popularizados. Apenas 1% do mercado global de automóveis é movido à 
eletricidade.
Às vezes, tem-se a impressão de que o futuro já chegou. Tecnologias 
mostradas em filmes das décadas de 1980 e 1990, e que, aos olhos da época, eram 
devaneios, fantasia, pura ficção, apresentam-se, hoje, como realidade. Exemplos 
não faltam, como eletrodomésticos que conseguem conversar entre si e realizar 
as tarefas de casa com uma simples programação; luzes que se acendem e que 
se apagam com um bater de palmas; chamadas por vídeo; e veículos movidos à 
energia elétrica. Algumas tecnologias já fazem parte do nosso cotidiano, outras 
começam a querer se tornar objetos corriqueiros nas vidas das pessoas.
O veículo elétrico, por exemplo, é tema recorrente de notícias e cada vez 
mais debatido em conversas do dia a dia. É possível avistar alguns modelos pelas 
ruas, mas a tecnologia está longe de ser tão popular quanto o tradicional veículo de 
motor a combustão. De acordo com o site de negócios de origem norte-americana 
especializado em finanças, tecnologias e mídia, Business Insider, apenas 1% do 
mercado global de automóveis é movido à eletricidade. Para se ter uma ideia, 
os Estados Unidos, que têm uma das maiores frotas de veículos motorizados do 
mundo, composta por mais de 250 milhões de unidades, apresentam somente 
cerca de 275 mil veículos elétricos e híbridos. No Brasil, os números são irrisórios. 
Segundo a Associação Brasileira do Veículo Elétrico (ABVE), dos 41,5 milhões de 
veículos que trafegam no país, apenas 2,5 mil são movidos à eletricidade.
No Brasil, o preço é ainda um dos principais obstáculos para a popularização 
do veículo elétrico. Para começar, no que se refere a carros, o país conta com apenas 
um modelo puramente elétrico disponível à venda para o consumidor comum. 
Trata-se do BMWi3, que, na versão mais modesta, custa, aproximadamente, R$ 
170 mil. O automóvel híbrido elétrico – que combina motor elétrico com motor 
de combustão interna – apresenta mais opções disponíveis ao consumidor, mas 
nenhuma delas sai por menos de R$ 120 mil. Tendo em vista que os carros populares 
convencionais (movidos somente à combustão), no Brasil, custam cerca de R$ 30 
mil, fica clara a diferença de preços entre os dois tipos de tecnologias.
Conforme o presidente da ABVE, Ricardo Guggisberg, o veículo elétrico é 
bem mais caro do que um veículo comum muito por conta da tecnologia empregada. 
O veículo híbrido, por exemplo, conta com dois motores, um a combustão e outro 
elétrico, um sistema de regeneração de energia e a bateria recarregável. O preço 
fica ainda mais elevado quando se tratam dos veículos elétricos puros, em que a 
bateria corresponde a 50% do valor do carro. “Com o aumento da escala, porém, a 
tendência é que esse valor diminua”, pondera Guggisberg.
LEITURA COMPLEMENTAR
TÓPICO 3 — ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – HIDROELÉTRICAS
49
A alta carga tributária é outro fator que torna os valores finais dos veículos 
elétricos menos competitivos do que os dos veículos convencionais, segundo o 
presidente da ABVE. Não que incentivos governamentais para baratear o preço 
do veículo, a fim de popularizá-lo, não tenham existido. Por exemplo, no fim 
de 2015, a Câmara do Comércio Exterior (Camex) aprovou resolução incluindo 
veículos híbridos e elétricos na Lista Brasileira de Exceções à Tarifa Externa 
Comum do Mercosul. Com tal medida, reduziu de 35% para 0% o Imposto de 
Importação (II) para automóveis puramente elétricos ou movidos a hidrogênio. 
Também, em 2015, o prefeito de São Paulo, Fernando Haddad, assinou decretos 
isentando proprietários de veículos elétricos, movidos a hidrogênio ou híbridos, 
de pagarem 50% (a parte que cabe ao município) do Imposto sobre a Propriedade 
de Veículos Automotores (IPVA). Apesar das iniciativas, como visto, o preço do 
veículo elétrico continua bem mais caro do que o do veículo convencional. 
Para o presidente da ABVE, uma forma de tornar o preço dos automóveis 
elétricos mais competitivo seria por meio de bônus de incentivos pagos por 
tecnologias antiquadas e poluentes, forçando, assim, o subsídio inicial e 
desestimulando emissões de veículos não eficientes e sustentáveis.
Mais um obstáculo que trava a popularização do veículo no país é, 
segundo Guggisberg, a ausência de incentivos fiscais, que acaba por desestimular 
a produção local de veículos em situação de SKD (parcialmente desmontados) e 
CKD (completamente desmontados).
Há, também, a falta de uma malha de infraestrutura de recarga. 
A fim de solucionar esse problema específico, o presidente da ABVE 
propõe um plano mínimo de desenvolvimento alinhado com o Projeto de Lei da 
Câmara (PLC) 65, que está em tramitação e pretende instituir a obrigatoriedade 
de instalação de pontos de recarga para veículos elétricos em vias públicas e em 
ambientes residenciais e comerciais. A sugestão da entidade é que os eletropostos 
sejam instalados em conjunto pela iniciativa privada e pelas concessionárias 
de energia elétrica. “A instalação, porém, deve ser combinada com projetos 
e concentração de uso da recarga por veículos elétrica, como táxi e carro 
compartilhado”, explica. O presidente alerta, também, para a necessidade de 
regulaçãoda cobrança da energia que deve ser utilizada no posto, assim como a 
necessidade de procedimentos claros para a instalação de eletropostos públicos e 
suas responsabilidades.
O principal empecilho para a maior difusão dos veículos elétricos nos 
país, no entanto, conforme o presidente da ABVE, é a falta de uma política pública 
que incentive os veículos elétricos, seja através de incentivos financeiros, como a 
redução de impostos, seja por meio de outros benefícios, como a liberação do uso 
da faixa exclusiva de ônibus, liberação do rodízio de veículos (como já feito na 
cidade de São Paulo), bolsões exclusivos de estacionamento e acesso restrito a 
veículos sustentáveis em algumas áreas da cidade.
50
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
Baterias elétricas
A baixa autonomia de um veículo elétrico também é um gargalo que 
dificulta a sua entrada com mais força no mercado automotivo do país. Conforme 
Guggisberg, a autonomia dos veículos elétricos puros varia de acordo com a 
composição das baterias embarcadas, sendo, em geral, de, aproximadamente, 
300 km. Um carro popular que funciona à gasolina apresenta, em média, uma 
autonomia de quase 600 km, ou seja, o dobro.
Para acabar com essa limitação, a pesquisa para o desenvolvimento de 
novos materiais e diferentes químicas vem sendo intensificada nos últimos anos. 
“A cada dois meses, temos novas tecnologias”, comenta o presidente da ABVE. 
Conforme Guggisberg, o crescimento das tecnologias foi e tem sido enorme, 
muito mais que exponencial, e há baterias (ainda não comercializadas em larga 
escala no país) cuja autonomia pode chegar a 800 km. O presidente da associação 
afirma que a bateria lítio-íon não é mais a única solução, destacando, também, o 
desenvolvimento do supercapacitor, que, com a bateria, permite que o veículo 
elétrico tenha potência para os arranques e as ultrapassagens mais eficientes.
Somada à limitação da bateria, outra desvantagem do veículo elétrico é 
o tempo de recarga, que pode ser realizada em casa, mas demora cerca de oito 
horas. Já foi desenvolvida, porém, uma tecnologia de recarga rápida, que demora 
em torno de 20 minutos e é realizada em eletropostos. Segundo o presidente da 
ABVE, no que se refere ao carregamento rápido, o mundo está buscando uma 
harmonização, haja visto que cada país apresenta um tipo de tecnologia. “Ásia, 
Europa e Américas se conversam para uma solução universal em carga com 
corrente contínua, potência, e tipo de conexão”, adianta Guggisberg.
Atualmente, no Brasil, a maioria dos eletropostos está instalada em 
empresas ou shoppings centers. “A disponibilização em áreas públicas, como 
parques, praças e estacionamentos, começou há pouco tempo, sendo realizada 
através da iniciativa conjunta de montadoras”, comenta Guggisberg.
São pouco menos de cem postos instalados, que se restringem a algumas 
áreas metropolitanas da Região Sudeste do país. A maior unidade está situada 
na cidade de Campinas, interior de São Paulo. A expectativa da ABVE é que, por 
meio de incentivos do governo e iniciativas privadas, atinja-se a marca de 5000 
postos de recarga até 2020.
Programa de Mobilidade Elétrica na Região metropolitana de Campinas (SP)
Uma importante iniciativa para divulgar e acelerar o processo de 
popularização do veículo elétrico no Brasil vem da Companhia Paulista de Força 
e Luz (CPFL), distribuidora de energia para o interior de São Paulo. A empresa 
desenvolveu um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) no âmbito da 
Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel), intitulado “Inserção Técnica e 
TÓPICO 3 — ENERGIA EÓLICA, NUCLEAR, SOLAR E GEOMÉTRICA – HIDROELÉTRICAS
51
Comercial de Veículos Elétricos em Frotas Empresariais da Região Metropolitana 
de Campinas”. A cidade do interior paulista é sede da concessionária e um dos 
municípios atendidos pela distribuidora.
O objetivo do projeto, segundo a CPFL, é a constituição de um laboratório 
de mobilidade elétrica na região metropolitana de Campinas para permitir 
a coleta de dados sobre as diversas aplicações e implicações da tecnologia, 
possibilitando o estudo e o aprofundamento dos impactos dos veículos elétricos 
para o setor elétrico, além de proporcionar a criação de uma cultura em 
mobilidade elétrica para a cidade e para o país. O projeto está sendo executado 
pela CPFL, com o Centro e Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações 
(CPQD), a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e a Daimon, empresa 
de engenharia especializada em serviços de regulação, desenvolvimento de 
soluções em software, estudos e projetos de pesquisa e desenvolvimento e novos 
negócios voltados ao setor energético.
Diversos estudos estão sendo realizados dentro do projeto, como 
viabilidade econômico-financeira; impactos da utilização de veículos elétricos 
como fonte de geração distribuída para a rede de distribuição; requisitos técnicos 
e condições mínimas de segurança para a instalação dos eletropostos no Brasil; 
ciclo de vida dos veículos e das baterias; e impactos causados pelas conexões de 
veículos elétricos nas redes de média e baixa tensão e na qualidade da energia.
Com relação aos impactos elétricos nas redes de distribuição, a professora 
da Faculdade de Engenharia Elétrica e Computação (FEEC) da Unicamp, Fernanda 
Arioli, destaca que “as consequências são bem maiores na rede de baixa tensão”. 
Levando-se em conta que a recarga de um veículo elétrico em uma residência 
demora entre quatro e oito horas, o aumento de carga na rede de baixa tensão 
é similar ao de um chuveiro elétrico, conforme a docente. Isso pode ocasionar 
sobrecarga no condutor e queda de tensão, afetando a qualidade da energia 
não somente da residência onde o veículo elétrico está sendo recarregado, como 
também das residências vizinhas.
Um complicador dessa situação é a tendência de a recarga dos veículos 
elétricos ser realizada pelos proprietários logo após a chegada do trabalho, 
gerando um pico de carga na rede no início do período noturno. Segundo a 
professora da Unicamp, a solução para o problema seria a mesma tomada pelas 
distribuidoras quando há um aumento de carga em determinadas épocas do ano, 
como no verão, em que o uso dos aparelhos de ar-condicionado aumenta e, com 
isso, a carga na rede também.
Já no que se refere à média tensão, a recarga de veículos elétricos em 
eletropostos para recargas rápidas não acarreta, segundo estudo da Unicamp, 
impactos muito grandes à rede. Além disso, segundo Arioli, a tendência é de 
que os proprietários de carros com esse tipo de tecnologia não utilizem tanto os 
eletropostos como os proprietários de veículos de combustão usam os postos de 
abastecimento, até porque já carregariam na tomada das residências. Nesse sentido, 
não haveria a necessidade da implantação de muitos postos pelas cidades, devendo 
52
UNIDADE 1 — A SOCIEDADE E AS FONTES DE ENERGIA
ficar restritos às rodovias. “A tendência é que o custo da energia elétrica nos postos 
de recarga seja maior do que nas residências”, diz a docente, isso porque a energia 
dos postos não seria distribuída diretamente pela concessionária, mas por uma 
empresa comercializadora.
FONTE: O SETOR ELÉTRICO. Carros elétricos ainda são uma incógnita. 2017. Disponível em: https://
www.osetoreletrico.com.br/carros-eletricos-ainda-sao-uma-incognita/. Acesso em: 9 abr. 2021.
53
RESUMO DO TÓPICO 3
Neste tópico, você aprendeu que:
• A geração de energia pode interferir diretamente no meio ambiente.
• Há diferentes formas de geração de energia, e cada forma possui as suas 
características.
• A geração de energia elétrica vem acompanhando a evolução da nossa espécie 
desde a Segunda Revolução Industrial.
• Cada vez mais, há espaço para aumentar a participação de fontes alternativas 
renováveis.
Ficou alguma dúvida? Construímos uma trilha de aprendizagem 
pensando em facilitar sua compreensão. Acesse o QR Code, que levará ao 
AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo.
CHAMADA
54
1 A energia elétrica obtida através da energiapotencial gravitacional da água 
na forma de hidrelétricas consiste no alagamento de grandes áreas através 
da criação de barragens. Esse processo tem, como fundamento, represar a 
água que antes fluia livremente, impedindo que o ecossistema à frente da 
instalação receba o seu fluxo normal de água. Como resultado da retenção no 
reservatório, muito material orgânico pode ser acumulado, o que pode dar 
origem à proliferação de algas e de ervas daninhas, podendo causar:
a) ( ) O aumento da taxa de mortalidade de espécies nativas.
b) ( ) O entupimento das tubulações do gerador.
c) ( ) O aumento das taxas de cromo na água.
d) ( ) A redução da eficiência da usina.
e) ( ) A melhora na qualidade da água.
2 A pesquisa da Wildlife Society demonstrou, experimentalmente, que um 
rebanho criado a 50 metros de uma turbina eólica apresentou um perfil 
de desenvolvimento, e outro rebanho mantido a 500 metros do gerador 
apresentou outro perfil. Na prática, existe um efeito relacionado à criação 
de gado nas proximidades. O estudo relaciona esse efeito com o ruído 
sonoro permanente causado pelos aerogeradores. Baseado nisso, qual foi a 
característica apresentada pelo grupo que estava mais próximo ao gerador?
a) ( ) O grupo desenvolveu aumento de peso em forma de gordura.
b) ( ) O grupo desenvolveu menor peso corporal.
c) ( ) O grupo desenvolveu menos hormônios relacionados ao estresse.
d) ( ) O grupo apresentou redução da taxa de reprodução.
e) ( ) O grupo apresentou aumento da taxa de reprodução.
3 As plantas nucleares de geração de energia elétrica podem utilizar os 
princípios de fusão ou de fissão nuclear. O processo se baseia em um 
princípio que foi identificado pelo famoso físico Albert Einstein (1879-
1955). Que princípio é esse?
a) ( ) Teoria Geral da Física.
b) ( ) Efeito fotoelétrico.
c) ( ) Relatividade – equivalência massa-energia.
d) ( ) Eletromagnetismo.
e) ( ) Leis da termodinâmica.
4 O eletromagnetismo foi, primeiramente, utilizado para a geração de corrente 
alternada pelo cientista sérvio-americano Nikola Tesla (1856-1943). Muitas 
das formas de geração de energia elétrica ainda se valem desse princípio 
para atender à demanda do mercado consumidor. Entretanto, existe uma 
forma que independe desse princípio. Qual seria?
AUTOATIVIDADE
55
a) ( ) Eólica.
b) ( ) Hídrica.
c) ( ) Nuclear.
d) ( ) Solar fotovoltaica.
e) ( ) Gás natural.
5 A Organização Internacional de Padronização (ISO) definiu, através da 
norma ISO 14000, o conceito de aspecto ambiental. Qual é a definição que 
condiz com a norma? Assinale a alternativa CORRETA acerca da ligação de 
geradores síncronos em paralelo:
a) ( ) Resultados mensuráveis da gestão de uma organização sobre os seus 
impactos ambientais.
b) ( ) Propósito ambiental geral, decorrente da política ambiental, que uma 
organização se propõe a atingir.
c) ( ) Circunvizinhança, em que uma organização opera, incluindo ar, água, 
solo, recursos naturais, flora, fauna, seres humanos e as suas inter-relações.
d) ( ) Qualquer mudança no meio ambiente, adversa ou benéfica, que resulta, 
no todo ou em parte, dos aspectos ambientais da organização.
e) ( ) Elemento das atividades, produtos ou serviços de uma organização 
que pode interagir com o meio ambiente.
56
REFERÊNCIAS
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Brasil. Brasília: Aneel, 2008. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/arquivos/
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em: https://bit.ly/3x6KSFE. Acesso em: 4 abr. 2011.
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energético nacional 2010: ano base 2009. Rio de Janeiro: EPE, 2010. Disponível em: https://
ben.epe.gov.br/downloads/Relatorio_Final_ BEN_2010.pdf. Acesso em: 4 abr. 2011.
BRASIL. Agência Nacional de Energia Elétrica. Atlas de energia elétrica do Brasil 
2008. 3. ed. Brasília: ANEEL, 2008. Disponível em: http://www.aneel.gov.br/
arquivos/PDF/ atlas_capa_sumario.pdf. Acesso em: 4 abr. 2011.
BRASIL. Lei nº 10.438, de 26 de abril de 2002. Dispõe sobre a expansão da oferta 
de energia elétrica emergencial, recomposição tarifária extraordinária, cria o 
Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa), a 
Conta de Desenvolvimento Energético (CDE), dispõe sobre a universalização do 
serviço público de energia elétrica, dá nova redação às Leis no 9.427, de 26 de 
dezembro de 1996, no 9.648, de 27 de maio de 1998, no 3.890-A, de 25 de abril de 
1961, no 5.655, de 20 de maio de 1971, no 5.899, de 5 de julho de 1973, no 9.991, 
de 24 de julho de 2000, e dá outras providências. Disponível em: http://www.
planalto.gov.br/ ccivil_03/Leis/2002/L10438.htm. Acesso em: 24 maio 2018.
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de efeito estufa do mundo. 2017. Disponível em: http://www.funverde.org.br/
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WERNER, J. H. Toxic substances inphotovoltaic modules. Stuttgart: University 
of Stuttgart, 2011.
59
UNIDADE 2 — 
FONTES DE ENERGIA
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• reconhecer os tipos e as aplicabilidades das fontes de energia renováveis 
e não renováveis;
• identificar as vantagens e as desvantagens da aplicabilidade de um 
sistema de energia solar nas edificações;
• explicar as vantagens e as desvantagens da aplicabilidade de outras 
fontes de energia nas edificações;
• reconhecer o uso da biomassa como fonte alternativa de energia;
• determinar a aplicação das células combustíveis;
• analisar o uso de hidrogênio como fonte alternativa de energia;
• interpretar os conceitos de medição de potência e de energia;
• definir os instrumentos para a medição de potência e de energia;
• analisar as técnicas de medição de potência e de energia elétrica em 
corrente alternada;
• determinar os tipos de sistemas elétricos de alimentação;
• analisar os elementos dos sistemas elétricos de alimentação.
 Esta unidade está dividida em três tópicos. No fim de cada um 
deles, você encontrará atividades que reforçarão o seu aprendizado.
TÓPICO 1 – ENERGIA SOLAR E OUTRAS FONTES DE ENERGIA
TÓPICO 2 – VISÃO GERAL DE CIRCUITOS E DE SISTEMAS ELÉTRICOS
TÓPICO 3 – TIPOS DE SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO
60
Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos 
em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá 
melhor as informações.
CHAMADA
61
UNIDADE 2
1 INTRODUÇÃO
Existem diversas fontes de energia que podem ser empregadas em 
edificações e tais fontes se subdividem em renováveis e não renováveis. Faz-se 
necessário saber identificar as vantagens e as desvantagens de cada uma delas. 
Dentre as fontes renováveis, a energia solar tem se difundido como uma opção 
para o uso em edificações de diferentes portes e, assim como as demais fontes, 
possui vantagens e desvantagens.
Nesta unidade, você estudará as fontes de energia. Você aprenderá a 
reconhecer os tipos e as aplicabilidades das fontes de energia renováveis e não 
renováveis e verificará as vantagens e as desvantagens da aplicação de sistemas 
de energia solar nas edificações. Identificará os aspectos positivos e negativos do 
emprego de outras fontes de energia nas edificações.
As energias alternativas são todas aquelas que podem substituir os 
combustíveis fósseis, que são formados por meio de processos naturais, como o 
de decomposição anaeróbia de organismos vivos soterrados.
Os processos biológicos que dão origem aos combustíveis fósseis podem 
demorar até 650 milhões de anos, levando à alta concentração de carbono, como 
no petróleo, no carvão e no gás natural.
Nesta unidade, você também aprenderá a utilização da biomassa, 
proveniente, muitas vezes, de rejeitos e de subprodutos do sistema produtivo, como 
fonte alternativa proveniente. Ainda, deve ver os campos de utilização das células 
combustíveis e o desenvolvimento das tecnologias de exploração do potencial 
energético do hidrogênio, elemento químico mais abundante no universo.
2 FONTES DE ENERGIA RENOVÁVEIS E NÃO RENOVÁVEIS
A energia pode ser oriunda de fontes renováveis e não renováveis, que 
apresentam diferenças conceituais entre si, conforme apontam Goldemberg e 
Lucon (2007):
• Energia renovável: é aquela cuja fonte é reposta imediatamente pela natureza, 
como a energia eólica, cuja fonte é o vento, a energia das marés e das ondas, a 
radiação solar, o calor do fundo da Terra (geotermal) etc.
TÓPICO 1 — 
ENERGIA SOLAR E OUTRAS FONTES DE ENERGIA
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
62
• Energia não renovável: consiste na energia cuja fonte necessita de um 
horizonte de tempo geológico para ser reposta, por exemplo, os combustíveis 
fósseis, como o gás.
O quadro a seguir demonstrará as fontes de energia renováveis e não 
renováveis, separadas em energias primária e secundária. Essa última é resultante 
de um processo de transformação da primeira, por exemplo, a cana-de-açúcar, 
que vira biocombustível.
QUADRO 1 – CLASSIFICAÇÃO DAS FONTES DE ENERGIA
Fontes Energia primária Energia secundária
Não 
renováveis
Fósseis
Carvão mineral
Termoeletricidade, calor, 
combustível para transportePetróleo e derivados
Gás natural
Nuclear Materiais fósseis Termoeletricidade, calor
Renováveis
Tradicionais Biomassa primitica: lenha de desmatamento Calor
Convencionais Potencias hidráulicas de médio e grande porte Hidreletricidade
Novas
Biomassa moderna: lenha 
replantada, culturas energéticas 
(cana-de-açúcar, óleos vegetais)
Biocombustíveis (etanol, biodiesel), 
termeletricidade, calor
Outros
Energia solar Calor e eletricidade fotovoltaica
Geotermal Calor e eletricidade
Eólica
EletricidadeMaremotriz e das 
ondas
FONTE: Adaptado de Goldemberg e Lucon (2007)
Dentre as fontes de energia não renováveis, temos as fósseis (carvão 
mineral, petróleo e derivados e gás natural), cuja aplicabilidade se dá em 
termoeletricidade, calor e combustível para transporte. Há, também, a energia 
nuclear (materiais físseis), que se aplica à termoeletricidade e ao calor. Com relação 
às fontes renováveis, surgem três subdivisões, sendo: tradicionais, convencionais 
e novas, conforme lecionam Goldemberg e Lucon (2007).
Como fonte renovável tradicional, temos o uso da biomassa primitiva, 
e, como fontes convencionais, temos potenciais hidráulicos de médio e de 
grande porte, que são utilizados na hidreletricidade. Quanto às novas fontes 
de energia, temos os potenciais hidráulicos de pequeno porte, que também 
geram hidreletricidade, além da biomassa moderna (lenha replantada, culturas 
energéticas, como cana-de-açúcar, e outros óleos vegetais). Esse tipo de biomassa 
tem a sua aplicabilidade em biocombustíveis, como o etanol, e em termeletricidade 
e calor, ainda conforme Goldemberg e Lucon (2007).
TÓPICO 1 — ENERGIA SOLAR E OUTRAS FONTES DE ENERGIA
63
Dentre as novas fontes de energias renováveis, há, ainda, as que dão 
origem ao produto que aplicamos às edificações: a eletricidade. São elas: energia 
solar, geotérmica, eólica e maremotriz, sendo, a mais comum, a solar.
3 VANTAGENS E DESVANTAGENS DA ENERGIA SOLAR
Uma das fontes renováveis que vem sendo aplicada em edificações é a 
energia solar. Vamos conhecer um pouco mais do sistema de energia solar, além 
das vantagens e das desvantagens de sua aplicabilidade em edificações.
O sistema de energia solar leva energia às edificações por meio do efeito 
fotovoltaico. Fraidenraich e Lyra (1995 apud SANTOS, 2009, p. 16) lecionam acerca 
desse efeito fotovoltaico:
Esse fenômeno ocorre em alguns materiais semicondutores, a partir 
da incidência da luz solar. Os fótons da luz estimulam os elétrons a 
saltarem para a camada de condução, que, sob condições favoráveis, 
originará uma tensão e corrente elétrica. A radiação proveniente do 
sol fornece a energia necessária para o elétron saltar para a banda de 
condução. É, nesse movimento, entre a lacuna e a banda de condução, 
que a energia elétrica é gerada e “coletada” pelos condutores da célula.
Utilizando materiais com diferentes características fotovoltaicas, são 
fabricadas as células fotovoltaicas, e a união de várias células dá origem ao 
chamado módulo fotovoltaico.
Com relação à instalação de um sistema fotovoltaico, este, normalmente, 
utiliza painéis solares, fiação, sistema conversor CC–CA (corrente contínua e 
corrente alternada), proteções e conexões, conforme aponta Santos (2009).
Seguem exemplos de módulos fotovoltaicos empregados em sistemas de 
energia solar.
FIGURA 1 – MÓDULO DE SILÍCIO POLICRISTALINO, À ESQUERDA, E SILÍCIO 
MONOCRISTALINO, À DIREITA
FONTE: Santos (2009, p. 18)
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
64
Os módulos fotovoltaicos de silício são os mais comumente utilizados, e 
o local de aplicação mais comum é o telhado, conforme leciona Santos (2009). De 
acordo com Torres (2012, p. 89):
[...] A geração de energia elétrica em um sistema fotovoltaico 
depende das características dosmódulos (eficiência e coeficientes de 
temperatura), do posicionamento do painel (orientação e inclinação), 
das características dos inversores (eficiência) e do nível anual da 
irradiação no local (kWh/m2).
A autora destaca, ainda, a questão de possíveis sombreamentos nos painéis, 
o que pode comprometer a geração de energia elétrica e, consequentemente, o 
desempenho do sistema.
Dentre as vantagens de um sistema solar em edificações, podemos citar o 
fato de ser uma fonte de energia que causa menos danos ao meio ambiente, além 
de possibilitar a geração de energia durante o dia, ou seja, no mesmo período 
no qual há demanda de energia para atividades. Como desvantagens, podemos 
considerar a necessidade de incidência solar, que é menor em determinadas 
regiões e períodos do ano.
Com relação à implementação de energia solar em edificações, é possível 
prever, no projeto, superfícies destinadas à colocação de painéis solares.
FIGURA 2 – EDIFÍCIOS COM PREVISÃO DE PAINÉIS SOLARES
FONTE: Adaptada de Santos (2009)
Na figura anterior, observamos exemplos variados que incluem a 
instalação de painéis em telhados inclinados, fachadas, brises etc. Um exemplo 
de projeto com arquitetura pensada para o uso de energia solar é o estádio de 
futebol projetado por Toyo Ito.
TÓPICO 1 — ENERGIA SOLAR E OUTRAS FONTES DE ENERGIA
65
FIGURA 3 – ESTÁDIO DE FUTEBOL COM ARQUITETURA PLANEJADA PARA A UTILIZAÇÃO DE 
ENERGIA SOLAR 
FONTE: Archdaily (2013, s.p.)
Construído em 2009, o estádio se localiza na cidade de Kaohsiung, em 
Taiwan. A área da cobertura corresponde a 14.155 m2 e conta com 8.844 painéis 
solares, capazes de gerar 1,14 GWh de energia que, ligada à rede da rua, consegue 
alimentar boa parte da vizinhança — cerca de 80% — quando o estádio não está 
sendo utilizado (GALILEU, [2010?]).
Quanto aos componentes do sistema, a figura a seguir trará, de forma 
esquematizada, os itens que compõem um sistema de energia solar. O esquema 
apresentado traz painéis fotovoltaicos e inversores, que transformam a energia 
solar em elétrica, conforme leciona Santos (2009).
FIGURA 4 – DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UM SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO INTEGRADO AO 
TELHADO DE UMA RESIDÊNCIA URBANA E INTERLIGADO À REDE ELÉTRICA CONVENCIONAL
FONTE: Adaptada de Santos (2009)
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
66
4 VANTAGENS E DESVANTAGENS DA APLICABILIDADE DE 
OUTRAS FONTES DE ENERGIA NAS EDIFICAÇÕES
Agora que já estudamos a energia solar em edificações, falaremos da 
aplicabilidade de outras fontes, renováveis e não renováveis. No Brasil, a matriz 
energética é constituída, majoritariamente, por usinas hidrelétricas, conforme 
leciona Torres (2012). Em decorrência da predominância do uso de energia 
proveniente de hidrelétricas, as edificações ainda fazem pouco uso de outras fontes.
A energia eólica, por exemplo, é pouco aplicada a edificações, devido 
aos equipamentos necessários e à necessidade de ventos. A seguir, veremos um 
exemplo de energia eólica aplicada a edificações.
Um exemplo de aplicação de energia eólica em edificações é o do Hotel 
Hilton, em Fort Lauderdale, Flórida, Estados Unidos, que instalou seis aerogeradores.
A seguir, veremos os aerogeradores instalados na cobertura do hotel. Em amarelo, 
estão destacados os macacos hidráulicos, que permitem a articulação dos mastros 
(movimentação descendente) para manutenção anual ou retirada de operação no caso de 
ventos de grandes velocidades, conforme leciona Bernardes (2015).
FONTE: Bernardes (2015, s.p.)
NOTA
TÓPICO 1 — ENERGIA SOLAR E OUTRAS FONTES DE ENERGIA
67
Outra fonte de energia renovável é aquela gerada a partir da biomassa. A 
Aneel (2008, p. 67) conceitua biomassa da seguinte forma:
Qualquer matéria orgânica que possa ser transformada em energia 
mecânica, térmica ou elétrica é classificada como biomassa. De acordo 
com a sua origem, pode ser: florestal (madeira, principalmente), agrícola 
(soja, arroz e cana--de-açúcar etc.) e rejeitos urbanos e industriais (sólidos 
ou líquidos, como o lixo). Os derivados obtidos dependem tanto da 
matéria-prima utilizada (cujo potencial energético varia de tipo para tipo) 
quanto da tecnologia de processamento para obtenção dos energéticos.
5 A BIOMASSA COMO FONTE ALTERNATIVA DE ENERGIA
Você está prestes a iniciar os seus estudos relativos a fontes alternativas de 
energia. O primeiro assunto a ser estudado é a biomassa, que, segundo o dicionário 
Michaelis, é a quantidade de matéria orgânica viva constituída pelos componentes 
bióticos de um ecossistema — produtores, consumidores e desintegradores; o 
peso total dos organismos vivos de um ecossistema de determinado espaço, em 
determinado tempo; ou, ainda, mistura de restos de madeira, carvão vegetal ou 
resíduos agrícolas, como o bagaço e a palha da cana-de-açúcar, utilizados para a 
geração de energia elétrica.
Essa definição engloba, também, combustíveis fósseis, pois eles, também, 
são de origem vegetal. É importante salientar, no entanto, que o seu objetivo de 
aprendizado, nesta unidade, está orientado a fontes alternativas e, portanto, não 
envolverá o estudo de fontes, como carvão mineral, gás natural e petróleo, que 
também se enquadram nessa definição.
A biomassa é transformada a partir da fonte primária de energia dos 
organismos vivos: o sol. Os organismos absorvem a energia emitida pelo sol por 
meio dos fótons a partir da conversão, conhecida como fotossíntese, gerando energia 
química na forma de glicose — ou açúcar.
FIGURA 5 – ESQUEMA DA FOTOSSÍNTESE. POR MEIO DE PROCESSOS FÍSICO-QUÍMICOS, O DIÓXIDO 
DE CARBONO E A ÁGUA GERAM GLICOSE E GÁS OXIGÊNIO POR MEIO DA ENERGIA DA LUZ SOLAR
FONTE: Adaptada de Universia (2018)
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
68
O processo de geração de energia elétrica, a partir da energia térmica, 
começou a ser utilizado, comercialmente, a partir de 1882, nas usinas de Pearl 
Street (Nova Iorque, EUA) e Holborn Viaduct (Londres, Inglaterra), mas o 
processo de utilização da biomassa para a criação de fogo se desenvolveu com o 
próprio homo sapiens, sendo, portanto, uma descoberta pré-histórica.
O conceito inicial de termoelétricas consistia na queima de carvão, que, 
apesar de poder ser classificado como biomassa, não é uma fonte renovável ou 
alternativa. O que vem sendo introduzido como fonte alternativa são resíduos de 
processamento de madeira, restos de alimentos e culturas agrícolas. Isso significa 
o reaproveitamento de materiais que podem ser obtidos de forma sustentável e 
está alinhado com as políticas de destinação de resíduos orgânicos. A seguir, você 
poderá observar um resumo gráfico das fontes utilizadas como biomassa.
FIGURA 6 – FONTES UTILIZADAS COMO BIOMASSA
FONTE: Adaptada de The National Energy Education Project (2018)
No Brasil, a agência reguladora dos serviços de energia elétrica é a Agência 
Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), que é uma autarquia, ou seja, tem poder 
para regular os assuntos relacionados ao setor de energia no país.
A médio e a longo prazo, a biomassa se torna uma opção frente à exaustão 
de fontes não renováveis e às regulamentações ambientais que, cada vez mais, 
buscam restringir a exploração indiscriminada (predatória) de recursos naturais 
e desenvolver ciclos sustentáveis de expansão da economia. As vantagens 
ambientais do uso racional da biomassa se dão, principalmente, no controle das 
emissões de CO2 e de enxofre (ROSILLO-CALLE; BAJAY, 2000). A utilização desse 
recurso ainda é de difícil contabilização, devido à larga utilização não comercial.
Ao analisar, especificamente, o caso do estado de São Paulo, onde é 
intensa a produção de biomassa energética por meio da cana-de-açúcar utilizada 
para produção de álcool, percebe-se que o estado atingiu um índice de 37,3% de 
produção de bioenergia com cana e derivados. O estado tem capacidade para 
TÓPICO 1 — ENERGIA SOLAR E OUTRAS FONTES DE ENERGIA
69
atingir capacidade de produção de energia de mais de 14 mil MW, devido à alta 
produção agrícola, o que seria equivalente ao volume de produçãoda usina 
hidrelétrica de Itaipu.
GRÁFICO 1 – RENOVÁVEIS NA MATRIZ ENERGÉTICA PAULISTA
FONTE: Adaptada de São Paulo (2018)
 
Para o estado de São Paulo, existe, ainda, um potencial para 5 mil MW 
se forem considerados aterros sanitários, efluentes, resíduos da agroindústria e 
resíduos sólidos urbanos. Além disso, foi feito um levantamento de escopo que 
identificou uma área de pastagens degradadas com área de, aproximadamente, 
1,8 milhão de hectares, que pode dar origem a 1,5 mil MW.
É importante ressaltar que a União Europeia e as Nações Unidas já 
reconheceram a utilização da biomassa como fonte de energia renovável, desde 
que os insumos não sejam captados de forma predatória, pois o balanço da 
emissão de dióxido de carbono proveniente da queima do material é equivalente 
ao consumido durante o processo de fotossíntese.
A geração de bioenergia é particularmente propícia a países tropicais, 
onde os índices de crescimento das culturas são beneficiados pelo alto índice 
de incidência solar. A eficiência das plantas de geração de energia, a partir da 
biomassa, pode chegar a até 27%, o que é proporcional ao valor investido na 
tecnologia de geração. Em contrapartida, nas usinas que utilizam a biomassa com 
carvão, as eficiências atingidas chegam a 40%.
6 A APLICAÇÃO DE CÉLULAS COMBUSTÍVEIS
O conceito de células combustíveis, certamente, originou-se da pilha 
desenvolvida pelo físico Alessandro Volta, ainda no século XVIII. As células 
combustíveis aplicam a conversão de energia química para a geração de energia 
elétrica e de calor.
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
70
Quais dispositivos você utiliza no dia a dia que são alimentados por 
baterias? Com certeza, são muitos. Eles poderiam funcionar por meio do 
sistema de distribuição de energia elétrica? Talvez. Contudo, as exigências das 
aplicações, muitas vezes, demandam que a alimentação elétrica do dispositivo 
permita mobilidade. Dessa forma, criaram-se desafios específicos para esse tipo 
de geração de energia.
De forma geral, todas as células combustíveis operam de forma semelhante, 
seguindo, também, a lógica da pilha de Volta. A principal diferença entre os dois é 
que a segunda armazena energia, ao passo que a primeira atua como um gerador 
de energia por meio de um combustível. As células produzem um fluxo constante 
de energia em forma de corrente contínua a partir das reações químicas que 
acontecem a partir do eletrólito com o cátodo e o ânodo. O processo de equilíbrio 
energético se inicia com a oxidação do combustível, geralmente, hidrogênio, no 
ânodo da célula. Nesse processo, é liberado um elétron, que alimenta a carga do 
circuito. O íon com carga positiva liberado desse balanço energético atravessa o 
eletrólito até o cátodo, e o elétron liberado e o íon se encontram novamente. Nesse 
ponto, ocorre uma nova reação química (geralmente, consumindo oxigênio), 
origem do resíduo da geração de energia, geralmente, água ou dióxido de carbono.
FIGURA 7 – CÉLULA COMBUSTÍVEL MODELO
FONTE: Adaptada de Altork e Busby (2010)
 
Você, provavelmente, já se deparou com a utilização de geradores de 
energia. Os modelos disponíveis, comercialmente, no Brasil, geralmente, atuam 
por meio do processo de combustão, no qual a energia captada da explosão do 
combustível é utilizada para movimentar o eixo de um gerador, dando origem 
à energia elétrica em forma de corrente alternada. As células combustíveis 
convertem a energia por meio das reações químicas, diferentemente do processo 
padrão de combustão utilizado atualmente, gerando energia diretamente, sem as 
perdas mecânicas de um gerador comum.
Tecnicamente, pode-se construir um sistema desse tipo a partir de diversos 
insumos. Os modelos mais desenvolvidos e que têm aplicações comerciais 
práticas serão explicados a seguir.
TÓPICO 1 — ENERGIA SOLAR E OUTRAS FONTES DE ENERGIA
71
• PEMFCs: célula combustível com funcionamento por meio da membrana de 
troca de prótons. Nesse projeto, uma membrana de polímero condutora de 
prótons contém a solução de eletrólito que separa o cátodo e o ânodo.
• PAFC: as células combustíveis de ácido fosfórico foram, primeiramente, 
desenvolvidas em 1991, por Tanner e Elmore. Os íons do hidrogênio são 
conduzidos através do eletrólito de ácido fosfórico do ânodo para o cátodo, 
sendo que o processo, geralmente, trabalha entre temperaturas de 150-200 °C. 
O calor deve ser removido do sistema para que a célula continue a operar, 
sendo uma possibilidade de aplicação para a cogeração.
• SAFC: são as células combustíveis de ácido sólido. Nesse caso, o eletrólito é 
formado por uma camada sólida de ácido que, em regime de operação (140-
150 °C), atinge uma configuração com alta densidade protônica, propiciando 
alta condutividade no meio.
• AFC: são as células alcalinas (desenvolvidas por Francis Bacon, em 1959). Elas 
foram a fonte primária de energia do programa Apollo, da NASA (WILLIAMS, 
1994), funcionando através de eletrodos porosos de carbono e uma solução de 
eletrólito de hidróxido de sódio ou hidróxido de potássio.
6.1 EXEMPLOS DE APLICAÇÃO
Como exemplo do âmbito automotivo, em 2015, a Toyota apresentou o 
seu primeiro veículo de célula combustível, o Mirai. Denominados FCEVs (Fuel 
Cell Electric Vehicles), os veículos alimentados pelas células já são realidade, 
sendo limitados apenas à distribuição do combustível utilizado pelas células, 
o hidrogênio. A tecnologia, de acordo com o relatório da Information Trends, 
atingiu a venda de 6.475 veículos até 2017.
A respeito dos geradores, atualmente, as células combustíveis são 
consideradas fontes muito confiáveis de energia, sendo referência para aplicações 
que demandem fornecimento confiável de energia, como hospitais, espaçonaves 
e veículos militares. Em 2003, teve início o programa-piloto Stuart Island, no 
estado de Washington, capital dos Estados Unidos. A partir desse programa, foi 
desenvolvido um sistema fechado capaz de gerar 0,25 kW, podendo atender à 
demanda de uma residência.
A ONSI Corporation desenvolveu uma célula CHP (Combined Heat and 
Power) com base na aplicação de ácido fosfórico, capaz de gerar 200 kW de energia 
elétrica. O sistema atua em um regime de cogeração, entregando, também, 200 
kW de energia em forma de calor.
Cogeração é o processo de produção combinada de energia elétrica e calor. 
As plantas térmicas movidas a carvão apresentam uma eficiência aproximada de 
30%, o que significa que cerca de 70% do calor é desperdiçado. No processo de 
cogeração, 30-40% da energia química é transformada diretamente em energia 
elétrica e o restante em calor. Dessa forma, é possível reaproveitar o calor para 
alimentar o processo a vapor, gerando apenas 10-20% de perda de energia.
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
72
FIGURA 8 – BALANÇO ENERGÉTICO TERMELÉTRICA VERSUS BALANÇO ENERGÉTICO COGERAÇÃO
FONTE: Adaptada de Instituto Nacional de Eficiência Energética (2018)
Acerca do transporte público, em dezembro de 2010, foram iniciados 
os testes com passageiros em três ônibus movidos a células de hidrogênio. A 
Empresa Metropolitana de Transportes de São Paulo foi a coordenadora do 
projeto nacional de implantação da tecnologia, que traz a garantia de zero emissão 
de gases poluentes e geradores de efeito estufa, além de baixo ruído e vibração.
7 O HIDROGÊNIO COMO FONTE ALTERNATIVA DE ENERGIA
O hidrogênio, como fonte alternativa de energia, pode ser utilizado nos 
processos de combustão e em células de combustível. Ele é tão leve que sobe 
às camadas mais altas da atmosfera, sendo raramente encontrado na sua forma 
pura (ALTORK; BUSBY, 2010). Apesar de ser um dos elementos disponíveis em 
maior volume no universo (o sol, por exemplo, é feito de hidrogênio na sua maior 
parte), a sua captação é difícil e a sua presença ocorre nas formas de compostos 
moleculares, como a água.
Você deve se perguntar: mas qual é a vantagem da utilização do hidrogênio 
como combustível? Você deve avaliar, primeiramente, o funcionamento da cadeia 
de fornecimento de energia atual. Amaior parte dos combustíveis utilizados é de 
origem fóssil (derivados do petróleo e do carvão), mas é de conhecimento geral 
que essa cadeia não é sustentável e que os esforços da ciência têm sido justamente 
para encontrar alternativas que atendam à crescente demanda energética sem 
causar impacto ao meio ambiente. A exploração desses recursos fósseis está 
em um ritmo, aproximadamente, um milhão de vezes mais rápido do que o de 
geração (BRINNER; PHILLIPS, 2001), o que nos dá uma ideia de quão rápido 
esses recursos chegam à exaustão.
TÓPICO 1 — ENERGIA SOLAR E OUTRAS FONTES DE ENERGIA
73
Uma das primeiras abordagens dos pontos de vista comercial e social 
feita é a comparação da utilização do hidrogênio com os combustíveis fósseis. 
Quando comparado com os demais combustíveis, o hidrogênio apresenta o 
maior conteúdo energético por peso (35,7 kWh/kg, aproximadamente, o triplo da 
gasolina), mas tem o menor conteúdo energético por volume (600 kWh/m3 com 
pressão de 200bar) (aproximadamente, 5,5% do apresentado pela gasolina).
Para que ele fosse adotado como combustível da frota de veículos, 
toda a cadeia precisaria ser remodelada. O hidrogênio é, predominantemente, 
armazenado em forma de gás, pois só é liquefeito sob temperaturas muito baixas 
(-253 °C). Todos os aspectos relativos à segurança operacional necessitariam de 
ajustes, exigindo uma completa revisão do sistema de distribuição, armazenamento 
e utilização. Essas adaptações, no entanto, já foram comprovadamente testadas, 
com estudos que datam de 30 anos atrás e veículos comerciais disponíveis ao 
mercado consumidor (BMW e DC).
74
Neste tópico, você aprendeu que:
• Fontes se subdividem em renováveis e não renováveis, as quais podem ser 
aplicadas a edificações.
• Uma das fontes renováveis que vem sendo aplicada em edificações é a energia 
solar, fonte de energia que possui os seus pontos positivos.
• No Brasil, a matriz energética é constituída, majoritariamente, por usinas 
hidrelétricas.
• A energia eólica, por exemplo, é pouco aplicada a edificações, devido aos 
equipamentos necessários e à necessidade de ventos.
• A respeito dos geradores, atualmente, as células combustíveis são consideradas 
fontes muito confiáveis de energia.
• O hidrogênio, como fonte alternativa de energia, pode ser utilizado nos 
processos de combustão e em células de combustível.
RESUMO DO TÓPICO 1
75
1 Entende-se, por energia renovável, aquela cuja fonte é imediatamente 
reposta pela natureza. Assinale a alternativa que traz exemplos de fontes 
renováveis de energia:
a) ( ) Carvão mineral, energia solar e energia geotérmica.
b) ( ) Energia eólica, energia solar e energia geotérmica.
c) ( ) Carvão mineral, gás natural e energia solar.
d) ( ) Gás natural, petróleo e energia geotérmica.
e) ( ) Petróleo, energia eólica e gás natural.
2 Energia não renovável consiste na energia cuja fonte necessita de um 
horizonte de tempo geológico para ser reposta, como o gás, um combustível 
fóssil (GOLDEMBERG; LUCON, 2007). Acerca das fontes não renováveis 
de energia, assinale a alternativa que apresenta somente fontes desse tipo:
a) ( ) Carvão mineral, petróleo e gás natural.
b) ( ) Petróleo, gás natural e energia solar.
c) ( ) Gás natural, petróleo e energia eólica.
d) ( ) Energia solar, energia geotérmica e gás natural.
e) ( ) Carvão mineral, energia eólica e energia solar.
3 A energia solar vem de uma fonte renovável, o sol, e a implementação de 
um sistema de captação da energia solar em edificações pode ser atrelada 
à concepção do projeto arquitetônico, por meio da previsão de superfícies 
destinadas à colocação de painéis, como brises e fachadas, por exemplo. 
Acerca das vantagens e das desvantagens da instalação de tal sistema, 
assinale a alternativa CORRETA:
a) ( ) Vantagens: fonte de energia não renovável, que causa menos danos ao 
meio ambiente; a geração de energia é realizada durante o dia, ou seja, 
no mesmo período no qual há demanda de energia para atividades. 
Desvantagens: necessidade de incidência solar, que é menor em 
determinadas regiões e períodos do ano.
b) ( ) Vantagens: fonte de energia renovável, que causa menos danos ao 
meio ambiente; a geração de energia pode ser realizada em qualquer 
período do dia. Desvantagens: necessidade de incidência solar, que é 
menor em determinadas regiões e períodos do ano.
c) ( ) Vantagens: fonte de energia não renovável, que causa menos danos 
ao meio ambiente; a geração de energia pode ser realizada à noite 
para ser utilizada durante o dia, ou seja, no mesmo período no qual 
há demanda de energia para atividades. Desvantagens: gera energia 
durante todos os períodos do dia.
AUTOATIVIDADE
76
d) ( ) Vantagens: fonte de energia não renovável, que causa menos danos ao 
meio ambiente; a geração de energia pode ser realizada durante o dia, ou 
seja, no mesmo período no qual há demanda de energia para atividades. 
Desvantagens: gera energia durante todos os períodos do dia.
e) ( ) Vantagens: fonte de energia renovável, que causa menos danos ao 
meio ambiente; a geração de energia pode ser realizada durante o 
dia, ou seja, no mesmo período no qual há demanda de energia para 
atividades. Desvantagens: necessidade de incidência solar, que é 
menor em determinadas regiões e períodos do ano.
4 No Brasil, predomina determinada matriz energética cuja fonte é considerada 
renovável. Assinale a alternativa que apresenta, respectivamente, o modelo 
de energia predominante no país e duas alternativas de fontes também 
renováveis:
a) ( ) Hidreletricidade, solar e eólica.
b) ( ) Nuclear, eólica e solar.
c) ( ) Solar, nuclear e hidreletricidade.
d) ( ) Hidreletricidade, nuclear e solar.
e) ( ) Nuclear, maremotriz e eólica.
5 Dentre as fontes renováveis, há a biomassa. Assinale a alternativa que 
explica o termo e apresenta dois exemplos.:
a) ( ) Qualquer matéria nuclear que possa ser transformada em energia 
mecânica, térmica ou elétrica é classificada como biomassa. Exemplos: 
água e lixo.
b) ( ) Toda matéria orgânica que pode ser transformada em energia mecânica, 
solar ou eólica é classificada como biomassa. Exemplos: sol e vento.
c) ( ) Qualquer matéria orgânica que possa ser transformada em energia 
mecânica, térmica ou elétrica é classificada como biomassa. Exemplos: 
madeira e lixo.
d) ( ) Toda matéria orgânica que possa ser transformada em energia elétrica, 
solar ou eólica é classificada como biomassa. Exemplos: arroz e carvão.
e) ( ) Toda matéria orgânica que possa ser transformada em energia mecânica, 
térmica ou elétrica é classificada como biomassa. Exemplos: arroz e carvão.
6 A biomassa, assim como o petróleo, é considerada um hidrocarboneto. 
Apesar disso, o seu processo de combustão é considerado mais limpo. No 
entanto, a mesma característica que o torna menos poluente reduz o seu 
poder calorífico superior (PCS). Que característica é essa?
a) ( ) Uma ligação com amina. 
b) ( ) Um oxigênio a mais. 
c) ( ) A densidade.
d) ( ) O teor de umidade.
e) ( ) A massa específica.
77
UNIDADE 2
1 INTRODUÇÃO
Quando falamos do conceito de energia, ele pode ser muito amplo e 
abstrato, e, quando envolve dispositivos eletrônicos e elétricos, a energia pode ser 
caracterizada como trabalho, ou seja, o trabalho solicitado pelos equipamentos 
ou dispositivos elétricos ou eletrônicos para realizar tarefas, como aquecimento, 
geração de luz, acionamento de motores elétricos ou cargas mecânicas etc.
Toda energia consumida por um dispositivo ou equipamento elétrico ou 
eletrônico está diretamente ligada ao tempo em que o equipamento ou dispositivo 
está em operação. Para podermos desvincular essa dependência de tempo, entra 
o conceito de potência, que pode ser definida como a taxa a que a energia é 
fornecida ou consumida por um equipamento ou dispositivo específico ao longo 
do tempo.
Neste tópico, você interpretará os conceitos de medição de potência e de 
energia e definirá instrumentos para medição de potência e deenergia, assim 
como analisará as técnicas de medição de potência e de energia elétrica em 
corrente alternada (CA).
2 SISTEMAS DE SINAL DE BAIXA TENSÃO
 
O significado do termo “baixa tensão” depende do contexto em que ele é 
usado. Em geral, os circuitos elétricos de sinal de baixa tensão, encontrados em 
uma casa, operam a partir de transformadores abaixadores, cuja tensão primária 
é de 127 V e a tensão secundária máxima é de cerca de 30 V. Esse nível de tensão 
mais baixo reduz o perigo de choque elétrico. Os sistemas de sinal de baixa tensão 
são empregados em campainhas, fechaduras de porta e sistema de segurança.
A instalação de circuitos de sinal de baixa tensão é, em muitos aspectos, 
mais barata e mais simples do que a fiação de um circuito elétrico comum. A 
alimentação é fornecida por um transformador aprovado para essa finalidade. 
Os transformadores aprovados têm embutida uma proteção contra sobrecorrente 
e são, propositadamente, limitados a valores muito baixos de potência. Por essa 
razão, esses circuitos são, às vezes, chamados de circuitos limitadores de energia. 
Admite-se que um curto-circuito nesse tipo de circuito não inicia um incêndio ou 
constitui qualquer outra ameaça à vida ou à propriedade.
TÓPICO 2 — 
VISÃO GERAL DE CIRCUITOS E DE SISTEMAS ELÉTRICOS
78
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
Um transformador de campainha, permanentemente conectado à 
alimentação de 127 VCA, é usado para abaixar a tensão. As tensões-padrão no 
secundário de um transformador de campainha são 6–10 VCA e 12–18 VCA. 
Eles são, geralmente, construídos de modo a serem instalados em um orifício 
de uma caixa de tomada metálica padrão, com os terminais primários de 127 V 
localizados dentro da caixa.
Os condutores podem ser colocados em um revestimento (jaqueta), que 
forma um cabo, ou torcidos em conjunto sem um revestimento global. Os cabos 
para circuitos de campainha vêm, comumente, em cabos de dois, três, quatro e 
cinco condutores. Cada condutor é codificado por cores para a sua identificação 
e para facilitar a montagem e a manutenção do circuito. Os cabos são suportados 
por grampos especiais isolados, uma vez que o uso de grampos de metal pode 
danificar os condutores. É uma boa prática passar a fiação da campainha separada 
dos circuitos de potência e de iluminação para evitar a transferência acidental de 
tensão para o circuito de sinal. Além disso, essa fiação deve ser mantida longe 
de tubos de água quente, dutos de ar quente e outras fontes de calor que possam 
danificar a sua isolação.
FIGURA 9 – CONEXÃO DE UM TRANSFORMADOR DE CAMPAINHA
FONTE: Petruzella (2014, p. 358)
FIGURA 10 – CIRCUITO EQUIVALENTE DE UMA LINHA DE TRANSMISSÃO MÉDIA
FONTE: Petruzella (2014, p. 359)
TÓPICO 2 — VISÃO GERAL DE CIRCUITOS E DE SISTEMAS ELÉTRICOS
79
3 CIRCUITO DE CAMPAINHA
A campainha é um dispositivo de sinal muito popular nas residências, 
de modo geral. Uma campainha de porta típica de dois tons permite identificar 
sinais de dois lugares. Ela é constituída por dois solenoides elétricos de 16 V 
e duas barras de tom (também chamadas de barras de timbre). Um solenoide, 
como você deve lembrar, é um eletroímã que tem um núcleo móvel. Quando uma 
tensão é, momentaneamente, aplicada ao solenoide frontal (associado à porta da 
frente), o seu núcleo móvel se desloca e atinge ambas as barras de tom. Quando 
uma tensão é, momentaneamente, aplicada ao solenoide traseiro (associado à 
porta de trás), o seu núcleo móvel atinge apenas uma barra de tom. Assim, um 
tom duplo (ding-dong) é produzido por um sinal do solenoide frontal e um tom 
único é produzido pelo solenoide traseiro.
O quadro de terminais da unidade de campainha tem, geralmente, três 
terminais de parafuso. O terminal marcado com “F” (frontal ou frontal) é conectado 
a um dos lados do solenoide frontal (porta da frente). O terminal marcado com 
“B” (back ou traseiro) é conectado a um dos lados do solenoide traseiro (porta de 
trás). O terminal marcado com “T” é conectado a ambos os terminais restantes 
dos solenoides. Isso torna o terminal “T” comum a ambos os solenoides.
O esquemático completo e uma amostra do quadro de sequência numérica 
da fiação serão apresentados mais adiante. Um transformador 127 V/16 V é usado 
como fonte de alimentação. O circuito esquemático pode ser lido facilmente para 
mostrar como o circuito funciona. Apertando o botão (tipo pushbutton) apropriado, 
o circuito entre os solenoides frontal e traseiro:
FIGURA 11 – CAMPAINHA DE PORTA DE DOIS TONS
FONTE: Petruzella (2014, p. 359)
80
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
FIGURA 12 – QUADRO DE TERMINAIS DA CAMPAINHA
FONTE: Petruzella (2014, p. 360)
Será devidamente fechado. Botões são usados em vez de interruptores 
de modo, com o circuito ativo apenas quando o botão estiver pressionado. Uma 
campainha de dois tons indica que o sinal é da porta da frente. Uma campainha 
de um único tom indica que o sinal é da porta de trás.
FIGURA 13 – DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DO CIRCUITO DE CAMPAINHA DE PORTA
FONTE: Petruzella (2014, p. 360)
Localizado no porão da casa*, com o seu primário de 127 V, permanentemente 
ligado ao sistema elétrico da casa. Três passagens de cabo são usadas. Um cabo 
único de dois condutores é instalado do transformador para cada uma das portas e 
um cabo de três condutores vai do transformador para a campainha. A campainha 
está localizada em um local central no primeiro andar (ou no único andar da 
residência). Observe que os componentes foram enumerados de acordo com a 
sequência de numeração adotada no esquema. Os botões e o transformador estão 
TÓPICO 2 — VISÃO GERAL DE CIRCUITOS E DE SISTEMAS ELÉTRICOS
81
representados pictoricamente. O diagrama de ligação é completado pela conexão 
dos terminais, de acordo com o quadro da sequência de numeração da ligação. 
Use o código de cores da isolação do fio para identificar, de forma correta, as 
extremidades dos fios do cabo. Um cabo de dois condutores, geralmente, contém 
um fio preto e um branco (ou azul). Um cabo de três condutores costuma ter fios 
preto, branco (ou azul) e vermelho**. Esse tipo de fiação de sinal, normalmente, não 
requer a utilização de caixas de luz (ou caixas de tomada).
4 CONCEITOS DE MEDIÇÃO DE POTÊNCIA E ENERGIA
Os átomos são formados por elétrons, prótons e nêutrons; os elétrons 
giram em órbitas em torno do núcleo, que é composto pelos prótons e nêutrons. 
A quantidade de elétrons, prótons e nêutrons muda, de acordo com cada tipo 
de elemento químico, e quanto maior for a energia do elétron, maior é o raio da 
órbita por onde ele gira. A estrutura de um átomo poderá ser vista a seguir.
FIGURA 14 – ESTRUTURA DO ÁTOMO
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Os elétrons que se encontram na camada mais externa são chamados de 
elétrons de valência. Quando um átomo recebe energia externa, isso faz com 
que os elétrons de valência se tornem elétrons livres, que formam uma banda 
de condução que pode se movimentar pelo material. Se você aplicar um campo 
elétrico ao material, são os elétrons livres que, ao se movimentarem, geram a 
corrente elétrica. Quanto maior a energia necessária para os elétrons de valência 
se movimentarem, maior é a resistência elétrica do material.
A resistividade elétrica (ρ) é uma propriedade do material e está 
relacionada com a resistência elétrica da seguinte maneira:
R é a resistência elétrica.
A é a área da secção reta perpendicular à direção da corrente.
l é a distância entre dois pontos no material.
(1)
82
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
A condutividade elétrica indica a facilidade com que um material conduz 
corrente elétrica e é o inverso da resistividade.
A carga elétrica (Q) é expressa em coulombs (C); um coulomb de carga 
equivale a uma quantidade de carga de 6.250.000.000.000.000.000 elétrons. A 
corrente elétrica (i) pode ser definida como o movimento, em uma determinada 
direção, de partículas carregadas. As partículas carregadas, nos sólidos, são sempre 
os elétrons, mas em líquidos e em sólidospodem ser, ainda, íons positivos ou íons 
negativos. Íons são átomos que ganharam ou perderam elétrons devido a alguma 
reação; os íons podem ser divididos em ânions e cátions. Os cátions são átomos 
que perdem elétrons e ficam carregados positivamente, e os ânions são átomos que 
recebem elétrons e ficam carregados negativamente (GUSSOW, 2009).
A carga elétrica exerce uma força que faz surgir um campo eletrostático 
que envolve cada corpo carregado. Ao aproximar dois corpos de polaridades 
opostas, surge um campo eletrostático que se concentra na região entre os dois 
corpos. O campo elétrico e representado por linhas de força.
FIGURA 15 – CAMPO ELETROSTÁTICO
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
A carga elétrica realiza trabalho ao deslocar uma outra carga por atração 
ou repulsão, devido ao seu campo eletrostático. Esse trabalho realizado pela carga 
elétrica é chamado de potencial. Sempre que as cargas forem diferentes entre si, 
teremos uma diferença de potencial entre as cargas. Essa diferença de potencial é 
denominada de tensão elétrica, e a unidade de medida é o volt (V).
Quando os elétrons se movimentam, denomina-se corrente elétrica (I), e essa 
corrente surge através do movimento dos elétrons, gerado pelo efeito de uma diferença 
de potencial, tendo, como unidade de medida, o ampère (A) (COTRIM, 2009).
A resistência elétrica é a capacidade de um elemento de se opor à passagem 
de corrente elétrica. Um resistor e um elemento que tem o seu valor de resistência 
para o fluxo da corrente específica. A resistência (R) elétrica é medida em ohms, 
TÓPICO 2 — VISÃO GERAL DE CIRCUITOS E DE SISTEMAS ELÉTRICOS
83
e o ohm (Ω) representa a quantidade de resistência que limita a corrente elétrica 
em um condutor ao valor de um ampère quando a tensão aplicada for de um 
volt (GUSSOW, 2009). A lei de ohm define a relação entre a corrente, a tensão e 
a resistência, e é representada pela seguinte equação, que menciona que a tensão 
elétrica é igual à resistência multiplicada pela corrente:
V = R ∙ I
V = Tensão (V)
R = Resistência (Ω)
I = Corrente (A)
Basta conhecer duas das grandezas, V, I e R, para podemos calcular a 
terceira. Com isso, ainda, podemos calcular a potência elétrica P encontrada em 
qualquer parte de um circuito. A potência é igual à tensão (V) multiplicada pela 
corrente (I), representada pela seguinte fórmula, e a sua unidade de medida é watts:
P = V ∙ I
P = Potência (W)
V = Tensão (V)
I = Corrente (A)
(2)
(3)
O conceito de energia é muito amplo e abstrato e, quando envolve 
dispositivos eletrônicos e elétricos, a energia pode ser caracterizada como trabalho, 
ou seja, o trabalho solicitado, pelos equipamentos ou dispositivos elétricos ou 
eletrônicos, para realizar tarefas, como aquecimento, geração de luz, acionamento 
de motores elétricos ou cargas mecânicas. Já a potência leva em conta o tempo 
gasto na realização do trabalho. Sendo, o watt, a unidade de potência, um watt 
usado em um segundo é igual ao trabalho de um joule, ou um watt e um joule por 
segundo. O joule (J) é a unidade prática fundamental de trabalho ou de energia. 
O quilowatt-hora (kWh) é uma unidade, normalmente, usada para designar 
grandes quantidades de energia elétrica ou trabalho. A grandeza quilowatt-hora 
é calculada se fazendo o produto da potência em quilowatts (kW) pelo tempo, em 
horas (h), e a potência é utilizada, ou seja, kWh = kW × h (GUSSOW, 2009).
Qual a potência dissipada por um sistema que é alimentado com uma tensão 
de 220 V e consome uma corrente de 10 A? Para calcular P, utiliza-se a equação anterior.
Solução:
P= V ∙ I
P = 220V * 10A
P = 2200W= 2,2KW
NOTA
84
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
5 INSTRUMENTOS PARA MEDIÇÃO DE POTÊNCIA E ENERGIA
Para medir a potência ativa (real), utiliza-se um equipamento chamado 
de wattímetro. Esse tipo de aparelho mede a potência ativa (P) consumida por 
uma carga, ou seja, o wattímetro é um instrumento desenvolvido para a medição 
da potência real fornecida ou dissipada por um circuito ou uma carga. A seguir, 
podemos ver um wattímetro.
FIGURA 16 – WATTÍMETRO
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Utilizando um voltímetro e um amperímetro, é possível medir a potência 
aparente (S) absorvida pela carga ou circuito, que é S = V × I. A seguir, poderemos 
ver um voltímetro e um amperímetro.
As concessionárias de energia elétrica estabelecem tarifas de cobranças por 
quilowatt-hora consumido. As tarifas para a energia elétrica, nos Estados Unidos, dependem 
do método pelo qual a eletricidade é gerada, do tipo e da complexidade do sistema de 
transmissão e distribuição, do custo de manutenção e diversos outros fatores. Sabendo-se 
da quantidade de energia utilizada (obtida a partir da leitura do medidor) e do custo do 
quilowatt-hora da energia em uma determinada área, calcule a conta mensal de energia 
elétrica. Uma residência usa 820 kWh de energia elétrica em um mês. Se a tarifa é de 10 
centavos por quilowatt-hora, qual o valor da conta de energia elétrica de um mês?
Solução:
Custo total = kWh × custo unitário.
Custo total = 820 kWh × 10 centavos.
Custo total = 8200 centavos.
Custo total = 82,00 reais = R$ 82,00.
NOTA
TÓPICO 2 — VISÃO GERAL DE CIRCUITOS E DE SISTEMAS ELÉTRICOS
85
FIGURA 17 – AMPERÍMETRO
FONTE: Fowler (2013, p. 54)
FIGURA 18 – VOLTÍMETRO
FONTE: Fowler (2013, p. 55)
Ainda, podemos utilizar os multímetros, que podem medir mais de uma 
grandeza elétrica. Eles apresentam todos os valores no mesmo display, apenas 
têm a necessidade de selecionar corretamente a função de medição que deve ser 
utilizada, além da faixa dessa medição. Segue a figura de um multímetro.
FIGURA 19 – MULTÍMETRO
FONTE: Fowler (2013, p. 57)
86
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
Com o valor da potência aparente (S) e o valor medido com o wattímetro 
(P), é possível determinar a potência reativa (Q) utilizando as equações a seguir:
S = V ∙ I
Q = V ∙ I senφ
A energia elétrica que chega nas residências, no comércio e na indústria, 
é, normalmente, medida com um equipamento conhecido como medidor de 
energia. Os medidores de energia mais comuns são os medidores eletromecânicos 
e os medidores eletrônicos. A seguir, poderemos ver cada um deles:
FIGURA 20 – MEDIDOR ELETROMECÂNICO
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
FIGURA 21 – MEDIDOR ELETRÔNICO
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
(4)
(5)
(6)
(7)
TÓPICO 2 — VISÃO GERAL DE CIRCUITOS E DE SISTEMAS ELÉTRICOS
87
6 TÉCNICAS DE MEDIÇÃO DE POTÊNCIA E ENERGIA ELÉTRICA 
EM CORRENTES ALTERNADAS
Na sua grande maioria, a energia elétrica é transmitida e distribuída 
na forma de tensões alternadas e CA. As CAs são correntes cujo sentido muda 
periodicamente, assim como a sua intensidade, que varia continuamente. Sempre 
que temos uma CA, também temos, associadas a ela, uma tensão alternada e uma 
potência. Quando uma tensão alternada é aplicada a um sistema ou circuito, 
ela gera uma CA, e, juntas, tensões alternadas e CA produzem uma potência 
(FOWLER, 2013). Seguem as formas de onda de corrente elétrica alternada.
FIGURA 22 – CORRENTES CA
FONTE: Fowler (2013, p. 54)
A velocidade com que a corrente inverte o seu sentido ou a frequência com 
que a polaridade da tensão muda é chamada de frequência elétrica e é expressa em 
Hertz, ou seja, a frequência elétrica corresponde ao número de oscilações, ondas 
ou ciclos por segundo que ocorre na corrente elétrica. Os sistemas e os circuitos 
elétricos se comportam, diferentemente, quando submetidos à corrente contínua 
(CC) e à CA. Quando submetidos à CC, os capacitores e os indutores armazenam 
energia, já quando são alimentados com CA, o seu comportamento pode se 
aproximar ao dos resistores, que se opõem ao fluxo de corrente elétrica. Reatância 
(X) é a resistência oferecida à passagem de CA por indutância (indutores) ou 
capacitância (capacitores). A unidade de medida da reatância, assim como a da 
resistência, é o ohm, e é componente da impedância de um circuito,que não é 
derivada da resistência pura.
88
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
Em sistemas ou circuitos submetidos à CC, os capacitores agem como um 
circuito aberto, pois a sua resistência à passagem de CC é extremamente grande, 
enquanto os indutores, em sistemas ou em circuitos submetidos à CC, agem 
como curtos-circuitos, pois a sua resistência à passagem de CC é muito próxima 
de zero. Contudo, em sistemas ou circuitos submetidos à CA, os indutores e os 
capacitores têm resistência à passagem de CA, e essa resistência está diretamente 
relacionada à frequência do sinal alternado. Devido a esses fatores, os indutores 
e os capacitores, quando submetidos à corrente e à tensão alternadas, apresentam 
reatâncias que podem ser calculadas assim:
Indutor:
XL= 2πfL = ωL
Capacitor:
ω = 2πf
L = indutância 
C = capacitância 
f = frequência
A relação que a frequência tem com a reatância capacitiva (XC) 
é inversamente proporcional, ou seja, a reatância capacitiva diminui, 
proporcionalmente, ao aumento da frequência do sinal alternado; quanto menor 
for a frequência do sinal alternado, maior é a reatância capacitiva (XC). Já a relação 
que a frequência tem com a reatância indutiva (XL) é diretamente proporcional, ou 
seja, a reatância indutiva aumenta, proporcionalmente, ao aumento da frequência 
do sinal alternado, isto é, quanto maior for a frequência do sinal alternado, maior 
é a reatância indutiva (XL).
Quando falamos da impedância (Z), estamos falando da relação a 
qualquer oposição à passagem de corrente, e, nos sistemas ou circuitos CC, essa 
oposição à passagem de corrente equivale à resistência. A impedância, então, 
pode representar uma reatância capacitiva, uma reatância indutiva ou a união 
dessas reatâncias com resistências.
Em um circuito ou sistema elétrico que tenha uma reatância capacitiva 
ou uma reatância indutiva ligada, em série comum, à resistência, a impedância 
é representada como um número complexo na sua forma retangular, expressa, 
matematicamente, por:
Z = R + Xj
(8)
(9)
(10)
(11)
TÓPICO 2 — VISÃO GERAL DE CIRCUITOS E DE SISTEMAS ELÉTRICOS
89
Z = impedância total
X é a reatância do circuito
R é a resistência do circuito
A seguir, podemos ver o diagrama vetorial que representa a impedância 
de um circuito. θ representa o ângulo de fase em graus entre a tensão e a corrente 
no circuito.
FIGURA 23 – DIAGRAMA VETORIAL PARA A IMPEDÂNCIA
FONTE: Fowler (2013, p. 351)
A reatância total do circuito (X) é calculada pela equação a seguir:
X = XL + XC
O módulo da impedância |Z| é calculado pela equação que segue:
|Z| = √R2 + (XL – XC)² = √R2 + X2
E o cálculo do ângulo da fase (θ) se dá pela equação:
Fasores são vetores que giram em um círculo trigonométrico em uma 
determinada velocidade, originando as funções senoidais. Devido a isso, podemos 
representar todas as funções senoidais através de um fasor.
Em circuitos monofásicos, a potência instantânea P e o produto da 
corrente I pela tensão V para um dado instante t (P = V x I). Um momento em que 
a corrente e a tensão se encontram positivamente ou negativamente gera uma 
potência positiva, ou seja, está sendo gasta uma potência no ciclo (GUSSOW, 
2009), como poderemos ver a seguir:
(12)
(14)
(13)
90
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
GRÁFICO 2 – POTÊNCIA GASTA NO CICLO
FONTE: Gussow (2009, p. 352)
Um momento em que a corrente e a tensão se encontram, uma 
positivamente e a outra negativamente, gera uma potência negativa, ou seja, não 
está sendo gasta uma potência no ciclo, e essa potência volta para a fonte (linha) 
(GUSSOW, 2009), como poderemos ver a seguir:
GRÁFICO 3 – POTÊNCIA NÃO SENDO GASTA NO CICLO; VOLTA PARA A FONTE
FONTE: Gussow (2009, p. 352)
TÓPICO 2 — VISÃO GERAL DE CIRCUITOS E DE SISTEMAS ELÉTRICOS
91
A potência real é o produto da tensão em cima da resistência pela corrente 
que passa na resistência. A potência real também é conhecida como potência 
resistiva ou potência ativa, e é dissipada na forma de calor. A potência real é 
medida em watts (W) ou kilowatts (kW), por meio de um aparelho chamado 
de kilowattímetro. É a energia que deve ser realmente utilizada. Na reatância, 
a corrente está sempre 90° defasada em relação à tensão, e o produto Px = Vx × 
Ix é sempre negativo e denominado de potência reativa, pois se origina devido 
à reatância do circuito. A potência reativa funciona entre o gerador de energia 
e a carga, mantendo o campo eletromagnético ativo em motores, reatores, 
transformadores, lâmpadas fluorescentes, dentre outros equipamentos. A sua 
medida é feita em kilovolts-Amperes-Reativos (kVAR).
Quando somamos as potências ativa e reativa, surge a potência aparente, 
que é medida em kilovolts-amperes (kVA). Podemos representar as potências (Real, 
Reativa e Aparente) em um triângulo retângulo chamado de triângulo de potência:
FIGURA 24 – TRIÂNGULO DE POTÊNCIA - FÓRMULAS
FONTE: Gussow (2009, p. 353)
O fator de potência (FP) é a razão entre a potência real e a potência 
aparente. O FP determina que parcela da potência aparente e da potência real 
pode ser calculada pelas equações a seguir:
(15)
A energia monofásica utiliza apenas uma fase (linha), sendo distribuída através 
de tomadas de uso doméstico comuns e utilizada para a alimentação de equipamentos do 
cotidiano, como notebooks, iluminação e televisões. No sistema monofásico, há uma única 
onda que chega ao ponto máximo de 110 V (ou 220 V) e, em seguida, oscila entre +120 V e 
-120 V a 60 Hz. Essa oscilação é adequada para distribuição a curta distância.
NOTA
92
RESUMO DO TÓPICO 2
Neste tópico, você aprendeu que:
• O conceito de energia pode ser muito amplo e abstrato, e, quando envolve 
dispositivos eletrônicos e elétricos, a energia pode ser caracterizada como 
trabalho.
• Em geral, os circuitos elétricos de sinal de baixa tensão, encontrados em uma 
casa, operam a partir de transformadores abaixadores.
• Existem equipamentos específicos para medir as grandezas reais.
• Fasores são vetores que giram em um círculo trigonométrico em uma 
determinada velocidade, originando as funções senoidais.
• Ao somar as potências ativa e reativa, surge a potência aparente, que é medida 
em kilovolts-amperes (kVA).
93
1 Para poder medir grandezas elétricas, deve-se utilizar equipamentos 
adequados para cada grandeza. Qual é o equipamento utilizado para medir 
a potência ativa? 
a) ( ) Multímetro.
b) ( ) Wattímetro.
c) ( ) Multimedidor.
d) ( ) Megôhmetro.
e) ( ) Amperímetro.
2 Uma corrente de 10 A está atrasada em relação a uma tensão de 110 V em 
30 graus. Qual é a potência real consumida pela carga?
a) ( ) 110 W.
b) ( ) 220 W.
c) ( ) 952,6 W.
d) ( ) 9526 W.
e) ( ) 95,26 W.
3 Como pode ser definido o conceito de energia, quando envolve dispositivos 
eletrônicos e elétricos? 
a) ( ) O conceito de energia pode ser definido como o trabalho solicitado 
pelos equipamentos ou pelos dispositivos elétricos ou eletrônicos para 
realizar tarefas.
b) ( ) O conceito de energia pode ser definido como a frequência com que a 
corrente inverte o seu sentido ou a frequência com a qual a polaridade 
da tensão muda.
c) ( ) O conceito de energia pode ser definido como qualquer oposição à 
passagem de tensão em circuitos CC.
d) ( ) O conceito de energia pode ser definido como a velocidade com que a 
corrente inverte o seu sentido ou a frequência com a qual a polaridade 
da tensão muda.
e) ( ) O conceito de energia pode ser definido como a frequência solicitada 
para quaisquer equipamentos ou dispositivos elétricos ou eletrônicos 
para realizar tarefas.
4 Como pode ser definido o conceito de potência, quando envolve dispositivos 
eletrônicos e elétricos?
a) ( ) A potência é o calor gerado pelos equipamentos ou pelos dispositivos 
elétricos ou eletrônicos para realizar tarefas.
b) ( ) A potência é a frequência com que a corrente inverte o seu sentido ou 
a frequência com que a polaridade da tensão muda.
AUTOATIVIDADE
94
c) ( ) A potência é qualquer oposição à passagem detensão em circuitos CC.
d) ( ) A potência é o tempo e a energia gastos na realização do trabalho.
e) ( ) A potência é a carga com que a corrente inverte o sentido da tensão.
5 As concessionárias de energia elétrica estabelecem tarifas de cobranças por 
quilowatt-hora consumido. As tarifas para a energia elétrica, nos Estados 
Unidos, dependem do método pelo qual a eletricidade é gerada, do tipo 
e da complexidade do sistema de transmissão e distribuição, do custo de 
manutenção e de diversos outros fatores. Sabendo a quantidade de energia 
utilizada (obtida a partir da leitura do medidor) e o custo do quilowatt-
hora da energia em determinada área, calcule a conta mensal de energia 
elétrica de uma residência que usa 1000 kWh de energia elétrica em um 
mês, com uma tarifa de 15 centavos por quilowatt-hora.
a) ( ) R$ 100,00.
b) ( ) R$ 1,50.
c) ( ) R$ 50,00.
d) ( ) R$ 15,00.
e) ( ) R$ 150,00.
95
UNIDADE 2
1 INTRODUÇÃO
A história da eletricidade tem origem desde os tempos da Antiga Grécia. O 
filósofo Tales de Mileto descobriu que, ao esfregar dois tipos de materiais diferentes, 
alguns pequenos pedaços (como palha, madeira ou cabelo) eram atraídos. Muito 
tempo depois, Benjamin Franklin, outro grande autor da eletricidade, definiu o 
princípio de conservação da carga em materiais condutores, além de classificar as 
cargas como positivas e negativas.
Embora a eletroestática seja uma parte muito estudada da eletricidade, 
a eletrodinâmica é uma ciência que, muitas vezes, utilizamos no nosso dia a dia 
sem perceber. Nos séculos XIX e XX, ocorreram os maiores avanços na geração, 
transmissão e distribuição de energia elétrica em grande escala. Inicialmente, 
somente as cidades e as indústrias próximas ao centro de geração possuíam 
eletricidade, pois a energia elétrica era somente do tipo corrente contínua 
(CC). Já a aparição da energia elétrica em corrente alternada (CA) possibilitou 
a distribuição para longas distâncias, grande eficiência das máquinas elétricas, 
dentre outras vantagens.
Neste tópico, você estudará os tipos de alimentação do sistema elétrico, 
assim como a história da eletricidade no Brasil e no mundo. Também identificará 
os principais elementos que constituem um sistema elétrico nos dias de hoje.
2 SISTEMAS ELÉTRICOS DE ALIMENTAÇÃO 
 
Conforme o tipo de estabelecimento a ser considerado, uma rede de 
alimentação elétrica diferente é demandada. Assim, um prédio residencial, 
comercial ou industrial, por exemplo, demanda um tipo de alimentação que, 
segundo a NBR 5410 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 
2004), e de acordo com a classificação definida pela prestadora de serviços elétricos 
da sua região, pode ser uma instalação de rede monofásica (tipo A), bifásica (tipo 
B) ou trifásica (tipo C).
• Sistema monofásico ou tipo A: um sistema monofásico é constituído por dois 
fios de alimentação: a fase e o neutro. A tensão nominal de alimentação depende 
de cada região do Brasil, que pode ser de 127 V ou de 220 V. De acordo com a 
NBR 5410 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004), é 
fornecida uma rede monofásica somente quando a potência demandada pela 
residência for menor que 10 kW para 127 V, ou 15 kW para 220 V.
TÓPICO 3 — 
TIPOS DE SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO
96
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
• Sistema bifásico ou tipo B: a alimentação bifásica consiste em um ramal de 
entrada na residência ou prédio de três fios de rede elétrica, duas fases e um 
neutro. Esse tipo de instalação, de acordo com a NBR 5410 (ASSOCIAÇÃO 
BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004), é indicado para potências 
entre 10 e 15 kW para uma tensão de alimentação de 127/220 V, e para 
potências entre 15 e 25 kW para uma rede alimentada com 220/380 V. Esse 
tipo de alimentação é utilizado em residências rurais ou urbanas com um 
consumo médio/alto de potência.
• Sistema trifásico ou tipo C: trata-se de uma rede de quatro fios composta por 
duas fases e um neutro, cujas tensões de alimentação são de 127/220 V ou 
220/380 V, dependendo da região e do que é solicitado à empresa prestadora 
do serviço elétrico. Esse tipo de instalação é indicado para grandes potências 
de consumo, em áreas rurais, residências urbanas, indústrias, comércios etc. 
De acordo com a NBR 5410 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS 
TÉCNICAS, 2004), a empresa prestadora do serviço elétrico deve sugerir uma 
instalação trifásica quando a potência demandada superar os 15 kW em redes 
de 127/220 V, ou para potências acima de 25 kW em redes de 220/380 V.
FIGURA 25 – LIGAÇÃO DO RAMAL DE ENTRADA DE UMA REDE TRIFÁSICA DO CONSUMIDOR
FONTE: Creder (2016, p. 9)
A empresa prestadora de serviços elétricos é responsável pela instalação 
e pela manutenção dos pontos de alimentação até o medidor de energia. Observe 
que há uma rede de alta tensão (A.T.), um transformador abaixador e uma rede 
de baixa tensão (B.T.). Para entender melhor de onde e como vem a energia que 
consumimos nas nossas residências, devemos compreender como o Sistema 
TÓPICO 3 — TIPOS DE SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO
97
Interligado Nacional (SIN) realiza as três principais etapas do sistema elétrico: 
geração, transmissão e distribuição. Com base na figura a seguir, o SIN possui 
uma estrutura similar, embora com uma escala maior, encarregada da geração e da 
transmissão de energia elétrica no Brasil. O SIN é composto por um sistema hidro-
termo-eólico de grande porte, com predominância UHE (Usinas Hidrelétricas).
FIGURA 26 – DIAGRAMA ESQUEMÁTICO SIMPLIFICADO DE UM SISTEMA ELÉTRICO. 
G = GERADOR SÍNCRONO DE ENERGIA (TURBINA HIDRÁULICA OU VAPOR); T-1 = 
TRANSFORMADOR ELEVADOR; LT = LINHA DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA (TRANSPORTA A 
ENERGIA PRÓXIMA AOS CENTROS CONSUMIDORES); T-2 = TRANSFORMADOR ABAIXADOR; 
DP = DISTRIBUIÇÃO PRIMÁRIA (DENTRO DA ZONA URBANA, DISTRIBUI A ENERGIA EM MÉDIA 
TENSÃO); T-3 = TRANSFORMADOR DE DISTRIBUIÇÃO (BAIXAS AS TENSÕES PARA VALORES 
UTILIZÁVEIS EM INSTALAÇÕES RESIDENCIAIS E COMERCIAIS); T-4 = IDEM PARA INSTALAÇÕES 
INDUSTRIAIS; DS = DISTRIBUIÇÃO SECUNDÁRIA
FONTE: Creder (2016, p. 2)
2.1 GERAÇÃO
De acordo com Creder (2016) e ANEEL (AGÊNCIA NACIONAL DE 
ENERGIA ELÉTRICA, 2008), a principal forma de geração de energia elétrica 
no Brasil é a hidráulica, por meio das UHE, que, hoje em dia, excedem os 70% 
da matriz energética nacional. Outra fonte de geração importante, no Brasil, são 
as Usinas Termoelétricas (UTE), que correspondem a cerca de 27% da matriz 
energética nacional. Dentro das UTE, existem várias fontes de energia que 
convertem calor em energia elétrica. Essas fontes podem ser não renováveis, 
como é o caso do carvão mineral, do petróleo, do gás natural etc. As UTE podem 
ser abastecidas, também, com fontes de energia renováveis, como é o caso do 
bagaço da cana-de-açúcar, da madeira, da casca de arroz etc.
Os geradores de energia são turbinas ou máquinas que convertem energia 
mecânica (cinética) em energia elétrica, por meio de geradores síncronos, de 
forma que gerador e turbina formam um só equipamento.
98
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
FIGURA 27 – GERADOR EÓLICO COMPOSTO POR UMA TURBINA (PÁS) E UM GERADOR ELÉTRICO
FONTE: <Pixabay.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Os geradores precisam de energia mecânica para funcionar e, no caso dos 
geradores eólicos, precisam de vento para girar a turbina. A turbina está acoplada 
a um gerador por meio de um eixo que, por sua vez, é o rotor do gerador. No caso 
do sistema eólico, para um bom funcionamento, deve haver vento em abundância 
durante a maior parte do ano. É importante que o fluxo do vento seja o menos 
turbulento possível, por isso, geralmente, os campos eólicos estão localizados 
próximos ao litoral ou, até mesmo, dentro do mar, com o fluxo de vento menos 
turbulento, devido a protuberâncias geográficas menores.
2.2 TRANSMISSÃO
Essa etapa consiste em transportar a energia elétrica dos pontos de 
geração aos centros de grande consumo, como as principais cidades ou os polos 
industriais do país. De acordo com ANEEL (AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIAELÉTRICA, 2008) e Creder (2016), os níveis de tensões para o transporte podem 
variar, dependendo da distância pela qual a energia é transportada. Assim, no 
ponto de geração, a energia trifásica é gerada a 13,8 kV e, para o transporte, é 
elevada a tensões que podem ser de 69 kV, 138 kV, 230 kV, 400 kV e 500 kV.
Existem linhas no SIN que transportam energia a níveis de tensões 
superiores a 500 kV, podendo ser em CA ou CC, contudo, é necessário fazer um 
estudo da viabilidade econômica para a sua execução. Um exemplo é a linha de 
Itaipu, que tem uma linha de transmissão, de Foz de Iguaçu até São Paulo, em 
CC. Para esse caso, é necessária a instalação de uma estação retificadora próxima 
aos centros consumidores, de forma a converter a energia de CC para CA.
A seguir, será apresentada uma linha de transmissão com dois circuitos 
trifásicos. Será possível observar que cada fase é composta por quatro fios, o que 
ajuda a dissipar calor na linha. Na parte superior, dois fios, que são condutores 
de proteção da linha de transmissão e estão diretamente aterrados em cada torre. 
Em geral, as linhas de transmissão não possuem neutro.
TÓPICO 3 — TIPOS DE SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO
99
FIGURA 28 – LINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA PARA OS GRANDES CENTROS DE CONSUMO
FONTE: <Pixabay.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
2.3 DISTRIBUIÇÃO
A distribuição acontece, principalmente, dentro dos grandes centros 
urbanos, cidades e regiões rurais próximas. Finalizada a transmissão, a energia 
chega em uma subestação abaixadora, com a tensão de linha abaixada para 
valores apropriados para distribuição primária, como 18,8 kV e 34,5 kV, chamada 
de subestação primária de distribuição (AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA 
ELÉTRICA, 2008; CREDER, 2016). De uma subestação primária de distribuição, 
saem outras redes secundárias de distribuição, que são chamadas, também, 
de linhas de baixa tensão e estão em nossas ruas, bairros etc. Para as redes de 
distribuição primária, existem três configurações básicas:
• sistema radial;
• sistema em anel;
• sistema radial seletivo.
A seguir, será possível observar que cada configuração apresenta uma 
estrutura diferente. Dentro de uma cidade, pode existir uma ou todas essas 
arquiteturas de distribuição de energia em funcionamento. O uso de um tipo 
de configuração depende do grau de confiabilidade que a rede requere, dentre 
outros fatores. Ainda, perceberemos que, após o transformador, começa a linha 
secundária de distribuição. Tratam-se das linhas de baixa tensão, que podem ser 
de 127/220 V ou de 220/380 V, dependendo da cidade.
100
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
FIGURA 29 – PRINCIPAIS TIPOS DE DISTRIBUIÇÃO PRIMÁRIA DE ENERGIA
FONTE: Creder (2016, p. 6)
Dentro das cidades, as redes de distribuição primárias e/ou secundárias 
podem ser cabeadas de forma aérea ou subterrânea. Se a rede for subterrânea, o 
transformador abaixador deve estar localizado em câmaras subterrâneas adequadas 
para essa finalidade. Se a rede for aérea, os transformadores abaixadores podem ser 
instalados nos próprios postes. A linha de entrada, nos locais dos consumidores, é 
chamada de ramal de entrada. Esse ramal de entrada pode ser aéreo ou subterrâneo, 
dependendo do caso.
Todos os profissionais das áreas de construção e engenharias, em algum 
momento, devem realizar algum tipo de instalação elétrica. Portanto, é importante 
seguir as normas estabelecidas nas RIC regionais e na NBR 5410 (ASSOCIAÇÃO 
BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004).
3 HISTÓRICO DOS SISTEMAS ELÉTRICOS DE ALIMENTAÇÃO
No Brasil e no mundo, a história dos sistemas elétricos está ligada à história 
da eletricidade. Entre os vários precursores e grandes nomes da ciência, podemos 
mencionar Thales de Mileto, no século VI a.C., Willian Gilbert, no século XVI, e o 
cientista inglês Stephen Gray, de 1729. Nessa mesma época, estavam trabalhando 
dois grandes cientistas muito conhecidos na área da eletricidade: o norte-americano 
Para a instalação do ramal de entrada e para a potência instalada no seu local 
de consumo, é importante se adequar ao Regulamento de Instalações Consumidoras (RIC) 
de cada região. No caso da região de Porto Alegre, a Companhia Estadual de Energia Elétrica 
(CEEE) fornece um documento com essas regulamentações que, embora esteja submetido 
à NBR 5410 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004), detalha itens pontuais 
da instalação dos medidores, padrões de postes, cálculos de disjuntores, demandas etc.
Você pode obter a RIC da CEEE de Porto Alegre, ou da empresa fornecedora de energia 
elétrica da sua cidade, nas páginas das companhias na internet.
DICAS
TÓPICO 3 — TIPOS DE SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO
101
Benjamin Franklin e o francês Charles August Coulomb. Entretanto, no fim do 
século XVIII, começou a surgir a corrente elétrica similar ao que conhecemos hoje, 
por meio do físico italiano Alessandro Volta, que construiu a primeira pilha elétrica. 
A seguir, observaremos que a pilha de Volta foi construída utilizando rodelas de 
cobre e de zinco com uma separação ácida. Essa foi a primeira forma de corrente 
elétrica ordenada e, até hoje, em honra a Volta, a unidade de tensão elétrica é o Volt.
FIGURA 30 – PILHA ELÉTRICA CRIADA POR ALESSANDRO VOLTA.
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Em 1820, na França, André Maria Ampere elaborou uma formulação 
matemática de eletromagnetismo conhecida como Lei de Ampere. Em 1827, o 
cientista alemão George Simon Ohm apresentou a Lei de Ohm, que demonstra 
a relação entre tensão, corrente e resistência elétrica. Em 1831, Michael Faraday 
descobriu a relação entre a corrente elétrica e o campo magnético, conhecida como 
Lei de Faraday (CHAVANTE, 2016). Em 1880, nos Estados Unidos, Thomas Edison 
desenvolveu a sua primeira lâmpada incandescente e, em 1882, construiu as suas 
11 primeiras usinas geradoras, para iluminar algumas ruas de Londres e de Nova 
York. Todas eram de baixa potência e forneciam eletricidade em corrente contínua. 
Assim, a seguir, será possível observar que a lâmpada inventada por Edison não teve 
grandes mudanças em relação às lâmpadas incandescentes que são vendidas nos 
mercados. Sem dúvidas, esse invento marcou, para sempre, o uso da eletricidade.
FIGURA 31 – LÂMPADA INVENTADA POR THOMAS EDSON
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
102
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
De acordo com Chavante (2016), em 1886, nos Estados Unidos, George 
Westhinghouse e Nikola Tesla inauguraram o primeiro sistema de energia elétrica 
em corrente alternada CA. Essa nova forma de energia tinha vantagens sobre 
a corrente contínua, pois podia ser gerada em lugares distantes dos centros de 
consumo, onde os ruidosos geradores não incomodassem as pessoas das cidades. 
Esse sistema era mais eficiente e, para elevar ou abaixar o valor de tensão, eram 
usados transformadores. Em 1887, já existiam usinas em CA que subministravam 
energia para mais de 130.000 lâmpadas. A transmissão de energia elétrica do 
ponto de geração até os centros de consumo era de 1.000 volts naquela época. Em 
1890, Nikola Tesla desenvolveu o sistema de geração de energia trifásico, que é 
utilizado desde 1896 até os dias de hoje (AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA 
ELÉTRICA, 2008; CHAVANTE, 2016).
3.1 INSTALAÇÕES ELÉTRICAS NO BRASIL E AS NORMAS PARA 
BAIXA TENSÃO
A partir das diversas melhoras do mercado energético no mundo e dos 
avanços da tecnologia, foi necessária a padronização da regulamentação das 
instalações elétricas no país. Embora existam regulamentações para geração, 
transmissão e distribuição, faremos menção somente às regulamentações de 
instalação de baixa tensão, o que representa a grande maioria das instalações 
elétricas prediais, industriais e comerciais. As instalações elétricas de baixa tensão 
estão regulamentadas pela NBR 5410 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS 
TÉCNICAS, 2004), que define os seguintes requisitos para as instalações:
• a tensão máxima a ser utilizada em instalações elétricas de baixa tensão é de 
1.000 volts para corrente alternada;• a tensão máxima em instalações elétricas de baixa tensão em corrente contínua 
é de 1.500 volts;
• a frequência máxima utilizada em instalações elétricas de potência, sejam 
residenciais, comerciais ou industriais, é de 400 Hz;
• a frequência adaptada, no Brasil, para as redes elétricas, é de 60 Hz (ciclos por 
segundo).
4 ELEMENTOS DOS SISTEMAS ELÉTRICOS DE ALIMENTAÇÃO
Devido ao avanço tecnológico, existem inúmeros elementos ou 
componentes a serem utilizados em uma instalação elétrica. Os elementos elétricos 
podem ser classificados nos seguintes grupos: componente, equipamento elétrico, 
aparelho elétrico, linha elétrica, dispositivos elétricos, carga elétrica, potência 
elétrica, sobrecarga, sobrecorrente e curto-circuito, corrente de fuga e corrente 
diferencial residual (COTRIM, 2009; CREDER, 2016; GEBRAN; RIZZATO, 2017).
TÓPICO 3 — TIPOS DE SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO
103
Equipamento elétrico: de acordo com Cotrim (2009) e Gebran e Rizzato 
(2017), um equipamento elétrico é formado por um conjunto de componentes 
elétricos, configurando uma unidade funcional e exercendo uma ou mais funções 
elétricas. Dentro de uma instalação elétrica, podemos ter alguns dos equipamentos 
a seguir.
• Equipamentos de geração ou fonte de energia: podem ser transformadores, 
banco de baterias ou geradores.
• Dispositivos de manobra e proteção: disjuntores fusíveis, reles.
• Equipamentos de utilização: portáteis (eletrodomésticos e eletroportáteis) e 
equipamentos industriais (fresas, prensas, fornos, aparelhos de iluminação).
Os equipamentos elétricos ainda podem ser classificados em fixos, 
estacionários, portáteis e manuais.
Aparelhos elétricos: são chamados de aparelhos elétricos equipamentos de 
medição elétrica e alguns outros equipamentos, como aparelhos eletrodomésticos 
de uso residencial (geladeira, chuveiro elétrico, aspirador de pó), aparelhos 
eletroprofissionais (computadores, máquinas copiadoras) e aparelhos de 
iluminação (lâmpadas, reatores).
Linhas elétricas: são constituídas por fios condutores e elementos de 
fixação, além de elementos de proteção mecânica, cuja finalidade é transportar 
energia ou sinais elétricos até determinado ponto de consumo.
Dispositivos elétricos: os dispositivos elétricos são componentes de 
um circuito elétrico que desempenham uma tarefa específica. Geralmente, esses 
elementos consomem um mínimo de energia no desempenho da sua função. Dentre 
as principais atribuições dos dispositivos elétricos, estão: manobra, comando, 
proteção elétrica e controle (COTRIM, 2009; GEBRAN; RIZZATO, 2017).
Carga elétrica: todo circuito ou instalação elétrica funciona com carga, 
quando está consumindo ou absorvendo potência elétrica (COTRIM, 2009). Um 
circuito elétrico está vazio quando, mesmo alimentado, não consome potência 
elétrica. Assim, a carga elétrica pode ser interpretada de várias formas, mas com 
significados análogos:
• soma dos valores de grandeza elétrica que solicitam certo equipamento ou 
determinada instalação em um instante específico;
• instalação elétrica que consome potência ativa;
• potência instalada.
Potência instalada: é a soma das potências dos circuitos de uma instalação 
elétrica, ou seja, a soma das potências nominais dos equipamentos que compartilham 
uma mesma instalação.
104
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
Sobrecarga, sobrecorrente e curto-circuito: a sobrecarga ocorre quando 
um circuito elétrico de uma instalação excede a sua capacidade máxima de 
carga. Da mesma forma, a sobrecorrente ocorre quando um circuito excede a sua 
capacidade máxima de condução dos fios e dos seus dispositivos de acionamento. 
Um conceito similar pode ser aplicado para o caso da sobretensão.
A corrente de curto-circuito se deve à sobrecorrente que há entre dois 
condutores (corrente de falta), ou entre um condutor e o terra. Em funcionamento 
normal, os condutores teriam tensões diferentes ou, entre o condutor e o terra, 
teriam uma diferença de potencial (COTRIM, 2009).
Corrente de fuga e corrente diferencial/residual: corrente de fuga é aquela 
fração de corrente que percorre um caminho diferente do previsto. Esse tipo de 
corrente está associado a correntes de falta. A corrente diferencial residual é definida 
como a soma das correntes instantâneas dos condutores de um circuito elétrico.
A seguir, a soma instantânea das correntes será realizada em um P 
(comercialmente conhecido como interruptor diferencial residual). Nesse ponto, 
é aplicada a segunda Lei de Kirchhoff, com i1 + i2 + i3 + iN = 0, sendo as correntes 
de cada uma das fases de um circuito trifásico e a corrente do neutro. Para 
condições normais de funcionamento, essa equação é atendida. Quando há uma 
corrente de fuga, existe uma corrente diferencial residual, em que dispositivos 
especiais detectam esse tipo de corrente (COTRIM, 2009).
FIGURA 32 – CIRCUITO TRIFÁSICO E PONTO DE MEDIÇÃO DAS CORRENTES
FONTE: Cotrim (2009, p. 225)
TÓPICO 3 — TIPOS DE SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO
105
ESTUDO APONTA VIABILIDADE DA ABERTURA TOTAL DO 
MERCADO LIVRE
Encomendado pela Abraceel, estudo também sugere ações para tornar ambiente 
mais eficiente com a entrada até de consumidores residenciais no ACL
 
Estudo da consultoria Thymos Energia, sob encomenda da Abraceel - 
Associação Brasileira dos Comercializadores de Energia, concluiu que não há 
impedimentos para a abertura total do mercado brasileiro de energia elétrica, 
incluindo-se, aí, os consumidores residenciais. O documento incluiu, porém, 
sugestões para facilitar a abertura e tornar mais eficiente a operação comercial 
futura. Seus resultados foram apresentados pela Abraceel no dia 27 de janeiro 
para integrantes da CCEE - Câmara de Comercialização de Energia Elétrica e da 
Aneel - Agência Nacional de Energia Elétrica, e, em breve, serão, também, tema 
de reunião com o MME - Ministério de Minas e Energia.
Para começar, o estudo contesta o mito de que seriam necessários 82 milhões 
de medidores inteligentes de energia para permitir o acesso dos milhões de novos 
consumidores ao Ambiente de Contratação Livre (ACL), que, hoje, responde por 
30% do consumo nacional por ser, no momento, limitado a consumidores com 
demanda contratada superior a 1,5 MW por mês ou a 500 kW, caso a energia 
seja de fonte renovável. Contudo, seguindo a Portaria MME 465/2019, em 1º de 
janeiro de 2022, o requisito cairá para 1 MW e, por fim, a 500 kW a partir de 1º de 
janeiro de 2023. A ideia é, depois desses prazos, abrir completamente o mercado.
Na avaliação dos consultores, a modernização da medição seria dispensável 
para a migração, já que os medidores analógicos, hoje utilizados, são aptos a 
registrar a energia comercializada na ACL. Por outro lado, o uso de medidores 
digitais é apontado como avanço tecnológico setorial, independentemente de se 
tratar do mercado livre ou cativo, e que a demanda em larga escala faria o preço 
do equipamento cair pela metade (hoje, está na faixa dos R$ 500).
LEITURA COMPLEMENTAR
106
UNIDADE 2 — FONTES DE ENERGIA
A pesquisa recomendou, ainda, a adoção de apenas uma fatura de energia 
para o consumidor, discriminados os valores de cada componente do custo, 
desde as tarifas do fio/poste (reguladas e pertencentes à distribuidora) até o preço 
da energia em si (livremente negociado com a comercializadora). Isso porque, 
hoje, o consumidor do mercado livre – indústrias e comércios – paga duas faturas 
distintas. O estudo aponta, ainda, que há a possibilidade de integração com o PIX 
(Plataforma de Pagamentos Instantâneos), como forma de pagamento.
O estudo também se preocupa em sugerir ações para as próprias 
comercializadoras de energia. Para evitar possível aumento de inadimplência de 
consumidores, a recomendação é que os agentes criem áreas internas específicas 
para cobranças financeiras. Nesse mesmo tópico, a Abraceel considera importante a 
deliberação na Câmara dos Deputados, no âmbito da MP 998, acerca da regulamentação 
da concessão para cobrança financeira, que visa inibir maus pagadores.
FONTE: ELETRICIDADEMODERNA. Estudo aponta viabilidade da abertura total do mercado 
livre. 2021. Disponível em: https://www.arandanet.com.br/revista/em/noticia/1539-Estudo-aponta-
viabilidade-da-abertura-total-do-mercado-livre.html. Acesso em: 9 abr. 2021.
107
RESUMO DO TÓPICO 3
Neste tópico, você aprendeu que:
• Uma rede de alimentação elétrica diferente é demandada conforme o tipo de 
estabelecimento a ser considerado.
• A empresa prestadora de serviços elétricos é responsável pela instalação e 
pela manutenção dos pontos de alimentação até o medidor de energia.
• A distribuição de energia acontece, principalmente, dentro dos grandes 
centros urbanos, cidades e regiões rurais próximas.
• As instalações elétricas de baixa tensão estão regulamentadas pela NBR 5410.
• Os elementos elétricos podem ser classificados em diferentes grupos.
Ficou alguma dúvida? Construímos uma trilha de aprendizagem 
pensando em facilitar sua compreensão. Acesse o QR Code, que levará ao 
AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo.
CHAMADA
108
1 Acerca dos acontecimentos históricos e da evolução do uso da eletricidade, 
nos últimos 200 anos, ocorreram muitos fatos importantes relacionados 
ao uso massivo da eletricidade. Qual foi o invento que revolucionou as 
comunicações e mudou a dinâmica global de se comunicar?
a) ( ) O cabo transatlântico.
b) ( ) O telégrafo.
c) ( ) Os elétrons.
d) ( ) As medidas de ondas em Hertz.
e) ( ) A corrente alternada.
2 Dependendo do tipo de estabelecimento, um tipo diferente de rede de 
alimentação elétrica é instalado. Você é proprietário de um prédio com um 
número importante de apartamentos para estudantes, localizado próximo ao 
campus universitário da sua cidade. O edifício está na etapa de finalização, 
portanto, você deve solicitar, à empresa prestadora de serviços elétricos, a 
instalação dos medidores, pois todos os apartamentos já foram alugados. 
Para cada um dos apartamentos individuais, que tipo de instalação deve ser 
solicitado à empresa prestadora de serviços elétricos, sabendo que a potência 
instalada na residência é de 11kW com tensão de alimentação de 220V?
a) ( ) Instalação de sistema de corrente contínua.
b) ( ) Sistema trifásico de energia.
c) ( ) Sistema monofásico de energia.
d) ( ) Sistema bifásico de energia.
e) ( ) Sistema fotovoltaico.
3 Em regiões afastadas de centros urbanos, existe somente eletrificação rural, 
com uma rede de distribuição chamada de monobucha. Você é proprietário 
de um sítio, que adquiriu, recentemente, em uma região rural bem afastada 
da cidade e de qualquer centro urbano. No entanto, precisa de algum 
tipo de conforto e gostaria de solicitar uma instalação elétrica à empresa 
prestadora de serviços local. Qual é a tensão de linha desse tipo de rede de 
distribuição monobucha?
a) ( ) 220/380V.
b) ( ) 13,8kV.
c) ( ) 138kV.
d) ( ) 230kV.
e) ( ) 127V.
4 As normas NBR 5410:2004 regulamentam as instalações de baixa tensão com 
a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), definindo os requisitos 
para que as instalações sejam seguras e padronizadas. Dentre as seguintes 
opções, em qual das alternativas a norma NBR 5410:2004 não é aplicada?
AUTOATIVIDADE
109
a) ( ) Circuitos elétricos de instalações cuja tensão em CA seja inferior a 
1.000V.
b) ( ) Instalações em corrente contínua cujo nível de tensão seja superior a 
1.500V.
c) ( ) Circuitos de instalação elétrica cuja frequência da rede seja de 50Hz.
d) ( ) Instalações elétricas em prédios de grandes cadeias comerciais.
e) ( ) Instalações elétricas em pequenas indústrias e comércios de bairro.
5 O dispositivo que mede a corrente diferencial residual é chamado de 
interruptor diferencial residual (ou comercialmente conhecido como 
disjuntor DR), como o apresentado na figura a seguir:
Esse dispositivo mede, instantaneamente, as correntes. Se a soma das correntes 
é zero, a instalação funciona normalmente; se for diferente de zero, o dispositivo 
é acionado e abre o circuito, protegendo as pessoas e a instalação. Agora, com 
base no princípio de funcionamento em que, de acordo com a figura apresentada 
a seguir, i1+12+i3+iN = 0, e, ainda, a instalação domiciliar é monofásica, com 
tensão de 220V e potência instalada de 11kW, em que momento você pode dizer 
que o dispositivo DR vai ser acionado?
a) ( ) Quando iN=i₁.
b) ( ) Quando i₃=0 e i₂=0 e i₁ é diferente de zero.
c) ( ) i₃=0, i₁=0, i₂=0 e iN=0.
d) ( ) Quando i₁=15 A e iN=15 A, e as outras correntes são nulas.
e) ( ) Quando iN é diferente do i₁.
110
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do Brasil: parte II fontes renováveis: biomassa. Brasília: Aneel, 2008. Disponível em: 
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COTRIM, A. A. M. B. Instalações elétricas. 5. ed. São Paulo: Pearson Prentice 
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energia solar. [2010?]. Disponível em: http://revistagalileu.globo.com/Revista/
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ROSILLO-CALLE, S. V.; BAJAY, H. R. Industrial uses of biomass energy: the 
example of Brazil. London: Taylor & Francis, 2000.
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TOKHEIM, R. Fundamentos de eletrônica digital: sistemas combinacionais. Porto 
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TORRES, R. C. Energia solar fotovoltaica como fonte alternativa de geração de 
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Acesso em: 18 maio 2018.
113
UNIDADE 3 — 
ANÁLISE DO FORNECIMENTO 
DE ENERGIA ELÉTRICA
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• caracterizar o fornecimento de energia quanto à tensão;
• diferenciar os funcionamentos de alta, média e baixa tensão;
• descrever a função da redução da tensão na rede de distribuição;
•	 definir	microgeração	distribuída;
•	 identificar	vantagens	e	desvantagens	da	aplicabilidade	de	um	sistema	
de energia solar associada à ou dissociada da concessionária de energia;
•	 definir	a	formulação	básica	do	fluxo	de	carga;
• determinar a modelagem das linhas de transmissão;
•	 identificar	os	tipos	e	como	se	formam	as	cargas	elétricas	nos	solos;
•	 identificar	a	finalidade	do	aterramento	elétrico;
•	 diferenciar	esquemas	de	aterramentos	e	equipotencialização;
• dimensionar eletrodos de aterramento.
	 Esta	 unidade	 está	 dividida	 em	 três	 tópicos.	 No	 fim	 de	 cada	 um	
deles,	você	encontrará	atividades	que	reforçarão	o	seu	aprendizado.
TÓPICO	1	–	CRITÉRIOS	DE	ALIMENTAÇÃO	PELAS	CONCESSIONÁRIAS	
E	MICROGERAÇÃO	DISTRIBUÍDA
TÓPICO	2	–	 FLUXO	DE	CARGAS
TÓPICO	3	–	MALHA	DO	ATERRAMENTO	
114
Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos 
em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá 
melhor as informações.
CHAMADA
115
UNIDADE 3
1 INTRODUÇÃO
A energia elétrica é uma forma de energia baseada na geração de 
diferenças	de	potencial	elétrico,	o	que	permite	estabelecer	uma	corrente	elétrica	
entre	dois	pontos.	Quando	usado	livremente,	esse	termo	se	refere	à	energia	que	
foi	 convertida	 a	 partir	 da	 energia	 potencial	 elétrica.	 Essa	 energia	 é	 fornecida	
pela	combinação	da	corrente	elétrica	e	do	potencial	elétrico	que	é	entregue	por	
um	circuito	elétrico,	como	o	fornecido	por	uma	empresa	de	energia	elétrica,	por	
exemplo.	 No	momento	 em	 que	 essa	 energia	 potencial	 é	 convertida	 em	 outro	
tipo	de	energia,	ela	passa	a	ser	energia	elétrica.	Assim,	toda	a	energia	elétrica	é	
energia	potencial	antes	de	ser	entregue	ao	uso	final.	Uma	vez	convertida	a	partir	
da	energia	potencial,	a	energia	elétrica	é	sempre	convertida	para	outro	tipo	de	
energia, como calor, luz, movimento etc.
O	Brasil	 é	o	oitavo	maior	 consumidor	de	energia	do	mundo	e	o	maior	
da	América	do	Sul,	onde	cerca	de	90%	da	matriz	energética	provém	de	usinas	
hidrelétricas.	Desde	 a	 geração	da	 energia	 em	uma	usina	 até	 o	destino	final,	 o	
caminho	 é	 longo,	 passando	 por	 transformadores	 elevadores	 de	 tensão	 que	
melhoram	 a	 sua	 transmissão,	 milhares	 de	 quilômetros	 de	 linhas	 e,	 por	 fim,	
subestações	 que	 transformam	 novamente	 a	 energia,	 de	 modo	 que	 possa	 ser	
utilizada	 em	 residências,	 escolas,	 hospitais,	 dentre	 outros	 locais.	 Para	 isso	 ser	
possível,	 técnicos	 e	 engenheiros	 preparam	 o	 caminho	 para	 que	 a	 energia	 seja	
transmitida	da	maneira	mais	eficaz	possível,	utilizando-se	de	princípios	físicos,	de	
normas	técnicas	e	de	segurança	que	garantam	que	a	sua	entrega	seja	instantânea	
ao	cliente	final	quando	solicitada.	Há	diferentes	necessidades	de	clientes,	o	que	
leva a diferentes soluções quanto ao fornecimento de energia.
Neste	tópico,	você	aprenderá	a	diferenciar	os	tipos	de	necessidades	para	
o	 fornecimento	de	energia	elétrica,	utilizados	pelas	 concessionárias	brasileiras.	
Você também conhecerá como funciona a transmissão dessa energia, além das 
transformações	pelas	quais	ela	passa	para	chegar	até	os	clientes,	a	fim	de	entender	
a necessidade da redução da tensão na rede de distribuição.
TÓPICO 1 — 
CRITÉRIOS DE ALIMENTAÇÃO PELAS CONCESSIONÁRIAS E 
MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
116
2 FORNECIMENTO DE ENERGIA
A engenharia de energia, também chamada de engenharia de sistemas de 
energia, lida com geração, transmissão, distribuição e utilização de energia elétrica, 
além	do	aparato	elétrico	conectado	a	esses	sistemas.	Embora	grande	parte	do	campo	
esteja	preocupada	com	os	problemas	de	energia	de	corrente	alternada	trifásica	—	
o	padrão	para	 transmissão	e	distribuição	de	energia	em	 larga	escala	no	mundo	
moderno	—,	uma	fração	significativa	está	relacionada	à	conversão	entre	energia	de	
corrente	alternada	e	corrente	contínua	e	o	desenvolvimento	de	sistemas	de	energia	
especializados,	como	os	utilizados	em	aeronaves	ou	em	redes	ferroviárias	elétricas.	
A	engenharia	de	energia	entrelaça	os	fundamentos	das	físicas	clássica	e	moderna,	
química	e	matemática,	com	aplicações	de	técnicas	modernas	de	engenharia	(ABB,	
2006;	ENGINEERING	SCIENCE,	[2016?];	GUIA	DO	ESTUDANTE,	2012).
Antes de chegar aos consumidores, a energia sai da subestação com o 
nível	de	média	 tensão,	de	modo	que	possa	estar	de	acordo	com	a	necessidade	
do consumidor. Assim, a rede de distribuição é dividida em duas redes: rede 
primária	e	rede	secundária.
Rede	primária	são	os	cabos	que	conduzem	corrente	em	média	tensão	de	
distribuição,	por	exemplo,	13.800	V.	Esses	cabos,	geralmente,	podem	ser	vistos	nas	
partes	mais	altas	dos	postes	de	uma	cidade.	A	rede	secundária	é	constituída	pelos	
cabos	que	conduzem	correntes	em	tensões	que	já	passaram	pelos	transformadores	
localizados	 nesses	 postes	 ou	 pelo	 subterrâneo	 e	 que	 já	 foram	 reduzidas	 para	
os	 valores	 de	 consumo	 desejado,	 como	 127	 e	 220	 V,	 por	 exemplo.	 O	 tipo	 de	
transformador	colocado	nos	postes	depende	da	necessidade	dos	consumidores.	
Essa	necessidade,	por	sua	vez,	depende	se	a	energia	está	sendo	transmitida	para	
um	estabelecimento	residencial,	comercial	ou	industrial,	pois	cada	um	deles	tem	
demandas	diferentes	de	potência	dos	equipamentos.
As sociedades humanas dependem cada vez mais de um elevado consumo 
energético para a sua subsistência. Para isso, foram desenvolvidos, ao longo da história, 
diversos processos de transformação, transporte e armazenamento de energia. Os 
equipamentos nas casas, nos escritórios, os carros, a iluminação das ruas e até produtoras 
e distribuidoras de energia consomem uma fonte de energia. Para que esse sistema seja 
sustentável em longo prazo, é fundamental que os consumidores entendam melhor o 
consumo de energia. O vídeo a seguir trará os cálculos realizados pelas concessionáriaspara a conta residencial de energia elétrica, além de exemplos práticos do dia a dia (AULA 
06..., 2017): https://qrgo.page.link/qgqMT.
DICAS
TÓPICO 1 — CRITÉRIOS DE ALIMENTAÇÃO PELAS CONCESSIONÁRIAS E MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA
117
De	maneira	a	suprir	a	necessidade	de	cada	consumidor,	a	energia	provida	
pelas	 concessionárias	 passa	 por	 transformadores,	 que	 podem	 ser	 monofásicos,	
bifásicos	ou	trifásicos,	de	modo	que	atendam	a	diferentes	tipos	de	clientes.	A	seguir,	
estarão listados esses transformadores, com a situação ideal de uso de cada um 
deles.	A	próxima	figura	trará	exemplos	de	transformadores	bifásicos	e	trifásicos.
• Transformador	monofásico:	normalmente,	utilizado	em	residências,	esse	tipo	
de	transformador	faz	uso	de	apenas	dois	fios,	uma	fase	e	um	neutro.	É	ideal	
para	instalações	que	necessitam	de	potências	de	até	8.000	W,	entregando	uma	
tensão	de,	no	máximo,		127	V.
• Transformador	bifásico:	utiliza	três	fios,	dois	fases	e	um	neutro.	Esse	tipo	de	
rede	é	utilizado	somente	em	zonas	rurais,	entregando	tensões	que	podem	ser	
de	127	V	(fase-neutro)	ou	de	220	V	(fase-fase).	É	ideal	para	consumidores	que	
têm	uma	maior	demanda	de	potência,	por	exemplo,	de	12.000	W	até	25.000	W.
• Transformador	trifásico:	utilizado	por	clientes	que	ficam	dentro	dos	centros	
urbanos	e	demandam	grandes	potências,	o	sistema	trabalha	com	quatro	fios,	
que	são	três	fases	e	um	neutro.	As	tensões	adotadas	são	de	127	V	ou	220	V	e	a	
potência	utilizada	parte	de	25.000	W	e	vai	até	75.000	W.
FIGURA 1 – (A) TRANSFORMADOR TRIFÁSICO; (B) TRANSFORMADOR BIFÁSICO
FONTE: (a) Transformador ([201–?], s.p.); (b) Ensinando elétrica (2017, s.p.)
Consumidores de centros urbanos tendem a possuir mais eletrodomésticos e 
equipamentos digitais, além de atualizar os seus equipamentos com frequência. Assim, para 
evitar gastos desnecessários, as concessionárias adotam, diretamente, o sistema trifásico para 
residências nas quais a potência dos equipamentos excede os 8.000 W.
NOTA
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
118
3 TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
A transmissão de energia elétrica é o movimento em massa de energia 
elétrica	de	um	local	de	geração,	como	uma	usina,	para	uma	subestação	elétrica.	
As linhas interconectadas que facilitam esse movimento são conhecidas como 
rede	 de	 transmissão.	 Isso	 é	 diferente	 da	 fiação	 local	 entre	 subestações	 de	 alta	
tensão e clientes, que, geralmente, é chamada de distribuição de energia elétrica. 
A	rede	combinada	de	 transmissão	e	distribuição	 faz	parte	do	 fornecimento	de	
eletricidade e é conhecida como rede elétrica.
A maioria das linhas de transmissão é de corrente alternada trifásica de 
alta	tensão,	embora	a	monofásica,	às	vezes,	seja	usada	em	sistemas	de	eletrificação	
ferroviária.	A	tecnologia	de	corrente	contínua	de	alta	tensão	é	usada	para	grande	
eficiência	 em	distâncias	muito	 longas,	 normalmente,	 centenas	 de	 quilômetros.	
Essa tecnologia também é usada em cabos de energia submarinos, geralmente, 
com	mais	de	50	km,	além	de	utilizada	no	intercâmbio	de	energia	entre	redes	que	
não são sincronizadas mutuamente.
A falta de instalações de armazenamento de energia elétrica nos sistemas 
de	transmissão	leva	a	uma	limitação	importante.	A	energia	elétrica	deve	ser	gerada	
na mesma taxa em que é consumida. Desse modo, é necessário um sistema de 
controle	sofisticado	para	garantir	que	a	geração	de	energia	corresponda	à	demanda.	
Se	a	demanda	por	energia	exceder	a	oferta,	o	desequilíbrio	pode	fazer	com	que	as	
usinas	 de	 geração	 e	 equipamentos	 de	 transmissão	 se	 desconectem	ou	desliguem	
automaticamente,	para	evitar	danos.	Na	pior	das	hipóteses,	isso	pode	levar	a	uma	série	
de	paralisações	em	cascata	e	a	um	grande	apagão	regional.	As	redes	de	transmissão	
elétrica são interconectadas em redes regionais, nacionais e até continentais, 
para	reduzir	o	risco	de	uma	falha	como	essa,	 fornecendo	várias	rotas	alternativas	
e	 redundantes	 para	 que	 a	 energia	 flua,	 caso	 ocorram	 esses	 desligamentos.	 As	
empresas	de	transmissão	determinam	a	capacidade	máxima	confiável	de	cada	linha,	
comumente,	menor	que	o	limite	físico	ou	térmico,	para	garantir	que	a	capacidade	
máxima	esteja	disponível	no	caso	de	uma	falha	em	outra	parte	da	rede.
Usualmente,	 usinas	 geradoras	 são	 construídas	 distantes	 dos	 centros	
comerciais,	o	que	leva	à	necessidade	de	transmitir	a	energia	por	longas	distâncias.	
A energia é, geralmente, transmitida através de linhas de energia aéreas. A 
transmissão	de	energia	subterrânea	tem	um	custo	de	instalação	significativamente	
mais	alto	e	grandes	limitações	operacionais,	mas	custos	de	manutenção	reduzidos,	
sendo	usada	em	áreas	densamente	urbanizadas	ou	sensíveis	ao	meio	ambiente.
Então,	a	eletricidade	é	transmitida	em	altas	tensões	(66	kV	ou	mais),	para	
reduzir	a	perda	de	energia	que	ocorre	na	transmissão	de	longa	distância	causada	
pelo	efeito	Joule,	que	expressa	a	relação	entre	o	calor	gerado	e	a	corrente	elétrica	
que	percorre	um	condutor.
P = I ∙ R (1)
TÓPICO 1 — CRITÉRIOS DE ALIMENTAÇÃO PELAS CONCESSIONÁRIAS E MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA
119
P	é	a	potência	dissipada	no	condutor.
I é a corrente.
R	é	a	resistência	à	passagem	da	corrente	do	condutor.
Observando	 essa	 equação,	 é	 possível	 perceber	 que,	 quanto	 maior	 a	
corrente	 que	 estamos	 passando	 através	 de	 um	 condutor,	 maior	 é	 a	 perda	 de	
potência.	Assim,	 para	 que	 a	 energia	 seja	 transmitida	 a	 longas	 distâncias	 sem	
grandes	dissipações	de	potência	nos	cabos	de	transmissão,	faz-se	uso	da	lei	de	
Ohm.	Essa	lei	afirma	que	a	razão	entre	a	tensão	entre	dois	pontos	e	a	corrente	
elétrica	é	constante	e	é	denominada	de	resistência	elétrica,	ou	seja:
V é a tensão elétrica.
(2)
Para conhecer melhor os princípios físicos que regem as equações apresentadas 
aqui, leia o artigo Perdas em Transmissão de Energia Elétrica, de Robson Luiz Ferreira (2017), 
que explica profundamente o efeito Joule em linhas de transmissão.
DICAS
Para um melhor entendimento, considere o seguinte problema: calcule a 
potência dissipada em um cabo de 220 Ω percorrido por uma corrente de 1 A e uma 
tensão de 1.3 kV. Calcule, também, a potência dissipada em um cabo de mesma resistência 
elétrica, mas percorrido por uma corrente de 0.5 A e 2.6 kV de tensão.
P=1A×1.300V=1.300W
P = 0.5 A × 2.600 V = 1.300 W
Como é possível observar nos resultados, para uma mesma potência, a relação entre 
corrente elétrica e tensão é inversamente proporcional. Com isso, é possível perceber 
que, em redes de transmissão, a elevação de tensão é um processo necessário para evitar 
perdas desnecessárias de potência ao longo das linhas.
NOTA
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
120
Considerando	um	determinado	condutor,	é	possível	perceber	que	a	tensão	
e	 a	 corrente	 apresentam	 comportamentos	 inversamente	 proporcionais,	 isto	 é,	
para	uma	mesma	potência,	quanto	maior	for	a	tensão,	menor	é	a	sua	corrente.	
Assim,	para	transmitir	a	energia	produzida	em	usinas,	o	primeiro	passo	é	elevar	
a	tensão	o	máximo	possível,	utilizando	elevadores	de	tensão.	Após,	faz-se	uso	da	
rede	de	 transmissão,	que	 tem,	como	objetivo,	 levar	essa	energia	de	alta	 tensão	
até os centros urbanos. Próximas dos centros consumidores, estão as subestações 
abaixadoras, onde o transformador recebe energia da transmissão nas mais 
diversas	tensões	existentes,	como	230,	345,	440,	500,	525,	600	ou	765	kV,	e	rebaixa	
para	distribuição,	geralmente,	para	média	tensão	de	13,8	kV.	Essa	energia	é,	então,	
conduzida	até	o	transformador	abaixador,	que	fica	situado	nos	postes	urbanos	e	
tem,	como	objetivo,	reduzir	novamente	a	energia	para	ser	utilizada	pelos	clientes	
finais,	ou	seja,	de	baixa	tensão.	Seguem	os	diferentes	níveis	de	tensão.
QUADRO 1 – NÍVEIS DE TENSÃO
Nível de tensão ≥ ≤
Alta tensão 69	kV 230	kV
Média tensão 1	kV 69	kV
Baixa	tensão – 1	kV
FONTE: Adaptado de Agência Nacional de Energia Elétrica (2017)
O	aquecimento	por	efeito	Joule	é,	também,	conhecido	como	aquecimentoôhmico	 ou	 aquecimento	 resistivo,	 devido	 a	 sua	 proximidade	 com	 a	 lei	 de	
Ohm.	Diversas	práticas	que	envolvem	o	aquecimento	elétrico	 têm,	como	base,	
esse	 fenômeno.	No	entanto,	 em	aplicações	 em	que	o	 aquecimento	 é	um	efeito	
indesejado,	 como	 perdas	 de	 carga	 em	 transformadores	 elétricos,	 a	 perda	 de	
energia	é,	usualmente,	 chamada	de	perda	 resistiva.	O	uso	de	altas	 tensões	em	
sistemas	de	transmissão	de	energia	elétrica	é	projetado	justamente	para	diminuir	
essas	 perdas	 ao	 longo	 dos	 cabos,	 operando	 com	 correntes	 proporcionalmente	
mais	baixas.	O	Reino	Unido,	por	exemplo,	faz	uso	de	rede	elétrica	em	anel,	com	
a energia fornecida em correntes mais baixas, reduzindo, assim, o aquecimento 
pelo	 efeito	 Joule.	 O	 aquecimento	 por	 efeito	 Joule	 não	 ocorre	 em	 materiais	
supercondutores,	pois	eles	têm	resistência	elétrica	zero	no	estado	supercondutor.	
Segue	um	exemplo	do	caminho	que	a	eletricidade	percorre.
FIGURA 2 – EXEMPLO DO CAMINHO DA ELETRICIDADE DESDE A SUA GERAÇÃO ATÉ OS 
CONSUMIDORES
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
TÓPICO 1 — CRITÉRIOS DE ALIMENTAÇÃO PELAS CONCESSIONÁRIAS E MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA
121
4 TRANSFORMADORES REDUTORES DE TENSÃO
Um	transformador	é	um	dispositivo	elétrico	passivo	que	transfere	energia	
elétrica	de	um	circuito	elétrico	para	um	ou	mais	circuitos.	Uma	corrente	variável,	em	
qualquer	bobina	do	transformador,	produz	um	fluxo	magnético	variável,	que,	por	
sua vez, induz uma força eletromotriz variável através de quaisquer outras bobinas 
enroladas	em	torno	do	mesmo	núcleo.	A	energia	elétrica	pode	ser	transferida	entre	
as bobinas, sem uma conexão metálica entre os dois circuitos. A lei de indução de 
Faraday,	descoberta	em	1831,	descreveu	o	efeito	da	tensão	induzida	em	qualquer	
bobina,	devido	à	mudança	do	fluxo	magnético	circundado	pela	bobina,	ou	seja,	
os	 transformadores	 são	 dispositivos	 que	 funcionam	 por	 meio	 da	 indução	 de	
corrente	 de	 acordo	 com	 os	 princípios	 do	 eletromagnetismo,	 a	 partir	 do	 qual	 é	
possível	afirmar	que	se	pode	criar	uma	corrente	elétrica	submetendo	um	circuito	
a	uma	variação	no	 seu	 campo	magnético	 (JORDÃO,	 2002).	Os	 transformadores	
são	usados	para	aumentar	as	tensões	alternadas	em	baixa	corrente	ou	diminuir	as	
tensões	alternadas	em	alta	corrente	em	aplicações	de	energia	elétrica	e	para	acoplar	
os	estágios	dos	circuitos	de	processamento	de	sinal.
Desde	a	invenção	do	primeiro	transformador	de	potencial	constante,	em	
1885,	os	transformadores	se	tornaram	essenciais	para	transmissão,	distribuição	e	
utilização	da	energia	elétrica	de	corrente	alternada.	Uma	ampla	gama	de	projetos	
de	transformadores	é	encontrada	em	aplicações	de	energias	eletrônica	e	elétrica.	
Os transformadores variam em tamanho, desde transformadores com menos de 
um	centímetro	cúbico	de	volume	até	unidades	que	pesam	centenas	de	toneladas	
e	que	são	usadas	para	interconectar	a	rede	elétrica.
Como	a	transmissão	de	energia	por	longas	distâncias	só	é	possível	se	houver	
uma	diminuição	da	dissipação	de	energia	ao	longo	dos	cabos,	um	transformador	
elevador	é	utilizado	para	elevar	a	tensão	ao	sair	da	usina,	de	maneira	que	se	possa	
diminuir	a	corrente	no	sistema	para	a	transmissão.	De	modo	semelhante,	quando	
a	energia	chega	às	subestações,	ela	passa	por	um	abaixamento	do	nível	de	tensão	
antes	de	chegar	ao	consumidor	final,	para	atender	aos	requisitos	de	tensão	e	de	
corrente	de	equipamentos	domésticos.
Um	transformador	é	formado,	basicamente,	de	núcleo	e	de	enrolamento.	
O	núcleo	do	transformador	é	feito	de	um	material	altamente	imantável,	ou	seja,	
apresenta	as	mesmas	características	de	um	ímã,	e	os	enrolamentos	são	compostos	
por	um	número	diferente	de	espiras,	que	são	isoladas	eletricamente,	chamadas	
de	enrolamento	primário	e	enrolamento	secundário.	O	primário	é	o	enrolamento	
que	recebe	a	tensão	da	rede	e	o	secundário	é	o	enrolamento	a	partir	do	qual	sai	a	
tensão	transformada,	ou	seja,	com	um	valor	diferente.
Pela lei de indução de Faraday:
V	é	a	tensão	instantânea.
N	é	o	número	de	voltas	em	um	enrolamento.
(3)
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
122
Combinando	as	equações	apresentadas,	obtemos	a	seguinte	relação:
Para	um	transformador	abaixador	a	>	1,	para	um	transformador	elevador	
a	<	1	e	para	um	transformador	de	isolamento	a	=	1.
Pela	lei	da	conservação	de	energia,	cada	potência	aparente,	real	e	reativa	é	
conservada	na	entrada	e	na	saída:
P = Vp ∙ Ip = Vs ∙ Is
P	é	a	potência	e	I	é	a	corrente.
Segue o esquemático de um transformador de alta tensão, além de um 
modelo real desse transformador.
FIGURA 3 – (A) ESQUEMÁTICO DE TRANSFORMADOR DE ALTA TENSÃO; (B) TRANSFORMADOR 
DE ALTA TENSÃO REAL
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
As	subestações	fazem	uso	desse	tipo	de	transformador	para	diminuir	a	
tensão	da	rede,	que	está	em	alta	tensão,	para	média	tensão	nas	linhas	de	distribuição	
primárias.	 Essa	 parte	 da	 rede	 transporta	 a	 tensão	 até	 os	 transformadores	
de	 distribuição	 localizados	 mais	 próximos	 dos	 clientes.	 Transformadores	
de	 distribuição	 diminuem,	 novamente,	 a	 tensão	 para	 a	 sua	 utilização	 por	
eletrodomésticos e, normalmente, alimentam vários clientes através de linhas de 
distribuição	secundárias	com	níveis	de	baixa	 tensão.	A	distribuição	de	energia	
elétrica	e	de	outros	processos	ligados	a	esse	sistema	é	de	responsabilidade	das	
concessionárias locais.
(4)
(5)
TÓPICO 1 — CRITÉRIOS DE ALIMENTAÇÃO PELAS CONCESSIONÁRIAS E MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA
123
5 O QUE É MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA?
O	 termo	 geração	 distribuída	 é	 usado	 para	 definir	 a	 modalidade	 de	
geração	de	 energia	 próxima	 à	 carga.	De	 acordo	 com	o	 conceito,	 essa	 geração,	
não	 necessariamente,	 precisa	 ser	 renovável,	 pode	 ser	 através	 de	 combustíveis	
fósseis,	como	geradores	a	diesel,	por	exemplo.	Esse	é	o	conceito	amplo	e	geral	
(AGÊNCIA	 NACIONAL	 DE	 ENERGIA	 ELÉTRICA,	 2016).	 Nos	 termos	 da	
regulamentação	 brasileira,	 qualquer	 central	 geradora	 com	 potência	 instalada	
igual	ou	 inferior	 a	 75	kW,	que	utilize	 fontes	 renováveis	de	 energia	 elétrica	ou	
cogeração	qualificada	e	que	esteja	conectada	à	rede	de	distribuição	por	meio	de	
instalações	de	unidade	consumidora,	é	uma	central	de	microgeração	distribuída.	
Caso	 a	 potência	 instalada	 seja	 acima	 de	 75	 kW	 e	 inferior	 a	 5	MW,	 a	 unidade	
passa	a	ser	considerada	de	minigeração	distribuída	(AGÊNCIA	NACIONAL	DE	
ENERGIA	ELÉTRICA,	2012).	
Como	explicado	no	conceito,	uma	área	rural	que	possua	uma	queda	d’água	
e	gere	a	própria	energia,	um	criadouro	de	porcos	que	possua	biodigestores	para	
geração	de	energia,	através	do	dejeto	suíno,	ou	uma	residência	no	meio	de	uma	
grande	cidade,	com	painéis	fotovoltaicos	e	que	estejam	todos	eles	conectados	à	
rede	de	distribuição,	é	um	gerador	distribuído.
Como mencionado, a energia mensal, gerada através da microgeração 
distribuída,	pode	ser	usada	para	abatimento	do	consumo,	e	o	eventual	excedente	
permanece	como	crédito	para	ser	usado	em	até	60	meses,	porém,	para	usar	esse	
crédito,	 há	 algumas	 regras,	 por	 exemplo:	 a	 geração	 e	 o	 consumo	 de	 energia	
devem	ser	na	mesma	área	de	concessão	do	serviço	de	distribuição	—	significando	
que	não	é	possível	gerar	energia	em	Pernambuco	e	usar	esse	crédito	em	Santa	
Catarina.	Ainda,	as	unidades	geradoras	e	consumidoras	têm	que	pertencer	a	uma	
mesma	pessoa	 física	ou	 jurídica,	 logo,	é	possível	que	a	energia	gerada	na	casa	
de	praia	de	uma	pessoa	possa	ser	usada	para	abater	a	conta	de	energia	no	seu	
endereço habitual, na cidade.
A geração de energia centralizada, realizada através de grandes hidrelétricas, 
termelétricas, parques eólicos ou grandes usinas fotovoltaicas, possui a vantagem competitiva 
do preço. O ganho de escala obtido com a compra de milhares de painéis fotovoltaicos, 
por exemplo, barateia o custo de produção de energia por megawatt construído. Por outro 
lado, na geração distribuída, como a geração de energia é próxima àcarga, não há perdas 
associadas ao serviço de distribuição/transmissão de energia. A geração distribuída, através 
de energia solar, ainda contribui para a diversificação da matriz elétrica e é uma fonte de 
energia verde, de baixa emissão de carbono.
NOTA
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
124
Os	dois	modelos	mais	 importantes	que	permitem	a	comercialização	da	
energia	através	da	geração	distribuída	são	o	 feed-in e o net metering. O sistema 
feed-in	remunera	o	gerador	distribuído	baseado	no	custo	da	geração.	Já	no	sistema	
net metering,	que	foi	o	adotado	no	Brasil,	o	excedente	de	geração	retorna	como	
crédito	e	o	preço	de	compra	pode	ser	igual	ao	preço	de	venda.
5.1 MODELO FEED-IN
O modelo feed-in foi	adotado	em	2000,	pela	Alemanha,	 com	o	 intuito	de	
promover	o	desenvolvimento	de	fontes	renováveis	de	energia,	além	de	aumentar	
a	participação	de	fontes	de	energia	limpa	naquele	país.	Essa	política	de	estado	foi	
fundamental	para	tornar	a	Alemanha	referência	mundial	de	geração	distribuída,	
principalmente,	da	energia	solar.	O	modelo	alemão	já	foi	emendado	diversas	vezes,	
porém,	na	sua	versão	original,	havia	garantia	de	preço	da	venda	da	energia	por	um	
período	de	20	anos.	Logo,	o	gerador	distribuído	pode	vender	o	excedente	de	energia	
e,	de	fato,	receber	dinheiro	pela	energia	gerada.	Não	é	um	sistema	de	compensação.
Outro	ponto	positivo	interessante	do	modelo	é	que	se	adiam	investimentos	
no sistema de transmissão, uma vez que, com o aumento da oferta da geração 
distribuída,	a	energia	não	precisa	ser	mais	transportada	através	de	grandes	distâncias.
A desvantagem desse sistema é que a distribuidora de energia, ao invés de 
comprar	uma	energia	mais	barata	de	geradores	centralizados,	acaba	comprando	
de	geradores	distribuídos	e	repassa	esse	custo	para	a	tarifa,	ou	seja,	há	um	custo	
econômico	imediato	para	a	sociedade,	que	paga	por	uma	energia	mais	cara.	Essa	
é	 a	principal	 crítica	 ao	modelo	que	 acaba	onerando	quem	não	possui	 geração	
distribuída.	Como	mencionado,	o	modelo	alemão	evoluiu	para	 ir	 amenizando	
essas fragilidades.
5.2 MODELO NET METERING
O modelo net metering,	adotado	no	Brasil	e	na	Dinamarca,	por	exemplo,	
consiste	no	sistema	de	compensação	de	energia.	O	gerador	distribuído	não	recebe	
dinheiro	pela	energia	gerada,	e,	sim,	créditos	para	serem	compensados.	Pelo	fato	
de	o	gerador	distribuído	não	ser	 remunerado,	a	velocidade	de	crescimento	da	
geração	distribuída	nos	países	que	adotaram	esse	modelo	é	mais	lenta.
Não	há	incentivo	a	se	gerar	mais	do	que	o	próprio	consumo.	A	compensação	
de	 energia	 pode	 ser	 paritária,	 ou	 seja,	 para	 cada	 um	 quilowatt	 gerado,	 gera-se	
um	crédito	de	um	quilowatt,	ou	a	regulamentação	pode	não	desonerar	o	gerador	
distribuído	 de	 questões	 técnicas,	 como	 impostos,	 tarifa	 de	 uso	 do	 sistema	 de	
distribuição	ou	encargos	do	sistema	elétrico.	Um	dos	objetivos	desse	modelo	é	
manter a modicidade tarifária.
TÓPICO 1 — CRITÉRIOS DE ALIMENTAÇÃO PELAS CONCESSIONÁRIAS E MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA
125
5.3 ENERGIA SOLAR E MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA
A	 energia	 solar	 acabou	 assumindo	 um	 protagonismo	 no	 mercado	 de	
geração	distribuída,	e,	até	2027,	deve	responder	por	uma	fatia	de	mercado	de	82%	da	
capacidade	instalada.	Possui	diversas	vantagens:	fácil	instalação,	não	possui	partes	
móveis	(o	que	implica	em	baixo	custo	de	manutenção),	não	emite	ruído,	se	aplicada	
a	edificações,	acaba	não	ocupando	o	solo,	além	de	se	adequar	à	arquitetura.	Além	
dessas	vantagens	competitivas,	com	o	passar	dos	anos,	o	custo	dos	componentes	—	
painéis	solares	e	inversores	—	caiu	drasticamente,	para	os	módulos	fotovoltaicos.	
É	mostrado	que,	em	2009,	um	módulo	comum	de	silício	produzido	na	Alemanha	
custava	um	pouco	menos	de	US$/W	4,00	(US$	4,00	por	Watt),	enquanto,	em	2014,	o	
preço	desse	mesmo	módulo	estava	inferior	a	US$/MW	1,00	(US$	1,00	por	Watt),	ou	
seja,	uma	redução	de	75%	no	preço	em	apenas	cinco	anos.
GRÁFICO 1 – EVOLUÇÃO DO PREÇO DE MÓDULOS SOLARES POR TECNOLOGIA DE 
FABRICAÇÃO E LOCAL DE COMERCIALIZAÇÃO 
FONTE: Adaptado de International Bank for Reconstruction and Development (2015)
A	 perspectiva	 do	 mercado	 para	 o	 segmento	 de	 geração	 distribuída	 é	
muito	promissora.	Como	mostrado,	 no	Brasil,	 a	 geração	distribuída,	 através	de	
fontes	 renováveis,	 permite	 a	 compensação	 do	 consumo	 energético	 desde	 2012.	
O	decrescimento	constante	do	preço	dos	equipamentos	só	vem	a	 favorecer	essa	
perspectiva	de	expansão.	Além	do	crédito	energético,	a	geração	distribuída,	através	
de	fontes	renováveis	de	energia,	ajuda	a	limpar	e	a	diversificar	a	matriz	energética,	
mas	não	é	só	o	segmento	de	geração	distribuída	que	realiza	compensação	de	energia	
que	se	beneficia	da	expansão	do	setor.	Em	lugares	remotos,	onde	a	distribuidora	de	
energia	não	é	presente,	os	sistemas	autônomos,	com	destaque	aos	sistemas	solares,	
fazem	o	atendimento	da	demanda	por	eletricidade	da	sociedade.
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
126
6 SISTEMA DE ENERGIA SOLAR AUTÔNOMO E CONECTADO 
À REDE
Um	sistema	fotovoltaico	autônomo	é	capaz	de	suprir	a	própria	carga	sem	
a	necessidade	da	conexão	com	a	rede	elétrica.	Existem	diversas	aplicações	para	
sistemas	autônomos:	telemetria	(medição	de	variáveis	de	meteorologias	ou	leitura	
de	dados	de	reservatório	de	água),	 iluminação	pública,	suprimento	de	energia	
para	sistemas	de	monitoramento	remoto	por	câmeras,	radares	de	velocidade,	ou,	
ainda,	suprimento	de	energia	em	residências	localizadas	em	locais	isolados.
Uma	característica	importante	para	a	aplicação	de	um	sistema	isolado	é	a	
não viabilidade técnica ou econômica de ligar a carga à rede elétrica de distribuição.
Para	a	implementação	de	um	sistema	autônomo	de	geração	solar	distribuída,	
alguns	componentes	são	necessários	(VILLALVA,	2012).	Confira:
• Módulos	fotovoltaicos:	convertem	a	energia	solar	em	energia	elétrica.	A	saída	do	
módulo	fotovoltaico	produz	energia	em	corrente	contínua.	Usualmente,	alguns	
arranjos	de	módulos	são	necessários.	Alguns	módulos	são	ligados	em	série	para	
que	seja	atingido	um	valor	de	tensão	suficiente	para	o	inversor	funcionar	e/ou	
paralelo	para	prover	a	corrente	necessária	para	atendimento	da	carga.
• Inversor	de	frequência:	na	maioria	dos	casos,	principalmente,	em	residências,	
as	cargas	são	supridas	em	corrente	alternada.	Esse	equipamento	tem	a	função	
de	 transformar	 a	 energia	 de	 entrada	 do	 inversor,	 entregue	 pelos	módulos	
fotovoltaicos	ou	pelas	baterias	de	corrente	contínua	para	corrente	alternada,	
na	saída.	Geladeira,	 televisor	e	 tomadas,	de	uso	geral,	 são	alimentados	em	
corrente	alternada.	Em	aplicações	específicas,	há	cargas	em	corrente	contínua,	
e,	nesses	casos,	um	inversor	não	é	necessário.	Em	sistemas	de	telemetria,	por	
exemplo,	 a	 saída	do	módulo	 fotovoltaico	 alimenta	o	 controlador	de	 carga,	
e	este	estabiliza	a	tensão	para	alimentar	o	controlador,	que	faz	a	leitura	dos	
dados meteorológicos.
A disponibilidade da energia elétrica aumenta a qualidade de vida e o bem-
estar das pessoas. A energia elétrica permite armazenar alimentos com o uso de geladeiras; 
melhorar o acesso à educação, ao permitir o estudo em horários noturnos e o uso de 
tecnologias, como computadores e tablets; e melhorar a sensação de segurança através da 
iluminação pública e a abertura de leques de desenvolvimento de atividades econômicas.
Devido à inviabilidade de se levar energia a certas localidades através da rede da distribuidora, 
muitas vezes, é possível fazer o atendimento a localidades remotas através de geração 
distribuída, por fontes renováveis de energia, com sistemas autônomos, através da energia 
solar, por exemplo. Para comunidades pequenas, é possível prover pequenos trechos da rede 
de distribuição.
NOTA
TÓPICO 1 — CRITÉRIOS DE ALIMENTAÇÃO PELAS CONCESSIONÁRIAS E MICROGERAÇÃO DISTRIBUÍDA
127
• Controlador	 de	 carga:	 tem	 a	 função	 de	 controlar	 o	 fluxo	 de	 energia	 entre	
os módulos fotovoltaicos e o inversor, entre os módulos fotovoltaicose as 
baterias	e	entre	as	baterias	e	o	inversor.	Quando	há	energia	solar,	o	controlador	
de	 carga	 usa	 essa	 energia,	 prioritariamente,	 para	 alimentação	 do	 inversor	 e,	
consequentemente, das cargas; o excedente de energia gerada nos módulos 
fotovoltaicos	é	usado	para	carregar	as	baterias.	Caso	a	carga	esteja	demandando	
mais	energia	do	que	os	módulos	 fotovoltaicos	podem	fornecer	no	momento,	
o	controlador	de	carga	passa	a	desviar	o	fluxo	de	energia	das	baterias	para	o	
inversor	e,	consequentemente,	para	as	cargas.	Logo,	durante	a	noite,	por	exemplo,	
o	sistema	continua	disponível	para	os	consumidores	através	das	baterias.
• Bateria:	 tem	 a	 função	 de	 armazenar	 energia	 em	 momentos	 em	 que	 a	
produção,	através	dos	módulos,	é	maior	do	que	o	consumo	das	cargas,	e	de	
prover	energia	para	as	cargas	quando	a	produção,	através	dos	módulos,	não	
é	suficiente.	As	baterias	possuem	vida	útil	inferior	a	cinco	anos,	precisam	ser	
bem	armazenadas	e,	posteriormente,	corretamente	descartadas.	As	baterias	
são	equipamentos	que	tornam	o	sistema	autônomo	caro.
Um	esquemático	do	fluxo	de	potência	pelos	equipamentos	será	mostrado	
a	 seguir.	 Será	 possível	 observar	 o	 fluxo	 energético	 em	um	 sistema	 autônomo.	
Inicialmente, os módulos fazem a conversão fotovoltaica da energia solar. O 
controlador	de	carga	direciona	esse	fluxo	de	potência	para	a	bateria	ou	para	o	
inversor,	 a	 depender	da	necessidade	da	unidade	 consumidora.	 Para	 as	 cargas	
supridas	 em	corrente	 alternada,	 o	 inversor	 faz	 a	 conversão	de	 energia	 elétrica	
para	esse	fim.	Já	as	cargas	em	corrente	contínua	podem	ser	diretamente	supridas	
pelo	controlador	de	carga.
FIGURA 4 – DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO AUTÔNOMO
FONTE: Adaptada de Fuentes et al. (2014)
Um	sistema	fotovoltaico	conectado	à	rede	utiliza	o	sistema	de	distribuição	
como	uma	“bateria	de	capacidade	infinita”.	É	para	esse	tipo	de	sistema	que	funciona	
o	modelo	brasileiro	net	metering	de	compensação	da	energia.	O	sistema	conectado	
à	rede	é	muito	mais	barato	do	que	o	autônomo,	pois	dispensa	o	uso	de	baterias.
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
128
Para	o	funcionamento	desse	tipo	de	sistema,	o	gerador	distribuído	deve	
solicitar, à distribuidora de energia, um medidor bidirecional, que marca o 
consumo	e	a	geração	de	energia.	Essa	diferença	gera	um	crédito	a	ser	compensado	
em	até	60	meses	ou	um	débito	que	deve	ser	pago	na	conta	de	energia	ou	abatido	
de	algum	crédito	pretérito	existente.
Esse	tipo	de	sistema	dispensa	o	uso	de	controlador	de	carga	e	de	baterias.	
Os	inversores	devem	seguir	rigorosos	critérios	de	fabricação.	Uma	vez	que	eles	
injetam	energia	na	rede	da	distribuidora,	é	fundamental	que	os	inversores	tenham	
sido	ensaiados	e	aprovados	“[...]	conforme	normas	técnicas	brasileiras	ou	normas	
internacionais,	ou	o	número	de	concessão	do	Inmetro”	(AGÊNCIA	NACIONAL	
DE	ENERGIA	ELÉTRICA,	2017,	s.p.).
A seguir, será mostrado um esquemático de um sistema de energia 
conectado	 à	 rede.	 Diferentemente	 do	 apresentado	 antes,	 não	 há	 necessidade	
do	 controlador	de	 carga	 em	 sistemas	 conectados	 à	 rede.	A	 energia	 produzida	
pelos	módulos	fotovoltaicos	é	convertida	para	corrente	alternada	e	já	é	entregue	
fisicamente	no	quadro	de	energia,	que	pode	ser	imediatamente	consumida	ou,	se	
não há demanda, é entregue à rede de energia, que funciona como uma “bateria 
de	capacidade	ilimitada”.
FIGURA 5 – ESQUEMA ILUSTRATIVO DE UM SISTEMA DE GERAÇÃO DISTRIBUÍDA CONECTADO À REDE
FONTE: Adaptada de Agência Nacional de Energia Elétrica (2016)
Desde	2012,	com	a	publicação	da	Resolução	Normativa	da	ANEEL,	acerca	
da	geração	distribuída,	os	sistemas	conectados	à	rede	passaram	a	se	popularizar	
pelo	Brasil,	principalmente,	em	regiões	onde	a	tarifa	da	distribuidora	é	elevada	e	
onde	a	classe	média	é	mais	pujante.	Por	outro	lado,	os	sistemas	autônomos,	através	
da energia solar ou através de outros recursos, são a solução viável e, às vezes, 
única,	para	o	provimento	de	energia	em	áreas	remotas	ou	aplicações	específicas.
Para	sistemas	conectados	à	rede,	a	regulação	atual	permite	a	compensação	
paritária	de	energia.	Portanto,	é	importante	identificar	o	quantitativo	de	energia	que	
se	deseja	compensar	ao	longo	do	ano.	Uma	vez	que	o	crédito	energético	não	usado	
em	60	meses	é	perdido,	é	muito	importante	o	correto	dimensionamento	do	sistema.
129
Neste tópico, você aprendeu que:
•	 A	 energia	 provida	 pelas	 concessionárias	 passa	 por	 transformadores,	 que	
podem	 ser	 monofásicos,	 bifásicos	 ou	 trifásicos,	 de	 modo	 que	 atendam	 a	
diferentes	tipos	de	clientes.
• A energia elétrica deve ser gerada na mesma taxa em que é consumida.
•	 Ao	transmitir	a	energia	produzida	em	usinas,	é	necessário	elevar	a	tensão	o	
máximo	possível,	utilizando	elevadores	de	tensão.
• Para a energia chegar ao consumidor da forma adequada, a tensão é rebaixada.
•	 A	microgeração	distribuída	é	uma	modalidade	de	geração	de	energia	próxima	
à carga.
RESUMO DO TÓPICO 1
130
1	 Como	técnico	responsável	pela	transmissão	de	energia	na	rede	elétrica,	é	
necessário	ter	conhecimento	das	normas	vigentes	do	país.	Nesse	contexto,	
quais	 são	 os	 valores	 determinados	 pela	 Agência	 Nacional	 de	 Energia	
Elétrica	(ANEEL)	para	as	tensões	baixa,	média	e	alta?
a)	(			)	 Baixa	 tensão:	 entre	 0	 e	 1kV.	 Média	 tensão:	 entre	 1kV	 e	 69kV.	Alta	
tensão:	entre	69kV	e	230kV.
b)	(			)	 Baixa	 tensão:	entre	0	e	10kV.	Média	 tensão:	entre	10kV	e	69kV.	Alta	
tensão:	entre	69kV	e	100kV.
c)	(			)	 Baixa	 tensão:	 entre	0	 e	 500V.	Média	 tensão:	 entre	500V	e	10kV.	Alta	
tensão:	entre	10kV	e	20kV.
d)	(			)	 Baixa	tensão:	entre	0	e	100kV.	Média	tensão:	entre	100kV	e	690kV.	Alta	
tensão:	entre	690kV	e	2.300kV.
e)		(			)	 Baixa	 tensão:	 entre	0	 e	 100V.	Média	 tensão:	 entre	100V	e	69kV.	Alta	
tensão:	entre	69kV	e	230kV.
2	 Os	 engenheiros	 eletricistas	 responsáveis	 pela	 rede	 de	 distribuição	 das	
cidades,	 geralmente,	 solicitam	 a	 troca	 de	 transformadores	 para	 os	
clientes.	Considerando	a	demanda	de	potência	de	13.000W	em	um	bairro	
residencial,	e	a	demanda,	em	uma	área	rural,	como	15.000W,	qual	é	o	tipo	
de	transformador	usado	em	cada	um	dos	casos?
a)	(			)	 Residencial:	transformador	bifásico.	Rural:	transformador	trifásico.
b)	(			)	 Residencial:	transformador	trifásico.	Rural:	transformador	monofásico.
c)	(			)	 Residencial:	transformador	trifásico.	Rural:	transformador	bifásico.
d)	(			)	 Residencial:	transformador	monofásico.	Rural:	transformador	bifásico.
e)	(			)	 Residencial:	transformador	monofásico.	Rural:	transformador	monofásico.
3	 O	trabalho	com	a	rede	de	transmissão	faz	parte	do	cotidiano	de	um	engenheiro	
eletricista.	 Assim,	 por	 questões	 de	 segurança,	 torna-se	 imprescindível	 o	
conhecimento	 dos	 níveis	 de	 tensão.	 Com	 base	 na	 Agência	 Nacional	 de	
Energia	 Elétrica	 (ANEEL),	 quais	 são	 os	 níveis	 de	 tensão	 da	 rede	 elétrica,	
considerando	a	geração	de	energia	de	13.8kV,	a	 transmissão	de	138kV	e	a	
distribuição	de	220V?
a)	(			)	 Geração	de	energia:	média	tensão.	Transmissão:	alta	tensão.	Distribuição:	
média tensão.
b)	(			)	 Geração	de	energia:	baixa	tensão.	Transmissão:	alta	tensão.	Distribuição:	
baixa tensão.
c)	(			)	 Geração	de	energia:	alta	tensão.	Transmissão:	média	tensão.	Distribuição:	
baixa tensão.
d)	(			)	 Geração	de	energia:	alta	tensão.	Transmissão:	baixa	tensão.	Distribuição:	
média tensão.
AUTOATIVIDADE
131
e)	(			)	 Geração	de	energia:	média	tensão.	Transmissão:	alta	tensão.	Distribuição:	
baixa tensão.
4	 Para	 que	 a	 energia	 gerada	 seja	 transmitida,	 é	 necessária	 uma	mudança	
do	nível	de	 tensão	por	 transformadores	 situados	 a	 algumas	 centenas	de	
metros	da	usina.	Acerca	da	finalidade	desses	dispositivos	na	transmissão	
de energia, assinale a alternativa CORRETA:
a)	(			)	 Os	transformadores	são	utilizados	para	evitar	perdas	de	potência	por	
meio	do	efeito	Joule.	Utilizando	a	lei	de	Ohm,	a	tensão	é	diminuída,	de	
maneira	a	diminuir	a	corrente,	tornandopossível,	assim,	a	transmissão	
por	longas	distâncias.
b)	(			)	 Os	transformadores	são	utilizados	para	evitar	perdas	de	potência	por	
meio	do	efeito	Joule.	Utilizando	a	lei	de	Ohm,	a	tensão	é	aumentada,	de	
maneira	a	diminuir	a	corrente,	tornando	possível,	assim,	a	transmissão	
por	longas	distâncias.
c)	(			)	 Os	transformadores	são	utilizados	para	evitar	perdas	de	potência	por	
meio	do	efeito	Joule.	Utilizando	a	lei	de	Ohm,	a	tensão	é	diminuída,	de	
maneira	a	aumentar	a	corrente,	tornando	possível,	assim,	a	transmissão	
por	longas	distâncias.
d)	(			)	 Os	transformadores	são	utilizados	para	evitar	perdas	de	potência	por	
meio	do	efeito	Joule.	Utilizando	a	lei	de	Ohm,	a	tensão	é	aumentada,	de	
maneira	a	aumentar	a	corrente,	tornando	possível,	assim,	a	transmissão	
por	longas	distâncias.
e)	(			)	 Os	transformadores	são	utilizados	para	evitar	perdas	de	potência	por	
meio	do	efeito	Joule.	Utilizando	a	lei	de	Ohm,	a	tensão	é	diminuída,	de	
maneira	a	anular	a	corrente,	tornando	possível,	assim,	a	transmissão	
por	longas	distâncias.
5	 O	transformador	é	um	dispositivo	utilizado	diariamente	para	a	mudança	
dos	níveis	de	tensão	da	rede	elétrica,	como	elevador	ou	como	abaixador	de	
tensão.	Acerca	dos	transformadores	abaixadores	de	tensão	utilizados	pelas	
concessionárias	para	a	distribuição	de	energia	para	os	clientes,	assinale	a	
alternativa CORRETA:
a)	(			)	 Transformador	monofásico:	ideal	para	instalações	que	necessitam	de	
potências	de	até	8.000W	e	utilizado	em	áreas	urbanas.	Transformador	
bifásico:	ideal	para	consumidores	que	têm	grande	demanda	de	potência,	
de	até	25.000W,	e	utilizado	em	áreas	rurais.	Transformador	trifásico:	
ideal	para	consumidores	que	têm	grande	demanda	de	potência,	de	até	
75.000W,	e	utilizado	em	áreas	urbanas.
b)	(			)	 Transformador	monofásico:	ideal	para	instalações	que	necessitam	de	
potências	de	até	18.000W	e	utilizado	em	áreas	urbanas.	Transformador	
bifásico:	ideal	para	consumidores	que	têm	grande	demanda	de	potência,	
de	até	20.000W,	e	utilizado	em	áreas	rurais.	Transformador	trifásico:	
ideal	para	consumidores	que	têm	grande	demanda	de	potência,	de	até	
50.000W,	e	utilizado	em	áreas	urbanas.
132
c)	(			)	 Transformador	monofásico:	ideal	para	instalações	que	necessitam	de	
potências	de	até	 8.000W	e	utilizado	em	áreas	 rurais.	Transformador	
bifásico:	ideal	para	consumidores	que	têm	grande	demanda	de	potência,	
de	até	25.000W,	e	utilizado	em	áreas	urbanas.	Transformador	trifásico:	
ideal	para	consumidores	que	têm	grande	demanda	de	potência,	de	até	
75.000W,	e	utilizado	em	áreas	urbanas.
d)	(			)	 Transformador	monofásico:	ideal	para	instalações	que	necessitam	de	
potências	de	até	3.000W	e	utilizado	em	áreas	urbanas.	Transformador	
bifásico:	ideal	para	consumidores	que	têm	grande	demanda	de	potência,	
de	até	10.000W,	e	utilizado	em	áreas	rurais.	Transformador	trifásico:	
ideal	para	consumidores	que	têm	grande	demanda	de	potência,	de	até	
20.000W,	e	utilizado	em	áreas	urbanas.
e)	(			)	 Transformador	 monofásico:	 ideal	 para	 instalações	 que	 necessitam	
de	potências	 até	 3.000W	e	utilizado	em	áreas	 rurais.	Transformador	
bifásico:	ideal	para	consumidores	que	têm	grande	demanda	de	potência,	
de	até	10.000W,	e	utilizado	em	áreas	rurais.	Transformador	trifásico:	
ideal	para	consumidores	que	têm	grande	demanda	de	potência,	de	até	
20.000W,	e	utilizado	em	áreas	urbanas.
6	 A	Resolução	Normativa	nº	482,	da	ANEEL,	trouxe	grandes	avanços	para	
o	 setor	 de	 geração	 distribuída.	 Desde	 a	 sua	 publicação,	 o	 número	 de	
conexões	de	geração	distribuída	vem	aumentando	de	forma	exponencial.	
Considerando	os	conceitos	de	mini	e	de	microgeração	distribuída,	por	meio	
da	Resolução	Normativa	da	ANEEL,	identifique	a	alternativa	CORRETA:
a)	(			)	 Uma	 central	 geradora	 eólica	 de	 30	 MW,	 conectada	 ao	 sistema	 de	
transmissão,	de	acordo	com	a	Resolução	Normativa	nº	482,	da	ANEEL,	
faz	jus	ao	sistema	de	compensação.
b)	(			)	 Um	gerador	a	diesel	de	potência	inferior	a	75	kW,	conectado	diretamente	
ao	 sistema	de	distribuição,	de	acordo	com	a	Resolução	Normativa	nº	
482,	 é	 considerado	 um	 gerador	 distribuído,	 e	 faz	 jus	 ao	 sistema	 de	
compensação.
c)	(			)	 Um	gerador	fotovoltaico,	de	potência	instalada	de	7	MWp,	localizado	em	
uma fazenda e conectado diretamente à rede, de acordo com a Resolução 
Normativa	nº	482,	é	considerado	um	microgerador	distribuído.
d)	(			)	 Um	 microgerador	 solar	 autônomo,	 instalado	 em	 área	 rural,	 com	
potência	 inferior	a	75	kW,	de	acordo	com	a	Resolução	Normativa	nº	
482,	faz	jus	ao	sistema	de	compensação	de	energia.
e)	(			)	 Uma	microcentral	geradora	de	energia	solar	de	15	kWp,	conectada	ao	
sistema	de	distribuição,	de	acordo	com	a	Resolução	Normativa	nº	482,	
faz	jus	ao	sistema	de	compensação.	
7	 Os	 modelos	 mais	 populares	 de	 trade	 energético,	 por	 meio	 da	 geração	
distribuída,	são	o	feed-in e o net metering.	Acerca	desses	modelos,	identifique	
a	resposta	CORRETA:
133
a)	(			)	 O	modelo	 feed-in é	 usado	 apenas	 para	 energia	 solar.	No	 Brasil,	 é	 o	
modelo	vigente	de	compensação	de	energia.
b)	(			)	 Os	 países	 que	 adotaram	 o	 modelo	 feed-in desenvolveram diversas 
formas	de	geração	distribuída,	exceto	a	energia	solar,	pois	o	seu	custo	
é elevado.
c)	(			)	 Os	países	que	adotaram	o	modelo	feed-in	tiveram	um	rápido	crescimento	
da	 geração	 distribuída,	 pois	 a	 possibilidade	 de	 ser	 remunerado	
financeiramente	é	vantajosa.
d)	(			)	 O	modelo	net metering, adotado na Alemanha, é considerado um caso 
de	sucesso,	pois	estimulou	a	instalação	de	módulos	fotovoltaicos	nas	
residências.
e)	(			)	 O	modelo	net metering tem uma grande vantagem em relação ao feed-
in,	pois	o	gerador	distribuído	é	remunerado	pela	energia	que	gera.
134
135
UNIDADE 3
1 INTRODUÇÃO
A	 análise	 do	 fluxo	 de	 cargas,	 ou	 fluxo	 de	 potência,	 é	 de	 fundamental	
importância	para	entender	o	comportamento	do	sistema	elétrico	de	potência.	É	
uma	ferramenta	muito	relevante	para	análises	de	expansão	e	estudos	de	situações	
de	 falhas	 em	 componentes	 e	 em	 geradores,	 auxiliando	 na	 identificação	 da	
necessidade	de	expansão	do	sistema	ou	de	readequação	do	arranjo.	Ainda,	ajuda	
a	entender	os	impactos	de	novas	fontes	ou	de	grandes	cargas	no	sistema	atual.
O	Brasil	tem	um	sistema	elétrico	robusto,	o	Sistema	Interligado	Nacional	
(SIN).	De	acordo	com	o	Operador	Nacional	do	Sistema	Elétrico	(ONS)	(BRASIL,	
2021a,	 s.p.),	 é	 “a	 interconexão	 dos	 sistemas	 elétricos	 que,	 por	meio	 da	malha	
de	 transmissão,	propicia	 a	 transferência	de	 energia	 entre	 subsistemas,	permite	
a	 obtenção	 de	 ganhos	 sinérgicos	 e	 explora	 a	 diversidade	 entre	 os	 regimes	
hidrológicos	das	bacias”.	Essa	integração	de	recursos	de	geração	e	de	transmissão	
permite	atender	ao	mercado	com	segurança	e	economicidade.	Atualmente,	o	SIN	
contempla	uma	capacidade	de	geração	de	energia	elétrica	de	mais	de	170	GW,	
com	um	sistema	de	linhas	de	transmissão	interligadas	de	145.600	km	em	grande	
parte	do	território	nacional.	Esses	números	grandiosos	demonstram	a	relevância	
da	análise	do	fluxo	de	cargas,	conceito	básico	do	SIN	(BRASIL,	2021a).
Neste	tópico,	você	conhecerá	o	fluxo	de	cargas	a	partir	da	sua	formulação	
básica. Além disso, verá os modelos de linhas de transmissão de curta, média e 
longa	distância.	Por	fim,	estudará	a	modelagem	de	transformadores.
2 FLUXO DE CARGA
A	análise	do	fluxo	de	carga	é	uma	análise	estática	que	permite	que	a	rede	
seja	 representada	 por	 um	 conjunto	 de	 equações	 algébricas	 e	 inequações	 que	
representam	as	restrições	do	sistema.	Ela	trata,	principalmente,	da	rede	básica,	
composta	pelos	sistemas	de	geração	e	de	transmissão,	e	não	contempla	o	sistema	
de distribuição que, nessa análise, entra, usualmente, como carga.
A	análise	se	baseia	em	um	sistema	trifásico	equilibrado.	A	representação	
sempre	se	dá	em	um	diagrama	unifilar,	mas	é	um	sistema	trifásico.	Assim,	segue	
uma	representação	unifilar	de	um	sistema	de	geração	e	de	transmissão	simples.
TÓPICO 2 — 
FLUXO DE CARGAS
136
UNIDADE3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
FIGURA 6 – DIAGRAMA UNIFILAR DE UM SISTEMA DE GERAÇÃO E SUBESTAÇÕES
FONTE: Adaptada de Araujo e Barbosa (2018)
O	 sistema	 representa	 dois	 geradores	 (G)	 conectados	 a	 transformadores	
elevadores	nas	barras	1	e	2,	que	se	conectam	à	barra	3	(provavelmente,	uma	subestação	
elevadora,	visto	que	há	um	transformador	entre	a	barra	3	e	a	4).	A	barra	4	é	ligada	à	
barra	5,	por	meio	de	uma	linha	de	transmissão	que,	por	sua	vez,	pode	estar	ligada	
diretamente	a	uma	carga	e	a	um	elemento	capacitivo	shunt,	para	compensação	de	
reativos	de	forma	estática.	A	geração	e	a	carga	são	classificadas	como	externas	ao	
sistema,	e,	os	transformadores	e	as	linhas	de	transmissão,	como	internos.	As	partes	
externas	são	modeladas	pela	sua	disponibilização	ou	consumo	de	potência	na	barra	
(MONTICELLI,	1983).
O	sistema	elétrico	brasileiro	é	muito	mais	complexo.	Veja,	a	seguir,	o	mapa	
do	SIN.
FIGURA 7 – MAPA DO SIN
FONTE: Brasil (2021b, s.p.)
TÓPICO 2 — FLUXO DE CARGAS
137
Apesar	da	complexidade	do	sistema,	ele	é	analisado	conforme	as	leis	de	
Kirchhoff,	considerando	a	conservação	de	potência	ativa	e	reativa	em	cada	nó	ou	
barra	do	sistema	(MONTICELLI,	1983).	A	primeira	 lei	de	Kirchhoff,	conhecida	
como	lei	dos	nós,	afirma	que	a	soma	das	correntes	que	entram	em	um	nó	é	igual	
à soma das correntes que saem desse nó. A segunda lei estabelece que a soma 
algébrica	das	quedas	de	tensão	nos	componentes	de	uma	malha	fechada	é	zero	
(HALLIDAY;	RESNICK,	2016).
Na	 formulação	 básica	 do	 problema	 de	 fluxo	 de	 carga,	 são	 tratados	 de	
sistemas menores, como o a seguir, que contém três barras.
FIGURA 8 – EXEMPLO DE SISTEMA DE TRÊS BARRAS 
FONTE: O autor
Conforme	Monticelli	e	Garcia	(2011),	na	análise	que	considera	a	formulação	
básica, existem quatro variáveis associadas a cada barra:
• Vk —	magnitude	da	tensão	nodal	(barra	k).
•	 θk —	ângulo	da	tensão	nodal	(barra	k).
• Pk —	geração	líquida	(geração	menos	carga)	de	potência	ativa	(barra	k).	
• Qk	—	injeção	líquida	de	potência	reativa	(barra	k).
Duas	dessas	variáveis	participam	da	solução	como	dados	do	problema	e	
duas	são	incógnitas	a	serem	resolvidas.	Existem	três	tipos	de	barras:
• PQ	—	Pk e Qk são dados; Vk e θk são calculados.
• PV	—	Pk e Vk são dados; Qk e θk são calculados.
• Vθ	(barra	referência)	—	Vk e θk são dados; Pk e Qk são calculados.
Geralmente,	barras	de	geração	são	do	tipo	PV	e	barras	de	cargas	são	do	tipo	
PQ.	A	barra	Vθ	é	única,	em	cada	sistema	analisado.	Ela	deve	servir	de	referência	
angular	e	de	módulo	de	tensão	para	as	demais	barras,	além	de	completar	o	balanço	
de	potência,	compensando	as	perdas	nos	demais	componentes	(MONTICELLI,	1983).
138
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
O	 equacionamento	 do	 fluxo	 de	 cargas	 é	 dado	 pelas	 componentes	 de	
potências	 ativa	 e	 reativa	 em	 cada	 barra.	 Para	 a	 lei	 de	Kirchhoff,	 cada	 barra	 é	
equivalente	a	cada	nó.	As	Equações	1	e	2	devem	ser	solucionadas	para	resolver	o	
problema	de	fluxo	de	potência	(MONTICELLI,	1983):
• k =	1,	...,	N, sendo N o número de barras da rede. 
• Ωk:	conjunto	de	barras	vizinhas	a	k.
• Vk ,	Vm:	magnitude	da	tensão	nodal	(barra	k e barra m).
• θk ,	θm:	ângulo	da	tensão	nodal	(barra	k e barra m).
• Pkm:	fluxo	de	potência	ativa	(ramo	k	‒	m).
• Qkm:	fluxo	de	potência	reativa	(ramo	k	‒	m).
• Qksh:	componente	de	potência	reativa	em	razão	do	elemento	shunt na barra k.
As	equações	3	e	4	definem	as	restrições	do	sistema	e	os	limites	operacionais	
de	cada	barra,	quando	informados	(MONTICELLI,	1983):
A	equação	3	fornece	os	limites	de	tensão	em	uma	barra	PQ,	e,	a	inequação	
4,	os	limites	de	potência	reativa	em	uma	barra	PV	(MONTICELLI,	1983).
Para	o	 correto	 equacionamento,	devem	ser	modelados	os	 componentes	
presentes	no	sistema,	como	as	linhas	de	transmissão	e	os	transformadores.
(1)
(2)
(3)
(4)
Para a resolução do fluxo de potência, as cargas consumidoras, geralmente, são 
tratadas como potência fixa.
NOTA
TÓPICO 2 — FLUXO DE CARGAS
139
3 MODELAGEM DE LINHAS DE TRANSMISSÃO
As	linhas	de	transmissão	são	componentes	de	suma	importância	no	sistema	
elétrico	de	potência	(SEP)	e	são	sempre	trifásicas	na	rede	básica.	São	componentes	
passivos	 no	 transporte	 de	 energia	 elétrica	 entre	 as	 diferentes	 subestações,	
constituindo	o	meio	para	que	o	fluxo	de	potência	ocorra	(SAADAT,	1999).
As	linhas	são	formadas	por	condutores	que	apresentam	baixa	resistência	
elétrica.	 Contudo,	 de	 acordo	 com	 a	 distância	 percorrida,	 que	 pode	 chegar	 a	
centenas	de	quilômetros,	essa	resistência	é	significativa	no	sistema,	representando	
perdas	por	efeito	 joule.	Há,	ainda,	uma	reatância,	dependendo	da	capacitância	
presente	entre	a	linha	e	o	solo	ou	entre	as	próprias	linhas.	A	modelagem	reflete	
esses	componentes.
A	modelagem	da	 linha	de	 transmissão	varia,	 conforme	o	comprimento	
desta,	 sendo	 classificada	 como	 linha	 curta,	média	 ou	 longa.	A	modelagem	de	
linha	curta	se	aplica	a	linhas	com	extensão	de	até	80	km	e	níveis	de	tensão	de	até	
69okV.	Nesse	tipo	de	linha,	a	capacitância	não	é	tão	relevante,	porém,	a	indutância	
da	linha	é	mais	presente.	O	modelo	é,	portanto,	representado	por	uma	indutância	
série	(SAADAT,	1999).
FIGURA 9 – MODELO DE LINHA CURTA
FONTE: Saadat (1999, p. 143)
A	Equação	5	define	o	cálculo	da	impedância	para	a	linha	curta:
Z	=	(r	+	jωL)l	=	R	+	jX
r	e	L	são	a	resistência	e	a	indutância	por	unidade	de	comprimento,	e	l	é	o	
comprimento	da	linha	(SAADAT,	1999).
A	linha	média	compreende	distâncias	entre	80	e	250	km,	e	a	componente	
capacitiva	da	 linha	 já	 se	 faz	presente.	Assim,	 segue	o	modelo	de	 linha	média,	
também	conhecido	como	modelo	π.:
(5)
140
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
FIGURA 10 – MODELO Π DE LINHA MÉDIA
FONTE: Saadat (1999, p. 148)
Na	 figura	 anterior,	 foi	 possível	 observar	 as	 componentes	 capacitivas	
contribuindo	em	50%	em	cada	ponto	de	conexão.	A	componente	série	é	calculada	
utilizando	 a	mesma	 Equação	 5,	mas	 a	 admitância	 capacitiva	 é	 calculada	 pela	
Equação	6	(SAADAT,	1999):
Y	=	(g	+	jωC)l
• g:	fugas	de	corrente	por	efeito	corona,	tipicamente	atribuídas	como	zero	nessa	
análise.
• C:	capacitância	shunt.
• l:	comprimento	da	linha.
(6)
Para as linhas curtas e médias, foi considerado o modelo concentrado, em 
que	as	características	de	reatância	e	de	admitância,	presentes	em	longas	distâncias,	
são	concentradas	em	componentes	singulares.	Para	as	linhas	longas,	com	mais	de	
250	km	de	comprimento,	essa	simplificação	não	é	possível,	pois	não	representaria	
o	comportamento	real	da	linha.	Para	um	modelo	mais	preciso,	é	necessária	uma	
solução	com	equações	diferenciais	(MONTICELLI;	GARCIA,	2011).	Segue	uma	
seção	de	linha	longa	com	os	seus	componentes	infinitesimais.
A Equação 6 traz a admitância shunt total. Entretanto, metade dela (Y ÷ 2) deve 
ser considerada em cada barra de conexão da linha.
NOTA
TÓPICO 2 — FLUXO DE CARGAS
141
FIGURA 11 – SEÇÃO DE LINHA LONGA CONTENDO AS COMPONENTES INFINITESIMAIS DL
FONTE: Monticelli e Garcia (2011, p. 98)
 
Após	o	grande	tratamento	matemático,	é	possível	estabelecer	um	modelo	
π	equivalente	de	linha	longa,	porém,	diferentemente	das	linhas	curtas	e	médias,	
as	suas	componentes	não	são	triviais	de	encontrar.
FIGURA 12 – MODELO Π EQUIVALENTE DE LINHA LONGA
FONTE: Saadat (1999, p. 155)
A	 componente	 série	 é	 dada	 pela	 Equação	 7,	 e	 a	 admitância	 shunt	 é	
fornecida	pela	Equação
O	termo	γ	representa	a	constante	de	propagação,	que	é	dada	pela	Equação	
9	(complexa):
γ	=	α	+	jβ	=	√zy	=	√(r+jωL)	(q+jωC)
Na	Equação	9,	a	parte	real	é	a	constante	de	atenuação	e	a	parte	imaginária	
é	a	constante	de	fase	(SAADAT,	1999).
(7)
(8)
(9)
142
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
4 MODELAGEM DE TRANSFORMADORES
Em	análise	de	fluxos	de	potência,	o	transformador	pode	ser	representado	
por	um	modelo	π	(MONTICELLI,	1983).
FIGURA 13 – EQUIVALENTE Π DE UM TRANSFORMADOR
FONTE: Monticelli (1983, p. 7)
Os	elementos	da	figuraanterior	são	dados	de	acordo	com	as	Equações	10,	
11	e	12,	que	representam	a	relação	de	transformação	(MONTICELLI,	1983):
A	=	a	·	ykm
B = a ∙ (a –	1)	·		ykm
C	=	(1	–	a)	·ykm
Caso	a	relação	de	transformação	A	fosse	de	1:1,	os	termos	B	e	C	seriam	
nulos	e	restaria	apenas	a	impedância	série.
Conforme	Monticelli	 (1983),	 a	modelagem	de	 transformadores	 consiste	
em	 uma	 admitância	 série	 e	 um	 autotransformador	 ideal	 com	 a	 relação	 de	
transformação.	Isso	é	válido	para	os	cálculos	por	unidade	(p.u.).
FIGURA 14 – TRANSFORMADOR
FONTE: Monticelli (1983, p. 6)
(11)
(12)
(10)
TÓPICO 2 — FLUXO DE CARGAS
143
O	transformador	da	figura	anterior	apresentou	relação	de	transformação	
A	sem	alterar	o	ângulo	de	fase.	Pode-se	observar	a	tensão	no	ponto	p	no	mesmo	
ângulo	 θk	 que	 a	 barra	 k.	 Entretanto,	 existem	 equipamentos	 defasadores	 que	
alteram	o	ângulo	de	fase	na	transformação.	Essa	transformação	pode	ser	apenas	
angular, sem alteração no módulo da tensão, ou em ambas as variáveis. Ainda, 
conforme	Monticelli	(1983),	a	relação	de	transformação	é	de	1:t,	de	acordo	com	a	
Equação 13:
t = a ∙ e jφ
Exemplo 1:
Um	 exemplo	 de	 transformador	 defasador	 é	 o	 transformador	 estrela-
triângulo	 (ΔY),	 que	 acrescenta	 uma	 defasagem	 de	 30º	 entre	 o	 primário	 e	 o	
secundário. Segue um diagrama de um transformador defasador.
FIGURA 15 – TRANSFORMADOR ESTRELA-TRIÂNGULO E DIAGRAMA FASORIAL DE TENSÃO
FONTE: Monticelli e Garcia (2011, p. 149)
Transformadores	 YY	 não	 alteram	 o	 ângulo	 da	 tensão	 entre	 primário	 e	
secundário,	ou	seja,	φ	=	0.
FIGURA 16 – TRANSFORMADOR YY E DIAGRAMAS FASORIAIS DE TENSÃO
FONTE: Monticelli e Garcia (2011, p. 148)
(13)
144
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
A	solução	dos	problemas	de	fluxo	de	carga	depende	do	correto	equacionamento	
e	da	correta	modelagem	dos	componentes	do	sistema,	especialmente,	das	linhas	de	
transmissão e dos transformadores.
5 TIPOS DE CARGA DO SOLO E SUA ORIGEM
As	cargas	do	solo	se	originam,	especialmente,	a	partir	da	presença	e	da	
distribuição	de	partículas	pequenas,	com	tamanho	abaixo	de	2	µm	(micrômetros),	
que	 podem	 ser	 observadas	 apenas	 em	microscópio	 eletrônico.	 Tais	 partículas	
compreendem	a	fração	coloidal,	composta	por	argilominerais	e	óxidos	(partículas	
minerais),	húmus	(partículas	orgânicas)	e	associação	entre	as	frações	mineral	e	
orgânica.
FIGURA 17 – CARGAS DO SOLO
FONTE: Adaptada de Finkler et al. (2018)
Considerando	que,	quanto	menor	o	tamanho	da	partícula	em	determinada	
massa	de	solo,	maior	é	a	sua	área	de	superfície,	os	coloides	do	solo	apresentam	
uma	grande	área	de	superfície.	 Isso	 indica	a	amplitude	de	reações	que	podem	
ocorrer	entre	as	diferentes	fases	do	solo.	Quando	se	tratam	de	algumas	argilas	
silicatadas,	apresentam,	também,	uma	grande	superfície	interna	entre	as	lâminas	
que	compõem	a	sua	unidade	cristalográfica	(BRADY;	WEIL,	2013).
As	superfícies	dos	coloides	do	solo	são	constituídas	por	cátions	e	ânions,	
ou	seja,	íons	carregados	positiva	e	negativamente.	Em	função	da	sua	superfície	
eletricamente carregada, os coloides se tornam estruturas altamente reativas, 
por	isso,	recebem	a	denominação	de	fração	mais	ativa	do	solo.	Tal	reatividade	se	
origina	dos	grupos	funcionais	que,	por	sua	vez,	são	sequências	químicas	que,	em	
contato	com	a	solução	do	solo,	reagem	com	moléculas	e	íons	a	fim	de	entrar	em	
equilíbrio,	reduzindo	a	sua	energia	livre.
TÓPICO 2 — FLUXO DE CARGAS
145
Segundo	Brady	e	Weil	(2013),	existem	duas	fontes	principais	de	cargas	dos	
coloides	do	solo:	aquelas	que	têm	a	capacidade	de	liberar	íons	carregados	positiva	
ou	negativamente,	 como	 as	 hidroxilas,	 e	 aquelas	 que	passam	por	 substituição	
isomórfica	 entre	 cátions	 de	 tamanhos	 similares	 carregados	 eletricamente	 de	
forma	 diferente,	 assim	 como	 ocorre	 quando	 há	 o	 desequilíbrio	 de	 cargas	 em	
determinadas estruturas dos cristais de argila.
As	cargas	presentes	na	maioria	dos	coloides	do	solo	são	majoritariamente	
eletronegativas,	 ainda	que,	 em	algumas	 situações,	possa	haver	um	balanço	de	
cargas	positivas.	Essas	cargas	elétricas	presentes	no	solo	podem	ser	classificadas	
em	permanentes	e	variáveis.	As	permanentes	 são	aquelas	que	 independem	da	
composição	da	solução	do	solo.	 Já	as	variáveis	variam	a	partir	da	alteração	na	
concentração	dos	eletrólitos,	e	o	seu	potencial	elétrico	se	mantém	constante	a	um	
mesmo	pH.	Vejamos	mais	acerca	dessas	cargas.
5.1 CARGAS PERMANENTES
As	 cargas	 permanentes	 recebem	 essa	 denominação	 por	 terem	 origem	
durante	 a	 formação	 do	mineral,	 ou	 seja,	 elas	 se	 localizam	no	 interior	 da	 rede	
cristalina do mineral e nunca se alteram, sendo inerentes ao mineral. Por esse 
motivo,	também	podem	ser	chamadas	de	carga	estrutural.
As	cargas	permanentes	têm	relação	direta	com	o	destino	dos	elementos	
químicos	encontrados	nos	solos.	Elas	se	desenvolvem	na	superfície	de	um	sólido,	
a	partir	da	substituição	isomórfica,	ou	seja,	quando	uma	região	ocupada	por	um	
cátion	é	ocupada	por	outro	cátion	de	valência	diferente.	As	substituições	ocorrem	
em	minerais	primários,	no	seu	processo	de	diferenciação	magmática,	nos	minerais	
secundários,	durante	a	sua	formação	no	solo,	ou,	ainda,	pela	herança	dos	minerais	
primários	(FONTES;	CAMARGO;	SPOSITO,	2001).	Entretanto,	elas	são	capazes	
de	produzir	carga	significante	apenas	em	minerais	do	tipo	2:1,	como	vermiculita,	
ilita, montimorilonita etc.
FIGURA 18 – REPRESENTAÇÃO DA SUBSTITUIÇÃO ISOMÓRFICA NA ESTRUTURA DOS 
ARGILOMINERAIS
FONTE: Universidade Federal de Santa Maria (2006, s.p.)
146
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
Conforme	Gast	(1977),	as	cargas	do	tipo	permanente	podem	ser	positivas	
ou	negativas.	No	entanto,	ao	considerarmos	os	tamanhos	iônicos,	a	substituição,	
normalmente, ocorre com a substituição de um elemento de maior valência 
por	um	de	menor	valência,	levando	a	um	déficit	de	carga	positiva	na	estrutura	
cristalina	e,	como	consequência,	à	expressão	de	carga	negativa	na	superfície	do	
coloide.	Em	alguns	casos,	as	substituições	isomórficas	também	constituem	fonte	
de	 cargas	 positivas,	 por	 exemplo,	 quando	 o	 cátion	 substituto	 apresenta	 carga	
maior	em	relação	ao	íon	que	é	substituído.
5.2 CARGAS VARIÁVEIS
Os	coloides,	sejam	eles	orgânicos,	sejam	inorgânicos,	apresentam	cargas,	
na	sua	superfície,	associadas	a	grupos	carboxílicos	(OH−),	as	quais	são	altamente	
dependentes	 do	 pH.	 Essas	 são	 chamadas	 de	 cargas	 variáveis	 e	 se	 originam	
de	 reações	 nas	 quais	 ocorre	 a	 associação	de	 íons	de	hidrogênio	 (protonação	 e	
deprotonação)	 e	 a	 adsorção	 de	 cátions	 e	 de	 ânions,	 podendo	 tornar	 os	 solos	
predominantemente	negativos	ou	positivos.
Segundo	Weber	(2000),	as	fontes	das	cargas	variáveis	nos	solos	incluem	
a	 matéria	 orgânica,	 as	 arestas	 dos	 minerais	 de	 argilas	 e	 os	 óxidos	 e	 os	 oxi-
hidróxidos	de	ferro	(Fe),	alumínio	(Al),	manganês	(Mn),	silício	(Si)	e	titânio	(Ti).	
Têm	grande	ocorrência	em	solos	tropicais,	que,	em	sua	maioria,	apresentam,	na	
fração	coloidal,	argilas	do	tipo	1:1	e	óxidos	de	Fe	e	Al.
FIGURA 19 – ÓXIDO DE FERRO GOETHITA. VEJA QUE AS LÂMINAS DE OCTAEDROS DEIXAM 
ESPAÇOS INTERNOS (TÚNEIS), EM QUE ÂNIONS E ATÉ METAIS PESADOS CATIÔNICOS PODEM 
SER ADSORVIDOS
FONTE: Universidade Federal de Santa Maria (2006, s.p.)
As	 cargas	 variáveis	 são	 de	 grande	 importância	 nos	 solos	 altamente	
intemperizados.	 Esses	 solos,	 especialmente,	 nas	 camadas	 subsuperficiais,	
apresentam	 pouquíssima	 quantidade	 de	 cargas	 permanentes	 à	 medida	 que	 a	
intemperização	aumenta.	Tal	situação	afeta	a	fertilidade	do	solo	e	a	produtividade	
das	culturas	(LANDELL	et	al.,	2003).
TÓPICO 2 — FLUXO DE CARGAS
147
A maioria das cargas associadas ao húmus, às argilas 1:1, aos óxidos 
de Fe e Al, além das alofanas, são variáveis. Leia mais acerca de tais situações 
acompanhando	as	figuras	a	seguir.
FIGURA 20 – PRINCIPAIS GRUPOS QUÍMICOS RESPONSÁVEIS PELA ELEVADA QUANTIDADE DE 
CARGA NEGATIVA NOS COLOIDESDO HÚMUS
FONTE: Brady e Weil (2013, p. 273)
Os	três	grupos	de	destaque	da	figura	anterior	incluem	hidroxilas	(–OH),	
que	 podem	 perder	 o	 seu	 íon	 hidrogênio	 por	 dissociação	 e,	 assim,	 tornar-se	
negativamente	carregadas.	Note	que	os	grupos	fenólicos,	carboxílicos	e	alcoólicos,	
no lado direito do diagrama, são mostrados no seu estado dissociado, enquanto 
aqueles,	do	lado	direito,	ainda	estão	com	os	seus	íons	de	hidrogênio	associados.	
Note	que	a	associação	com	um	segundo	 íon	de	hidrogênio	 faz	com	que	sejam	
liberados	sítios	que	exibem	cargas	positivas.
FIGURA 21 – MODO COMO AS CARGAS DEPENDENTES DO PH SE FORMAM EM UM BORDO 
QUEBRADO DE UM CRISTAL DE CAULINITA
FONTE: Brady e Weil (2013, p. 276)
148
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
Três	 fontes	 de	 carga	 líquida	 superficial	 negativa,	 em	 condições	 de	 pH	
elevado,	foram	ilustradas	na	figura	anterior.
• Uma	carga	(−1)	a	partir	do	oxigênio	dos	octaedros	que	perdeu	o	seu	íon	de	
hidrogênio	 (H+)	 por	 dissociação	 (o	H	 se	 dissociou	 do	 grupo	 hidroxila	 da	
superfície	 em	direção	à	 solução	do	 solo).	Perceba	que	 tal	dissociação	pode	
gerar	cargas	negativas	em	qualquer	superfície	planar	com	hidroxilas,	e	não	
apenas	em	um	bordo	quebrado.
• (B)	Metade	(−1/2)	de	uma	carga	de	cada	um	dos	oxigênios	octaédricos	que,	
normalmente,	estaria	compartilhando	os	seus	elétrons	com	o	alumínio.
• (C)	 Uma	 carga	 (−1)	 a	 partir	 de	 um	 átomo	 de	 oxigênio	 tetraédrico	 que,	
normalmente,	estaria	equilibrado	pela	ligação	com	um	íon	de	silício,	se	não	
estivesse em um bordo quebrado.
Muitos	diagramas	do	centro	e	da	direita	mostraram	o	efeito	da	acidificação	
(diminuição	do	pH),	que	aumenta	a	 atividade	de	 íons	H+	na	 solução	do	 solo.	
No	menor	pH	mostrado	(à	direita),	todos	os	oxigênios	do	bordo	têm	um	íon	H+	
associado,	dando	origem	a	uma	carga	líquida	positiva	sobre	o	cristal.
Em	 resumo,	 as	 cargas	 presentes	 no	 solo	 podem	 ter	 diferentes	 origens.	
Aquelas	que	independem	da	composição	do	solo	e	têm	a	sua	origem	a	partir	da	
troca	entre	cátions	de	valência	diferentes	são	chamadas	de	cargas	permanentes.	
Aquelas	oriundas	da	matéria	orgânica	do	solo	e	de	arestas	de	minerais,	por	sua	
vez,	dependentes	do	pH	do	solo,	são	denominadas	de	cargas	variáveis.
6 IMPORTÂNCIA DAS CARGAS ELÉTRICAS NAS PROPRIEDADES 
QUÍMICAS DOS SOLOS
O	 comportamento	 dos	 solos	 é	 afetado	 diretamente	 pela	 presença	 de	
cargas	nas	suas	frações	coloidais.	O	estudo	de	tal	fração	e	das	suas	propriedades	
elétricas	 é	 de	 suma	 importância,	 pois	 fornece	 informações	 que	 auxiliam	 no	
entendimento dos diversos fenômenos que ocorrem nesse local. Tais cargas, 
existentes	 nas	 superfícies	das	 frações	 coloidais,	 têm	a	 capacidade	de	 atrair	 ou	
de	repelir	substâncias	que	estão	presentes	na	solução	do	solo,	influenciando,	de	
forma	significativa,	os	comportamentos	químico	e	físico	do	solo.
6.1 ADSORÇÃO DE CÁTIONS E DE ÂNIONS
O	processo	de	 retenção	de	 íons	se	dá	em	função	dos	diferentes	grupos	
funcionais	e	das	suas	cargas	nos	coloides	do	solo.	A	retenção	acontece	por	meio	
da	 adsorção	 de	 cátions	 e	 de	 ânions.	A	 adsorção	 consiste	 no	 acúmulo	 de	 uma	
substância	entre	uma	superfície	sólida	e	a	solução	adjacente.	Assim,	a	adsorção	
dos	íons	pelos	coloides	do	solo	interfere	na	disponibilidade	e	na	mobilidade	desses	
coloides, afetando diretamente a fertilidade do solo e a qualidade ambiental.
TÓPICO 2 — FLUXO DE CARGAS
149
Brady	e	Weil	 (2013)	 exemplificam	que,	 em	solos	pertencentes	a	 regiões	
de	 clima	 temperado,	 normalmente,	 os	 ânions,	 comparativamente	 aos	 cátions,	
são adsorvidos em menor quantidade. Essa situação ocorre em função de esses 
solos	 terem	mais	 argilas	 silicatadas	 do	 tipo	 2:1,	 que,	 por	 sua	 vez,	 têm	 cargas	
predominantemente	negativas.	Os	mesmos	autores	ainda	explicam	que,	em	solos	
mais	intemperizados,	ácidos	e	ricos	em	argila	do	tipo	1:1	e	óxidos	de	Fe,	como	é	
o	caso	dos	solos	tropicais,	as	cargas	positivas	são	abundantes	e,	assim,	a	adsorção	
de	ânions	é	predominante.
De	acordo	com	a	natureza	das	forças	envolvidas	no	processo,	a	adsorção	
pode	ocorrer	de	forma	química	(quimissorção)	e	física	(fisissorção).	A	adsorção	
química	é	altamente	específica.	Ela	gera	uma	reação	química,	uma	vez	que	envolve	
a	troca	ou	o	compartilhamento	de	elétrons	entre	as	moléculas	do	adsorvato	e	a	
superfície	do	adsorvente.	Nem	todas	as	superfícies	sólidas	têm,	na	sua	estrutura,	
sítios	adsorventes.
No	 processo	 de	 ligação	 do	 adsorvato	 ao	 adsorvente,	 a	 adsorção	 física	
envolve	interações	fracas	atribuídas	às	forças	de	Van	der	Waals	A	adsorção	física	
é	inespecífica	e	ocorre	em	toda	superfície	adsorvente	(NASCIMENTO	et	al.,	2014).	
Segundo Foust et	al.	(1982),	a	adsorção	física	é	rápida	e	reversível,	não	havendo	
alteração	 na	 natureza	 química	 do	 adsorvato,	 pois	 este	 não	 sofre	 quebras	 ou	
formação de ligações.
A	quimissorção	de	 cátions	é	o	mecanismo	pelo	qual	ocorre	a	 retenção	de	
cobre	(Cu),	zinco	(Zn),	parte	do	potássio	(K)	e	grande	parte	do	Al	na	presença	de	
argilominerais	2:1.	A	adsorção	química	de	ânions	pode	comprometer	a	disponibilidade	
às	plantas	em	solos	tropicais,	principalmente,	quando	o	pH	for	baixo.
Segundo	Alleoni	et	al.	(2005),	por	meio	da	quimissorção,	a	matéria	orgânica	
do	solo	se	liga	fortemente	aos	íons	metálicos,	com	a	formação	de	complexos,	o	
que	envolve	diversos	grupos	funcionais	das	substâncias	húmicas.
Na	fisissorção	de	cátions,	os	cátions	são	atraídos	por	cargas	negativas	dos	
coloides	do	solo,	pois	estão	hidratados.	São	adsorvidos,	por	esse	processo,	os	íons	
de	sódio	(Na+),	potássio	(K+),	cálcio	(Ca+2)	e	magnésio	(Mg+2),	disponíveis	para	
as	plantas.	Assim,	eles	podem	ser	trocados	por	outros	cátions,	e	esse	fenômeno	
passa	a	ser	tratado	como	adsorção	e	troca	de	cátions.
Conforme	Nunes	(2005),	alguns	fatores	podem	afetar	a	adsorção	em	solos	
de cargas variáveis:
• Cargas	 de	 superfície:	 em	 altas	 concentrações	 de	 eletrólitos,	 com	 redução	
da	 camada	difusa,	 as	 regiões	positivas	ou	negativas	 adsorvem	ou	 repelem	
cátions	independentemente.	Em	baixa	concentração	de	eletrólitos,	quando	as	
camadas	difusas	sobrepõem	as	regiões	positivas	e	negativas	próximas	a	elas,	
a quantidade e a força de adsorção dos cátions são reduzidas.
150
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
• pH:	valores	de	pH	acima	do	ponto	de	carga	zero	geram	predominância	de	
cargas	negativas;	o	 contrário	ocorre	 com	valores	abaixo	do	ponto	de	 carga	
zero,	quando	as	cargas	positivas	predominam.
• Concentração	de	íons	na	solução:	no	caso	dos	íons	de	potássio,	por	exemplo,	
a	adsorção	aumenta,	conforme	maior	a	concentração	de	K+.
• Ânions	 acompanhantes:	 a	 adsorção	 de	 cátions	 pode	 ser	 afetada,	 por	
exemplo,	quando	ocorre	a	formação	de	pares	iônicos,	pois	a	concentração	de	
determinados	ânions	permite	a	maior	ou	menor	concentração	de	cátions.
6.2 CAPACIDADE DE TROCA CATIÔNICA
A	capacidade	de	troca	catiônica,	também	conhecida	pela	sua	abreviação,	
CTC,	 é	 um	 parâmetro	 quantitativo.	 Consiste	 nos	 processos	 reversíveis	 pelos	
quais	ocorre	a	adsorção	dos	íons	da	fase	aquosa	do	solo	pelas	partículas	sólidas,	
ao	 mesmo	 tempo	 em	 que	 solubilizam	 quantidades	 equivalentes	 de	 outros	
cátions	 e	 geram	 um	 equilíbrio	 entre	 as	 fases	 aquosa	 e	 sólida	 (FASSBENDER;	
BORNEMISZA,	1984).
As	 substâncias	 húmicas,	 as	 argilas	minerais	 e	 os	 óxidos	 de	 Fe	 e	 de	Al	
apresentam	 superfície	 de	 troca	 e	 são	 os	 principais	 coloides	 responsáveis	 pela	
CTC	dos	solos	sob	condições	tropicais.	Por	terem	alto	número	de	cargas	negativas	
comparativamente	 às	positivas,	 a	 adsorção,	nesses	 coloides,	 é,	principalmente,	
de	 cátions.	 Entretanto,	 nesses	 coloides,	 especialmente,	 nos	 óxidos	 de	 Fe	 e	 de	
Al,	 encontram-se	 sítios	 com	 carga	 positiva	 que,	 por	 sua	 vez,	 atraem	 ânions	
(RONQUIM,	2010).
A	CTC	representa	a	quantidade	de	cátions	que	um	solo	é	capaz	de	reter	
por	unidade	de	peso,	expressa	como	o	número	decentimoles	de	carga	positiva	
(cmolc),	 que	 pode	 ser	 adsorvido	 por	 unidade	 de	massa.	Assim,	 um	 solo	 com	
CTC	de	20	cmolc/kg	indica	que	1	kg	desse	solo	pode	conter	20	cmolc	de	íons	de	
hidrogênio	H+,	e	pode	trocar	essa	quantidade	de	cargas	de	íon	H+	pela	mesma	
quantidade de cargas de qualquer outro cátion.
O	pH	do	solo	é	capaz	de	interferir	na	CTC	dos	solos,	pois	a	CTC	varia	em	
função	da	existência	de	cargas	negativas	dependentes	do	pH.	Brady	e	Weil	(2013)	
afirmam	que,	com	pH	baixo,	as	argilas	do	tipo	2:1,	além	de	uma	reduzida	porção	de	
cargas	dependentes	do	pH	dos	coloides	orgânicos,	das	alofanas	e	de	algumas	argilas	
do	tipo	1:1,	retêm	os	cátions	com	as	suas	cargas	permanentes.	Já	com	pH	elevado,	a	
CTC é aumentada, visto que há alto número de cargas negativas de algumas argilas 
silicatadas	do	tipo	1:1,	do	húmus,	dos	óxidos	de	Fe	e	de	Al	e	da	alofana.
151
RESUMO DO TÓPICO 2
Neste tópico, você aprendeu que:
•	 A	análise	de	fluxo	de	cargas	é	de	fundamental	importância	para	entender	o	
comportamento	do	sistema	elétrico	de	potência.
•	 As	linhas	de	transmissão	são	componentes	de	suma	importância	no	sistema	
elétrico	de	potência	(SEP).
•	 A	modelagem	da	linha	de	transmissão	varia,	conforme	o	comprimento	desta,	
sendo	classificada	como	linha	curta,	média	ou	longa.
•	 Em	análise	de	fluxos	de	potência,	o	transformador	pode	ser	representado	por	
um	modelo	simplificado.
•	 As	 cargas	 do	 solo	 se	 originam,	 especialmente,	 a	 partir	 da	 presença	 e	 da	
distribuição	de	partículas	pequenas.
152
1	 Os	conceitos	e	as	definições	são	partes	fundamentais	de	qualquer	técnica	
de	análise.	Considerando	a	análise	de	fluxo	de	carga	e	os	seus	conceitos	
básicos,	classifique	as	afirmações	a	seguir	em	verdadeiras	ou	falsas:
I-	 Quando	 analisado	de	 forma	 estática,	 pode-se	 representar	 o	 sistema	de	
distribuição	por	uma	carga.
II-	 A	rede	básica	é	composta	pelos	sistemas	de	geração	e	de	transmissão.
III-	 A	 análise	 do	 sistema	 é	 baseada	 em	 um	 sistema	 monofásico,	 e	 a	
representação	é	feita	em	um	diagrama	unifilar.
a)	(			)	 As	alternativas	I,	II	e	III	estão	corretas.
b)	(			)	 Apenas	a	alternativa	III	está	correta.
c)	(			)	 As	alternativas	I	e	II	estão	corretas.
d)	(			)	 As	alternativas	I	e	III	estão	corretas.
e)	(			)	 Apenas	a	alternativa	I	está	correta.
2	 Um	 sistema	 de	 geração	 e	 de	 transmissão	 simples	 deve	 ser	 analisado	
conforme	as	Leis	de	Kirchhoff,	considerando	as	potências	ativa	e	reativa	de	
cada nó ou barra. Com relação à análise, considerando a formulação básica, 
associe corretamente as informações acerca das barras:
I-	 Ângulo	da	tensão	nodal
II-	 Magnitude	da	tensão	nodal
III-	 Barras	de	carga
IV-	 Barras	de	geração
V-	 Barra	de	referência
(		)	Vθ
(		)	PQ
(		)	Vk
(		)	PV
(		)	θk
Selecione a sequência CORRETA:
a)	(			)	 V	–	III	–	II	–	IV	–	I.
b)	(			)	 V	–	IV	–	II	–	III	–	I.
c)	(			)	 IV	–	III	–	V	–	II	–	I.
d)	(			)	 I	–	III	–	V	–	IV	–	II.
e)	(			)	 I	–	III	–	II	–	V	–	IV.
3	 As	linhas	de	transmissão	são	componentes	essenciais	para	o	sistema	elétrico	
de	 potência,	 sendo	 responsáveis	 pelo	 transporte	 de	 energia	 no	 sistema.	
Considerando	os	conceitos	da	aplicação	da	linha	de	transmissão,	classifique	
corretamente	as	afirmações	a	seguir:
I-	 Os	condutores	de	uma	linha	de	transmissão	não	apresentam	impedância	
no sistema.
II-	 Uma	linha	de	transmissão	pode	ser	classificada	em	curta,	média	ou	longa.
AUTOATIVIDADE
153
III-	 A	modelagem	de	linha	média	se	aplica	a	linhas	de	até	80km	e	níveis	de	
tensão	a	partir	de	69kV.
IV-	 Linhas	com	mais	de	250km	de	comprimento	são	classificadas	como	linhas	
longas.
a)	(			)	 As	alternativas	I,	II,	III	e	IV	estão	corretas.
b)	(			)	 Apenas	a	alternativa	IV	está	correta.
c)	(			)	 As	alternativas	II	e	IV	estão	corretas.
d)	(			)	 As	alternativas	I	e	III	estão	corretas.
e)	(			)	 Apenas	as	alternativas	I,	II	e	IV	estão	corretas.
4	 A	modelagem	da	linha	de	transmissão	varia,	conforme	o	seu	comprimento.	
Considerando	uma	linha	de	transmissão	de	300km	de	comprimento,	selecione	
a	representação	que	define	corretamente	a	linha:
a) b)
c) d)
e)
5	 O	 ângulo	θ	da	 tensão	 nodal	 é	 uma	variável	muito	 relevante	 no	 sistema	
elétrico	de	potência	(SEP).	Nesse	contexto,	em	relação	a	transformadores	e	
a	defasadores,	é	CORRETO	afirmar	que:
a)	(			)	 Transformadores	YY	proporcionam	defasagem	do	ângulo	e	alteração	
no	módulo	da	tensão	do	secundário	em	relação	ao	primário.	
b)	(			)	 Um	equipamento	que	tenha	relação	1:a	.	e	jφ	deve	alterar	a	tensão,	de	
acordo	com	“a”,	e,	o	ângulo,	de	acordo	com	“φ”.
c)	(			)	 Um	defasador	que	gera	uma	nova	barra	Vθ,	sendo	adicionadas	tantas	
barras de referência angular quantos forem os defasadores adicionados.
154
d)	(			)	 Não	há	equipamento	que	altere	apenas	o	ângulo	θ	sem	transformação	
do módulo de tensão.
e)	(			)	 Um	transformador	pode	defasar	o	ângulo	da	tensão	sem	que	a	ligação	
das	bobinas	do	primário	seja	diferente	das	do	secundário.	
6	 O	cerrado	brasileiro	apresenta	diversos	aspectos	favoráveis,	mas	tem,	como	
problema,	a	baixa	fertilidade	dos	seus	solos,	pois	é	predominantemente	ácido,	
com	baixo	pH.	Acerca	desse	tema,	analise	as	afirmações	a	seguir,	julgando	V	
(verdadeiro)	ou	F	(falso):
(			)	 O	 pH	 expressa	 a	 quantidade	 de	 íons	 de	 hidrogênio	 que	 precisam	 ser	
adicionados ao solo.
(			)	 A	absorção	de	nutrientes	pelas	plantas	não	é	afetada	em	função	do	pH	da	
solução do solo.
(			)	 Além	do	pH,	é	necessário	saber	a	CTC	de	um	solo	para	afirmar	se	ele	é	
ácido ou alcalino.
(			)	 A	 solubilidade	 dos	 nutrientes,	 da	 mesma	 forma,	 depende	 do	 pH	 da	
solução do solo.
Assinale	a	alternativa	que	contém	a	ordem	CORRETA	de	preenchimento:
a)	(			)	 V,	F,	F,	V.	
b)	(			)	 F,	V,	F,	F.
c)	(			)	 F,	F,	F,	F.
d)	(			)	 F,	F,	F	V.
e)	(			)	 V,	V,	V,	V.
155
UNIDADE 3
1 INTRODUÇÃO
Para	que	um	sistema	de	aterramento	seja	efetivo,	alguns	critérios	mínimos	
devem	 ser	 seguidos.	A	Norma	Técnica	 (NBR)	 5410	—	 Instalações	 Elétricas	 de	
Baixa	 Tensão	 (ASSOCIAÇÃO	 BRASILEIRA	 DE	 NORMAS	 TÉCNICAS,	 2004)	
caracteriza	e	quantifica	as	dimensões	de	cada	um	dos	elementos	que	podem	ser	
utilizados	nos	sistemas	de	aterramento	e	de	equipotencialização.
Neste	 tópico,	 você	 estudará	 os	 conceitos	 de	 aterramento	 e	 de	
equipotencialização	e	a	importância	dessas	aplicações	na	segurança,	principalmente,	
de	 pessoas.	 Com	 base	 na	 norma	 pertinente	 e	 nas	 características	 elétricas	 dos	
materiais,	você	verificará	como	deve	ser	dimensionada	a	proteção	corrente	de	fuga,	
sobrecargas	e	contra	choques	elétricos,	garantindo	edificações	mais	seguras.
2 ATERRAMENTO ELÉTRICO
Aterramento elétrico é estabelecer uma ligação intencional com a Terra, com 
o	objetivo	de	estabilizar	a	tensão	no	caso	de	descargas	atmosféricas,	correntes	de	
fuga,	correntes	de	curto-circuito	e	demais	correntes	provenientes	de	qualquer	surto	
elétrico.	Essa	ligação	é	beneficiada	pelo	fato	de	a	Terra	ser	um	grande	depósito	de	
energia,	e,	assim,	como	uma	 ligação	de	baixa	resistência	 (aterramento),	 todas	as	
correntes	indesejáveis	são	conduzidas	a	ela.	O	objetivo	principal	do	aterramento	
é evitar o choque elétrico. Em instalações elétricas, o aterramento garante a 
segurança	de	pessoas	e	de	animais	domésticos,	proteção	das	instalações,	máquinas	
e	equipamentos	e	bom	funcionamento	dos	circuitos	em	geral.
Em	projetos,	placas,	indicações	etc.,	o	símbolo	mais	comum	de	aterramento	
será o mostrado a seguir.
FIGURA 22 – SÍMBOLO DE ATERRAMENTO
FONTE: O autor
TÓPICO 3 — 
MALHA DO ATERRAMENTO
156
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
Em	instalações	elétricas,	podem	ser	encontrados	os	dois	tipos	básicos	de	
aterramento	(CREDER,	2016):
• Aterramento funcional: realiza a conexão de um dos condutores dos sistemas 
de alimentação dos circuitos à Terra e garante o funcionamento correto, seguro 
e	confiável	da	instalação.	A	figura	a	seguir	(a)	mostrará	o	aterramento	funcional,	
em	que,	a	partir	do	barramento	com	a	finalidade	de	aterramento,	derivam-se	
os	condutoresque	vão	aos	circuitos	de	dispositivos	e	equipamentos.
• Aterramento	de	proteção:	 conecta	massas	 e	 elementos	 condutores	que	não	
participam	da	alimentação	dos	circuitos	à	Terra,	com	o	objetivo	de	proteção	
contra	choques	elétricos	por	contato	direto.	A	conexão	da	carcaça	(massa)	de	
um	motor	à	Terra,	para	proteção	contra	choque	elétrico	(correntes	de	fuga),	
poderá	ser	verificada,	também,	na	figura	a	seguir	(b).
FIGURA 23 – ATERRAMENTO (A) FUNCIONAL E (B) DE PROTEÇÃO
FONTE: <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Ainda,	 é	 possível	 encontrar	 o	 aterramento	 temporário,	 realizado	 em	
situações	 de	 trabalho/manutenção	 em	 determinado	 equipamento	 ou	 área,	
tornando	possível	a	realização	de	trabalho	seguro.	Esse	aterramento	tem	caráter	
provisório,	e,	tão	logo	a	atividade	termine,	ele	é	retirado.
Todo	aterramento	contém	o	condutor	de	proteção	que	liga	equipamentos,	
dispositivos,	 máquinas	 e	 massas	 entre	 si	 ou	 um	 barramento	 de	 aterramento	
principal,	ou	um	conjunto	de	hastes	de	proteção	(eletrodo),	ligando	o	barramento	
de	 aterramento	 principal	 à	 terra.	 Por	 esse	 motivo,	 as	 hastes	 são	 instaladas	
enterradas diretamente na terra.
Toda	edificação	deve	possuir	uma	estrutura	de	aterramento,	eletrodo	de	
aterramento,	sendo	que	podem	ser	utilizadas	armaduras	do	concreto	das	fundações	
para	 essa	 finalidade,	 ou	 podem	 ser	 utilizados	 fitas,	 barras	 ou	 cabos	metálicos	
específicos,	imersos	no	concreto	da	fundação;	uso	de	malhas	metálicas	enterradas	
no	 nível	 da	 fundação,	 cobrindo	 a	 área	 da	 edificação,	 sendo	 complementadas	
com	hastes	 verticais	 ou	 cabos	dispostos	 radialmente;	 ou,	 no	mínimo,	um	anel	
metálico	enterrado,	circundando	o	perímetro	da	edificação	e,	também,	havendo	
complemento	com	hastes	verticais	ou	cabos	dispostos	radialmente.
TÓPICO 3 — MALHA DO ATERRAMENTO
157
Segundo	a	NBR-5410	–	Instalações	Elétricas	de	Baixa	Tensão	(ASSOCIAÇÃO	
BRASILEIRA	DE	NORMAS	TÉCNICAS,	2004),	os	condutores	de	proteção	devem	
apresentar	 seções	mínimas,	de	 acordo	 com	o	 circuito	que	 acompanham.	Se	os	
condutores	de	 fase	dos	circuitos	apresentam	seção	até	16	mm2,	o	condutor	de	
proteção	deve	ter	a	mesma	seção	deles.	Se	o	circuito	de	alimentação	(fases)	tiver	
entre	16	mm2	e	35	mm2,	o	condutor	de	proteção	deve	ter	seção	de	16	mm2.	Já	
em	casos	nos	quais	os	condutores	de	fase	apresentam	seção	superior	a	35	mm2,	
o	condutor	de	proteção	deve	sempre	ter	a	metade	da	seção	do	condutor	de	fase.
TABELA 1 – SEÇÃO MÍNIMA DO CONDUTOR DE PROTEÇÃO
Seção de condutores de fase 
S	(mm₂)
Seção	mínima	do	condutor	de	
proteção	correspondente	(mm₂)
S	≤	16 S
16	<	S	≤	35 16
S	>	35 S/₂
FONTE: Adaptada de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2004)
Os	condutores	de	proteção	podem	ser	fios	isolados,	mantendo-se	no	mesmo	
eletroduto	 dos	 demais	 condutores	 do	 circuito,	 ou	 podem	 ser	 um	 veio	 do	 cabo	
multipolar.	O	 condutor	 de	 proteção,	 que	 interliga	 os	 elementos	 ao	 aterramento	
principal,	pode	ser	chamado,	simplesmente,	de	terra,	com	a	sigla	PE,	designando-o.	
Entretanto,	há	casos	em	que	é	possível	realizar	a	conexão	do	condutor	neutro	ao	
barramento	de	proteção,	fazendo	com	que	esse	condutor	tenha	a	função	combinada	
de	condutor	de	proteção	e	neutro.	Esse	condutor	passa	a	ser	designado	por	PEN.	
Essas	definições	serão	muito	úteis	para	os	estudos	que	virão	na	sequência.
3 ESQUEMAS DE ATERRAMENTO E EQUIPOTENCIALIZAÇÃO
Os circuitos terminais e os de distribuição devem conter um condutor de 
proteção,	exceto	em	alguns	casos	específicos,	que	tratam	da	norma	internacional	
IEC61140,	 segundo	 a	 NBR-5410	 (ASSOCIAÇÃO	 BRASILEIRA	 DE	 NORMAS	
TÉCNICAS,	2004).	Os	sistemas	de	aterramento	são	classificados	de	acordo	com	um	
código	de	letras,	de	acordo	com	a	NBR-5410,	da	forma	XYZ	(CREDER,	2016):
Em instalações elétricas, as cores trazem informações muito importantes da 
finalidade, utilização etc. A NBR-5410 restringe o uso de condutores de dupla coloração 
verde-amarela somente como condutor de proteção (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE 
NORMAS TÉCNICAS, 2004). Na ausência de condutor com essa dupla coloração, o condutor 
verde deve ser utilizado. Nenhuma outra cor deve ser aplicada para a finalidade de proteção.
NOTA
158
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
• X	—	situação	da	alimentação	em	relação	à	terra:
• T	—	um	ponto	diretamente	aterrado;
• I	—	isolação	de	todas	as	partes	vivas	em	relação	à	terra	ou	aterramento	de	
ponto	através	de	impedância;
• Y	—	situação	das	massas	da	instalação	elétrica	em	relação	à	terra:
• T	 —	 massas	 diretamente	 aterradas,	 independentemente	 do	 aterramento	
eventual	de	um	ponto	da	alimentação;
• N	—	massas	ligadas	ao	ponto	da	alimentação	aterrado	(em	corrente	alternada,	
o	ponto	aterrado	é,	normalmente,	o	próprio	neutro);
• Z	—	disposição	do	condutor	neutro	e	do	condutor	de	proteção:
• S	—	funções	de	neutro	e	de	proteção	asseguradas	por	condutores	distintos;
• C	—	 funções	de	neutro	 e	de	proteção	 combinadas	 em	um	único	 condutor	
(condutor	PEN).
Ainda,	conforme	a	NBR-5410	(ASSOCIAÇÃO	BRASILEIRA	DE	NORMAS	
TÉCNICAS,	2004),	demonstraremos,	a	seguir,	como	são	os	símbolos	utilizados	na	
demonstração	dos	esquemas	de	aterramento,	para	sistemas	trifásicos.
FIGURA 24 – SÍMBOLOS UTILIZADOS NAS ILUSTRAÇÕES DOS ESQUEMAS DE ATERRAMENTO
FONTE: Adaptada de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2004)
3.1 ESQUEMA TN
Possui	um	ponto	da	alimentação	aterrado	e	todas	as	massas	estão	ligadas	
a	esse	ponto	por	meio	do	condutor	de	proteção.	No	esquema	TN,	é	possível	que	o	
condutor	neutro	e	o	condutor	de	proteção	sejam	condutores	distintos	TN-S.	Já	para	
o	esquema	TN-C-S,	em	parte	do	sistema,	condutores	de	neutro	e	de	proteção	podem	
ter	as	suas	funções	combinadas.	Ainda,	o	esquema	TN-C,	em	que	os	condutores	de	
neutro	e	de	proteção	são	combinados	na	totalidade	do	sistema	de	aterramento.
TÓPICO 3 — MALHA DO ATERRAMENTO
159
FIGURA 25 – (A) ESQUEMA TN-S; (B) ESQUEMA TN-C-S; (C) ESQUEMA TN-C
FONTE: Adaptada de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2004)
3.2 ESQUEMA TT
Um	ponto	da	alimentação	é	diretamente	aterrado.	As	massas	da	instalação	
são ligadas a eletrodos de aterramento distintos do eletrodo de aterramento da 
alimentação.
FIGURA 26 – ESQUEMA TT
FONTE: Adaptada de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2004)
160
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
3.3 ESQUEMA IT
As	partes	vivas	são	isoladas	da	terra	ou	um	ponto	da	alimentação	é	aterrado	
por	meio	da	impedância.	As	massas	são	aterradas	no	mesmo	eletrodo	de	aterramento	
da	alimentação,	ou,	se	este	último	não	existir,	as	massas	aterradas	devem	possuir	
eletrodo	de	aterramento	próprio.
FIGURA 27 – ESQUEMA IT (A) SEM ATERRAMENTO DA ALIMENTAÇÃO; (B) COM ALIMENTAÇÃO 
ATERRADA POR MEIO DE IMPEDÂNCIA. (B.1) MASSAS ATERRADAS EM ELETRODOS 
SEPARADOS E INDEPENDENTES DO ELETRODO DE ATERRAMENTO DA ALIMENTAÇÃO; (B.2) 
MASSAS COLETIVAMENTE ATERRADAS EM ELETRODO INDEPENDENTE DO ELETRODO DE 
ATERRAMENTO DA ALIMENTAÇÃO; (B.3) MASSA COLETIVAMENTE ATERRADA NO MESMO 
ELETRODO DA ALIMENTAÇÃO
FONTE: Adaptada de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2004)
3.4 EQUIPOTENCIALIZAÇÃO
Equipotencializar	é	fazer	com	que	vários	pontos	de	uma	instalação,	ou	um	
sistema	qualquer,	estejam	sob	o	mesmo	potencial	elétrico	(tensão).	Sem	diferença	
de	potencial	entre	carcaças,	massas	ou	partes	metálicas,	que	não	façam	parte	da	
instalação	elétrica,	é	possível	minimizar	a	ocorrência	de	choques	elétricos.
Segundo	 a	 NBR-5410	 (ASSOCIAÇÃO	 BRASILEIRA	 DE	 NORMAS	
TÉCNICAS,	2004),	toda	edificação	deve	conter	uma	equipotencialização	principal,	
reunindo os seguintes elementos:
TÓPICO 3 — MALHA DO ATERRAMENTO
161
• armaduras	de	concreto	armado	e	outras	estruturas	metálicas	da	edificação;
• tubulações	metálicas	de	água,	gás,	esgoto,	sistema	de	ar-condicionado,	de	ar	
comprimido	etc.;
• condutos metálicos das linhas de energia e de sinal que entram ou saem da 
edificação;
• armações,	coberturas	ou	capas	metálicas	de	cabos	das	linhas	de	energiaou	
sinal;
• outros	elementos	metálicos	presentes	na	edificação	e	que	não	façam	parte	da	
condução	da	energia	propriamente	dita.
Junto	ou	próximo	à	 entrada	da	 alimentação	 elétrica,	deve	 ser	 colocado	
um	 Barramento	 de	 Equipotencialização	 Principal	 (BEP),	 com	 o	 qual	 todos	 os	
elementos relacionados devem estar direta ou indiretamente conectados.
Agora	que	você	já	conhece	meios	de	proteger	a	instalação	elétrica	e	as	pessoas,	
com	 os	 esquemas	 de	 aterramento	 e	 equipotencialização,	 aprenderemos	 a	 como	
dimensionar	os	eletrodos	de	aterramento.	Toda	a	padronização	do	dimensionamento	
e	a	instalação	dos	sistemas	de	aterramento	devem	seguir	a	normatização	pertinente.	
Nesse	caso,	a	NBR-5410	traz	todas	as	diretrizes	a	serem	adotadas.
4 DIMENSIONANDO ELETRODOS DE ATERRAMENTO
A	 NBR-5410	 rege	 a	 padronização	 de	 segurança	 no	 momento	 do	
dimensionamento, ou seleção, de eletrodos de aterramento. Segundo a norma, 
a	 infraestrutura	 de	 aterramento	 deve	 ser	 confiável	 e	 atender	 aos	 requisitos	 de	
segurança	em	relação	às	pessoas	e	deve	conduzir	correntes	de	falta	à	 terra,	sem	
risco	 de	 danos	 térmicos,	 termomecânicos	 e	 eletromecânicos,	 ou	 de	 choques	
elétricos	causados	por	essas	correntes	(ASSOCIAÇÃO	BRASILEIRA	DE	NORMAS	
TÉCNICAS,	2004).	Os	eletrodos	devem	ser	utilizados	com	os	sistemas	de	proteção	
contra descargas atmosféricas.
Segue	um	sistema	de	aterramento,	no	qual	o	sistema	de	proteção	contra	
descargas	atmosféricas	é	interligado	aos	eletrodos	de	aterramento	e	ao	BEP,	no	
quadro de ligação.
A equipotencialização sempre é realizada por meio do BEP, e ele possui uma 
influência de 10 m. Quando existirem edificações dentro desse raio, todas devem ser 
interligadas no mesmo BEP.
NOTA
162
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
FIGURA 28 – SISTEMA DE PROTEÇÃO COM HASTES DE ATERRAMENTO
FONTE: Adaptada de <Shutterstock.com>. Acesso em: 9 abr. 2021.
Ainda, seguem os materiais dos eletrodos de aterramento e as suas 
dimensões,	segundo	o	que	prevê	a	NBR-5410.
QUADRO 4 – MATERIAIS COMUMENTE UTILIZÁVEIS EM ELETRODOS DE ATERRAMENTO — 
DIMENSÕES MÍNIMAS DO PONTO DE VISTA DA CORROSÃO E DA RESISTÊNCIA MECÂNICA, 
QUANDO OS ELETRODOS FOREM DIRETAMENTE ENTERRADOS
TÓPICO 3 — MALHA DO ATERRAMENTO
163
FONTE: Adaptado de Associação Brasileira de Normas Técnicas (2004)
Nas	 fundações	 em	 alvenaria,	 a	 infraestrutura	 de	 aterramento	 pode	 ser	
constituída	 por	 fita,	 barra	 ou	 cabo	 de	 aço	 galvanizado	 imerso	 no	 concreto	 das	
fundações,	formando	um	anel	em	todo	o	perímetro	da	edificação.	A	fita,	barra	ou	
cabo	deve	ser	envolvido	por	uma	camada	de	concreto	de,	no	mínimo,	cinco	cm	de	
espessura,	a	uma	profundidade	de,	no	mínimo,	0,5	m	(ASSOCIAÇÃO	BRASILEIRA	
DE	NORMAS	TÉCNICAS,	2004).
Segundo a NBR-5410 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2004), 
é necessário estar atento para que possíveis alterações nas características do solo não elevem 
a resistência de aterramento, dificultando a ação da proteção contra choques elétricos.
NOTA
164
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
BIOGÁS DE ATERRO É ALTERNATIVA PARA GERAR ENERGIA 
ELÉTRICA NAS CIDADES
Resíduos	sólidos	no	país,	entretanto,	ainda	são	um	problema.	Legislação	
prevê	tratamento,	mas,	ainda,	60%	dos	municípios	despejam	os	seus	resíduos	em	
lixões.
Restrições	ambientais	estão	fazendo	com	que	a	matriz	elétrica	do	Brasil	
se	modifique.	Majoritariamente	hídrica,	ela	vem	se	abrindo	cada	vez	mais	para	
fontes antes negligenciadas, como a eólica e a solar. O fato de usinas hidrelétricas 
não	poderem	alagar	mais	as	grandes	áreas	em	razão	dos	transtornos	causados	à	
fauna,	à	flora	e	às	populações	ribeirinhas	fez	com	que	essas	fontes	ecologicamente	
mais sustentáveis fossem encaradas com mais seriedade.
Nas	 grandes	 cidades,	 uma	 alternativa	 que	 ganha	 força	 é	 o	 biogás	 de	
aterro,	grosso	modo,	gás	produzido	a	partir	dos	resíduos	sólidos	urbanos	(RSU),	
comumente	chamado	de	lixo,	que	pode	ser	utilizado	para	gerar	energia	elétrica.	
Segundo	o	estudo	“Panorama	de	Resíduos	Sólidos	no	Brasil”,	desenvolvido	pela	
Associação	 Brasileira	 de	 Empresas	 de	 Limpeza	 Pública	 e	 Resíduos	 Especiais	
(Abrelpe),	 o	Brasil	produziu,	 em	2015,	 cerca	de	 219	mil	 toneladas	de	 resíduos	
sólidos	por	dia,	o	que	equivale	a,	aproximadamente,	80	milhões	de	toneladas	de	
RSU	por	ano.
A	primeira	questão	surgida	ao	se	pensar	em	utilizar	o	biogás	de	aterro	para	
gerar	energia	elétrica	se	refere	à	destinação	e	ao	tratamento	dos	resíduos	sólidos	
no	Brasil.	Em	2	de	agosto	de	2010,	o	Governo	Federal	publicou	a	Lei	nº	12.305,	
que	instituiu	a	Política	Nacional	de	Resíduos	Sólidos	(PNRS).	A	orientação	prevê	
a	prevenção	e	a	redução	da	geração	de	resíduos	através	da	prática	de	hábitos	de	
consumo	sustentável,	de	um	conjunto	de	instrumentos	para	propiciar	o	aumento	da	
reciclagem	e	da	reutilização	dos	resíduos	sólidos	(aquilo	que	tem	valor	econômico	
e	pode	ser	reciclado	ou	reaproveitado)	e	a	destinação	ambientalmente	adequada	
dos	rejeitos	(aquilo	que	não	pode	ser	reciclado	ou	reutilizado).	Dentre	as	propostas	
do	PNRS,	está	o	estabelecimento	de	metas	para	a	eliminação	dos	lixões.
LEITURA COMPLEMENTAR
TÓPICO 3 — MALHA DO ATERRAMENTO
165
Inaugurada no último dia 16 de setembro, a Termoverde Caieiras é a maior 
usina	de	biogás	de	aterro	do	Brasil,	possuindo	29,55	MW	de	capacidade	instalada.	
A	Termoverde	é	do	Grupo	Solví,	que	já	proprietária	de	mais	duas	usinas	desse	
tipo	no	país:	a	Biotérmica,	situada	no	município	de	Minas	de	Leão,	no	Rio	Grande	
do	Sul,	e	a	Termoverde	Salvador,	localizada	em	Salvador,	Bahia.
Contudo,	 apesar	 dessa	 legislação,	 a	 maior	 parte	 dos	 resíduos	 sólidos	
do	 país	 continua	 sendo	 despejada	 em	 lixões,	 sem	 receber	 qualquer	 tipo	 de	
tratamento.	Segundo	o	engenheiro	sanitarista,	proprietário	da	Ciclo	Ambiental,	
Marcos	Eduardo	Gomes	Cunha,	em	torno	de	60%	dos	municípios	do	país,	o	lixão	
é	o	destino	final	dos	resíduos	sólidos.	A	coordenadora	do	Grupo	de	Pesquisa	em	
Bioenergia	(GBio)	do	IEE/USP,	professora	Suani	Teixeira	Coelho,	informa	que	o	
país	apresenta	mais	de	1900	lixões,	a	maioria	em	pequenos	municípios.
Outro	 complicador	 é	 que	 não	 há,	 na	 lei,	 uma	 cláusula	 que	 obrigue	 os	
proprietários	de	aterros	sanitários	a	tratarem	o	gás	que	se	origina	da	decomposição	
dos	resíduos	ali	depositados	e,	tampouco,	a	exigência	da	utilização	desse	gás	para	
a	geração	de	energia	elétrica.	No	começo	dos	anos	2000,	porém,	em	decorrência	
do	Protocolo	de	Quioto,	implementou-se	um	mercado	voltado	para	a	criação	de	
projetos	de	redução	da	emissão	de	gases	de	efeito	estufa	que	contribuem	para	
o	aquecimento	global.	Assim,	em	busca	desses	créditos,	empresas	começaram	a	
queimar,	em	flare	(tocha),	o	gás	produzido	no	aterro	sanitário.	Esse	gás	tem,	na	
sua	 composição,	 basicamente,	metano	 (CH4)	 e	 dióxido	de	 carbono	 (CO2).	No	
processo,	é	feita	a	combustão	do	gás	e	o	metano	é	convertido	em	gás	carbônico,	
que é bem menos nocivo à atmosfera.
A	 coordenadora	 do	 GBio	 destaca	 que	 todos	 os	 aterros	 que	 possuem	
tecnologia	para	 fazer	 a	 captação	do	biogás	 queimam	o	produto	 em	flare,	 a	fim	
de	gerar	créditos	de	carbono.	 Já	a	utilização	desse	biogás	para	produzir	energia	
elétrica	 é	 bem	menos	 recorrente.	 Em	 São	 Paulo,	 por	 exemplo,	 conforme	 Suani,	
apenas	três	aterros	apresentam	usinas	termelétricas	para	a	geração	de	energia:	os	
aterros	 de	Caieiras,	 São	 João	 e	 Bandeirantes.	 Esses	 dois	 últimos	 já	 desativados,	
devido	ao	acúmulo	de	resíduos,	mas	que	continuam	gerando	eletricidade,	haja	vista	
que	a	matéria	orgânica	ali	existente	continua	a	se	decompor	e	a	formar	biogás.	A	
capacidade	instalada	desses	dois	empreendimentos	é	de	20	MW	cada	um.	Segundo	
a	professora	da	USP,	se	todo	o	resíduo	sólido	existente	em	São	Paulo	fosse	usado	
para	gerar	energia	elétrica,	a	potência	total	seria	em	torno	de	495	MW.
A	capacidade	de	geração	energética,	no	entanto,	poderia	ser	bem	maior,	
segundo	o	proprietário	da	Ciclo	Ambiental.“O	lixo	todo	misturado	apresenta	um	
potencial	de	uma	molécula	de	metano	por	quilo.	Já	o	material	orgânico	apresenta	um	
potencial	de	duas	moléculas	de	metano	por	quilo”,	explica,	ou	seja,	seria	necessária	
uma	melhor	segregação	dos	resíduos	sólidos	para	conseguir	tratá-los	melhor,	mas	
o	país	ainda	está	engatinhando	nisso.	“No	Brasil,	a	média	de	lixo	reciclado	é	de	3%”,	
diz	o	engenheiro	sanitarista.	Contribui,	para	isso,	segundo	Cunha,	o	contingente	de	
pessoas	que	presta	o	serviço	da	coleta.	“Há	800	mil	pessoas	no	país	trabalhando	na	
chamada	logística	reversa,	mas	temos	que	ter	três	milhões	se	quisermos	um	índice	
médio	de	reciclagem	de	15%	a	20%,	que	é	o	índice	europeu”,	afirma.
166
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
Mesmo	aumentando	o	número	de	pessoas	para	fazer	a	coleta	seletiva,	há	
limitações	inerentes	à	própria	composição	do	resíduo	que	impedem	a	segregação	
em	níveis	adequados	para	o	melhor	aproveitamento	dos	resíduos.	Suani	explica	
que,	no	Brasil,	a	segregação	é	feita	por	catadores,	que	não	conseguem	aproveitar	
todos	os	resíduos	porque,	simplesmente,	há	coisas,	como	fraudas	descartáveis,	
papéis	e	garrafas	pets	sujas,	que	não	possuem	valor	comercial.	A	coordenadora	do	
GBio	destaca	estudos	realizados	na	Baixada	Santista,	que	chegaram	à	conclusão	
de	que	somente	20%	do	lixo	total	pode	ser	reciclado.
Na	 atualidade,	 também,	 por	 falta	 de	 uma	 segregação	 suficiente	 e	
adequada,	 os	 aterros	 sanitários	 recebem	 resíduos	 orgânicos	 misturados	 com	
resíduos	inorgânicos	(plásticos,	metais,	vidros	etc.	que	não	foram	reciclados).	A	
matéria	orgânica	forma	o	biogás,	e	o	material	inorgânico	é	enterrado.	Isso	causa	
um	 problema,	 já	 que,	 assim,	 os	 aterros	 acabam	 por	 atingir	 a	 sua	 capacidade	
máxima	mais	rapidamente.	Junta-se	a	isso,	segundo	Suani,	o	fato	de	que	não	há,	
pelo	menos,	em	São	Paulo,	muito	mais	espaço	para	 fazer	aterro,	e	“quando	se	
encontra	um	local,	a	população	não	quer	que	ele	seja	feito	perto	das	suas	casas”.
Como	solução,	os	resíduos	devem	ser	tratados	antes	da	sua	transferência	
para	o	aterro	sanitário.	Duas	formas	de	se	fazer	isso	são:	a	incineração,	ou	queima	
do	lixo,	gerando	energia	térmica,	que	pode	ser	transformada	em	energia	elétrica	ou	
vapor;	e	a	gaseificação,	série	de	processos	que	transforma	o	resíduo	sólido	em	um	
gás	combustível.	Dessa	forma,	só	iriam	para	os	aterros	os	rejeitos	que	ocupam,	assim,	
um	espaço	bem	menor	dos	aterros.	A	professora	Suani	explica	que	a	escolha	de	um	
processo	ou	de	outro	depende	da	quantidade	de	resíduos	sólidos	produzidos,	já	
que	o	processo	de	incineração	é	mais	caro	do	que	o	de	gaseificação.	Nesse	sentido,	
de	30	a	600	toneladas	por	dia,	a	gaseificação	é	o	procedimento	mais	indicado.	
A	partir	de	600	toneladas	por	dia,	a	incineração	se	torna	viável	economicamente,	
mas,	 também,	 são	 poucas	 as	 iniciativas	 desse	 tipo	 no	 Brasil.	 De	 acordo	 com	 a	
coordenadora	do	GBio,	em	São	Paulo,	existem	somente	duas	plantas	que	utilizam	a	
incineração	como	tratamento	de	resíduos,	uma	em	São	Bernardo	do	Campo	e	outra	
em	Barueri,	ambas	licenciadas	pela	Companhia	Ambiental	do	Estado	de	São	Paulo	
(Cetesb).	No	 que	diz	 respeito	 à	 gaseificação,	 há	 um	 consórcio	 de	municípios,	 no	
Vale	do	Paranapanema,	que	utiliza	esse	método.	“São	iniciativas	importantes	para	
satisfazer	à	Política	Nacional	de	Resíduos	Sólidos	(PNRS)”,	diz	a	professora.
A	tendência,	no	Brasil,	porém,	é	utilizar	os	resíduos	sólidos	depositados	
em	aterros	sanitários	particulares	para	gerar	energia	elétrica	a	partir	do	biogás.	
“Até	o	momento,	existem	sete	ou	oito	iniciativas	desse	tipo	no	Brasil,	a	tendência	
é	 esse	 número	 aumentar,	 pois	 pessoas	 ainda	 estão	 avaliando	 os	 resultados”,	
comenta	o	proprietário	da	Ciclo	Ambiental.
Um	dos	principais	entraves	para	a	difusão	desses	empreendimentos	em	
território	nacional	é	o	custo.	De	acordo	com	o	conselheiro	da	Associação	Brasileira	
de	Biogás	e	Biometano	(Abiogás)	e	sócio	da	Acesa	Bioenergia,	Gabriel	Kropsch,	
o	aporte	financeiro	para	a	implantação	das	usinas	de	aterros	é	elevado,	mas,	pelo	
fato	de	o	empreendimento	ter	uma	vida	útil	grande,	é	compensador.	Além	disso,	
TÓPICO 3 — MALHA DO ATERRAMENTO
167
o	custo	operacional	é	baixo,	já	que	a	matéria-prima	é	o	resíduo	sólido.	Dentro	de	
uma	escala	comercial,	o	MWh	pode	ter	um	preço	viável,	principalmente,	se	forem	
levadas	 em	 consideração	 as	 fontes	 concorrentes,	 como	Gás	Natural	 Liquefeito	
(GNL),	 cuja	 importação	 deve	 se	 elevar	 nos	 próximos	 anos,	 e	 cujo	 preço	 deve	
ficar	mais	suscetível	à	variação	cambial.	“O	biogás	não	tem	esses	riscos”,	afirma	
Kropsch,	acrescentando	que,	além	do	preço	competitivo,	trata-se	de	uma	fonte	
com	produção	local	e	regular.
Não	obstante,	o	potencial	dos	resíduos	sólidos,	o	universo	do	biogás	não	
se	restringe	apenas	a	essa	matéria-prima.	O	sócio	proprietário	da	Acesa	destaca,	
também,	a	vinhaça,	subproduto	do	etanol.	As	usinas	sucrooalcoleiras	não	podem,	
simplesmente,	 descartar	 esse	 resíduo	 no	 meio	 ambiente,	 segundo	 legislações	
ambientais	estaduais,	então,	costumam	transformá-lo	em	fertilizantes	ou	biogás	
para	 produzir	 eletricidade.	 “O	mercado	 se	 adaptou,	 porém,	 utiliza	 a	 vinhaça	
como	fertilizante,	pouco	aproveitando	o	potencial	elétrico”,	conta	Kropsch.
Outra	matéria-prima	são	os	resíduos	de	agropecuária,	geralmente,	de	gado	
bovino	ou	suíno,	que	são	esterco	e	resíduo	do	abate	(sangues,	partes	internas	e	outras	
que	não	foram	aproveitadas	do	animal).	Conforme	Kropsch,	todas	as	empresas	de	
abate	são	obrigadas,	por	lei,	a	tratar	os	seus	resíduos.	Nesse	caso,	o	biogás	é	produzido	
através	do	processo	de	biodigestão.	Já	existem,	no	país,	diversos	empreendimentos	
que	utilizam	o	biogás	de	resíduos	agropecuários	para	geração	de	energia	elétrica,	
a	maioria	 na	 região	 Sul.	 O	 Centro	 Internacional	 de	 Energias	 Renováveis-Biogás	
(Cibiogás),	instituição	científica,	tecnológica	e	de	inovação,	tem,	em	andamento,	um	
projeto	para	instalar,	em	Itapiranga	(SC),	uma	central	de	geração	de	energia	a	partir	
do	biogás	produzido	em	12	propriedades	de	criação	de	suínos.
Segundo o conselheiro da Abiogás, o aterro sanitário ganhou mais 
visibilidade,	também,	em	razão	da	Lei	nº	12.305,	mas	se	trata	da	fonte	com	menor	
potencial	de	produção	de	biogás	do	país.	Conforme	Kropsch,	na	sua	totalidade,	
o	Brasil	apresenta	potencial	de	100	milhões	de	metros	cúbicos	por	dia,	sendo,	o	
potencial	de	biogás	de	 resíduos	sólidos	urbanos,	de	quatro	milhões	de	metros	
cúbicos	por	dia.
Fazendo	um	balanço	final	do	que	é,	atualmente,	o	biometano	no	Brasil,	o	
especialista	da	Acesa	afirma	que	se	trata,	basicamente,	de	um	produto	novo	que	
ainda	 não	 encontra	 uma	 política	 pública	 adequada	 para	 a	 sua	 promoção,	 isso	
porque	são	muitos	os	agentes	envolvidos.	“Parte	do	interesse	está	no	Ministério	de	
Minas	e	Energia	(MME),	parte	no	Ministério	da	Agricultura,	parte	no	Ministério	
das	Cidades,	parte	na	ANP,	 e	parte	nos	Estados.	O	debate	 está	 solto	 em	várias	
esferas	e	é	preciso	juntar	todos	os	elementos	e	interesses,	além	de	ter	uma	política	
pública	alinhada”,	explica.	
De	acordo	com	Kropsch,	há	um	mercado	pronto	para	o	biogás,	pois	existem	
empresas	interessadas,	demanda	grande	(eletricidade	e	combustível)	e	muita	oferta.	
“Mas	há	muita	insegurança	institucional.	Quem	regulamenta?	Não	está	clara,	para	
os	players,	a	regra	do	jogo”,	diz.
168
UNIDADE 3 — ANÁLISE DO FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA
Usina Termoverde Caieiras
A	maior	usina	de	biogás	de	 aterro	do	Brasil,	 a	Termoverde	Caieiras,	 foi	
inaugurada no dia 16 de setembro de 2016, na cidade de Caieiras, em São Paulo. 
A	termelétrica	tem	29,	55	MW,	e	conta	21	motores	com	1,4	MW	de	potência	cada,	
gerando	 25	 MW	 médios.	 Conforme	 o	 diretor	 da	 Termoverde	 Caieiras,	 Carlos	
Bezerra,	a	usina	apresenta	fator	de	capacidade	elevada,	acima	de	80%.	As	usinas	
eólicas,	 por	 exemplo,	 possuem,	 em	 média,	 30%	 de	 fator	 de	 capacidade,	 e	 as	
hidrelétricas	apresentam	fator	de	capacidade	de,	aproximadamente,50%.	Bezerra	
destaca	que	tal	fator	de	capacidade	da	Termoverde,	ou	seja,	a	energia	que	a	usina	
efetivamente	produz,	tendo	em	vista	a	sua	potência	total,	gera	segurança	na	entrega	
para	o	comprador.	Isso	ocorre	porque	não	há	problema	sazonal,	já	que	o	aterro	é	
alimentado	por	resíduos	o	ano	todo.	“São	oito	mil	toneladas	por	dia”,	diz	o	diretor.	
Para	 a	 implantação	 da	 usina,	 foram	 investidos	 pouco	mais	 de	 R$	 100	milhões.	
Desse	montante,	cerca	de	R$	80	milhões	foram	financiados	pelo	Banco	Nacional	de	
Desenvolvimento	Econômico	e	Social	(BNDES)	e,	os	outros	R$	20	milhões,	vieram	
do	Grupo	Solví,	empresa	proprietária	do	aterro	e	da	usina	Termoverde	Caieiras.
Contratado	pelo	Grupo	Solví	no	início	da	década	de	1990,	Bezerra	relembra	
que,	desde	essa	época,	tenta	viabilizar	projetos	para	a	construção	de	unidades	de	
energia	dentro	dos	aterros	pertencentes	ao	grupo.	No	entanto,	não	conseguíamos	
viabilizá-los	economicamente.	Segundo	Bezerra,	eram	feitos	planos	de	negócios	
tentando	enxergar	a	viabilidade,	mas	que	sempre	esbarravam	no	preço	da	energia,	
na	variação	cambial,	no	custo	dos	equipamentos	(importados).	Além	disso,	outros	
fatores	que	tornam	mais	difícil	a	implementação	de	projetos	desse	tipo	são	o	custo	
de	manutenção	elevado,	e	o	fato	de	que	são	termelétricas	com	escala	menor,	cuja	
energia	produzida,	muitas	vezes,	não	compensa	o	investimento	financeiro.
Tudo	isso	fez	com	que,	somente	em	2011,	o	Grupo	Solví	conseguisse	tirar	
do	 papel	 a	 Termoverde	 Salvador,	 instalada	 no	Aterro	 Sanitário	Metropolitano	
de	Salvador,	no	Estado	da	Bahia.	Em	2015,	mais	uma	usina	a	biogás	de	aterro	
instalada:	a	Biotérmica,	localizada	no	município	de	Minas	de	Leão,	no	Rio	Grande	
do	 Sul.	Agora,	 neste	 ano,	 a	 Termoverde	Caieiras,	 que,	 segundo	Bezerra,	 só	 se	
tornou	viável	economicamente	porque	o	grupo	se	beneficiou	do	Regime	Especial	
de	 Incentivos	 para	 o	 Desenvolvimento	 da	 Infraestrutura	 (Reidi),	 do	 Governo	
Federal,	 e	da	 isenção	do	 Imposto	 sobre	Circulação	 e	Mercadorias	 (ICMS),	por	
parte	do	governo	do	Estado	de	São	Paulo.
A	 Política	 Nacional	 de	 Resíduos	 Sólidos	 recomenda	 que	 se	 faça	 o	
tratamento	 dos	 resíduos	 e	 que	 se	 produza	 energia	 elétrica	 antes	 do	 aterro	
sanitário, se for viável economicamente. O diretor da Termoverde Caieiras 
explica	 que,	 atualmente,	 existe	 tecnologia	 importada	para	 fazer,	 por	 exemplo,	
a	compostagem	–	processo	de	decomposição	da	matéria	orgânica	por	meio	da	
digestão	aeróbia	–	mas	que	ela	é	ainda	muito	cara.	“O	Grupo	Solví	tem	30	aterros,	
e	somente	três	deles	possuem	térmicas.	Nosso	sonho	é	que	os	30	aterros	contassem	
com	térmicas,	mas	isso	não	é	viável	economicamente”,	enfatiza.	Dessa	forma,	os	
incentivos governamentais se tornam fundamentais.
TÓPICO 3 — MALHA DO ATERRAMENTO
169
FONTE: O SETOR ELÉTRICO. Biogás de aterro é alternativa para gerar energia elétrica nas cidades. 
2016. Disponível em: https://www.osetoreletrico.com.br/biogas-de-aterro-e-alternativa-para-gerar-
energia-eletrica-nas-cidades/. Acesso em: 9 abr. 2021.
170
RESUMO DO TÓPICO 3
Neste tópico, você aprendeu que:
•	 Alguns	critérios	devem	ser	seguidos	para	um	sistema	de	aterramento	efetivo.
•	 O	aterramento	é	beneficiado	pelo	fato	de	a	terra	ser	um	grande	depósito	de	
energia.
•	 Em	 sistemas	 elétricos,	 a	 mudança	 para	 p.u.	 requer	 a	 definição	 de	 duas	
grandezas como bases.
•	 É	 possível	 encontrar	 o	 aterramento	 temporário,	 realizado	 em	 situações	 de	
trabalho/manutenção	em	determinado	equipamento	ou	área,	tornando	possível	
a realização de trabalho seguro.
•	 Toda	 edificação	 deve	 possuir	 uma	 estrutura	 de	 aterramento,	 eletrodo	 de	
aterramento.
•	 Os	sistemas	de	aterramento	são	classificados	de	acordo	com	um	código	de	
letras,	de	acordo	com	a	NBR-5410.
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CHAMADA
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1	 Em	 uma	 instalação	 elétrica,	 a	 alimentação	 principal	 tem	 condutores	 de	
120mm².	Para	a	proteção	dessa	instalação,	qual	seria	a	seção	do	condutor	
de	proteção,	de	acordo	com	a	NBR-5410?
a)	(			)	 16mm².
b)	(			)	 50mm².
c)	(			)	 60mm².
d)	(			)	 70mm².
e)	(			)	 120mm².
2 De acordo com a conexão, existente ou não, entre os condutores neutro e 
de	proteção,	os	esquemas	de	aterramento	recebem	nomenclaturas	distintas.	
Dentre	 as	 nomenclaturas	 utilizadas	 para	 diferenciar	 os	 esquemas	 de	
aterramento,	 uma	 sequência	de	 três	 letras	 identifica	 as	 características	de	
tais	 esquemas.	Nessa	 sequência,	 a	 representação	do	 esquema	de	 ligação	
entre	o	neutro	e	a	proteção	está	representada:
 
a)	(			)	 Pela	primeira	letra	da	sequência.
b)	(			)	 Pela	combinação	da	primeira	e	segunda	letras	da	sequência.
c)	(			)	 Pela	segunda	letra	da	sequência.
d)	(			)	 Pela	combinação	da	segunda	e	terceira	letras	da	sequência.
e)	(			)	 Pela	terceira	letra	da	sequência.
3	 Sabendo-se	que	os	esquemas	de	aterramento	têm	uma	combinação	de	letras	
que	 informa	 as	 características	 gerais	 do	 esquema,	 segundo	 a	NBR-5410,	
qual	é	o	significado	da	conexão	entre	o	neutro	e	a	proteção	no	esquema	de	
aterramento	descrito	por	TN-C-S?	
a)	(			)	 Neutro	e	proteção	são	condutores	distintos	em	toda	a	instalação.
b)	(			)	 Neutro	e	proteção	são	condutores	combinados	em	toda	a	instalação.
c)	(			)	 Neutro	e	proteção	são	condutores	combinados	em	parte	da	instalação.
d)	(			)	 A	proteção	 substitui	o	 condutor	neutro,	não	havendo	a	necessidade	
desse.
e)	(			)	 O	neutro	substitui	o	condutor	de	proteção,	não	havendo	a	necessidade	
desse.
4	 Equipotencializar	é	igualar	o	potencial	elétrico	em	pontos	da	instalação,	a	
fim	de	diminuir	a	ocorrência	de	correntes	que	possam	ocasionar	choques	
elétricos	em	pessoas	e	em	animais	domésticos.	A	correta	equipotencialização	
de	uma	edificação	prevê:
AUTOATIVIDADE
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a)	(			)	 Que	 as	 paredes	 da	 unidade	 consumidora	 estejam	 conectadas	 ao	
barramento	de	equipotencialização	principal.
b)	(			)	 Que	 todos	 os	 condutos,	 metálicos	 ou	 não,	 estejam	 conectados	 ao	
barramento	de	equipotencialização	principal.
c)	(			)	 Que	 todos	os	 condutos	de	 sinais	que	 entram	ou	 saem	da	 edificação	
estejam	conectados	ao	barramento	de	equipotencialização	principal.
d)	(			)	 Que	todos	os	elementos	metálicos	presentes	na	edificação,	estranhos	
à	 alimentação	 elétrica,	 estejam	 conectados	 ao	 barramento	 de	
equipotencialização	principal.
e)	(			)	 Que	 todos	 os	 elementos	metálicos	 presentes	 na	 edificação,	 inclusive,	
os	 de	 alimentação	 elétrica,	 estejam	 conectados	 ao	 barramento	 de	
equipotencialização	principal.
5	 Os	materiais	utilizados	nos	eletrodos	de	aterramento	devem	garantir,	além	
das	 dimensões	 mínimas	 previstas	 em	 norma,	 resistência	 mecânica,	 de	
corrosão,	térmica	e	elétrica.	Além	de	garantir	a	equipotencialização,	devem	
manter	as	características	de	fabricação,	a	fim	de	manter	resistência	elétrica	
bem	pequena.	Dentre	 as	 opções	 a	 seguir,	marque	 aquela	que	 contém	os	
materiais	adequados	à	utilização	para	eletrodos	de	aterramento:
a)	(			)	 Aço,	alumínio	e	cobre.
b)	(			)	 Aço	e	alumínio.
c)	(			)	 Aço	e	cobre.
d)	(			)	 Alumínio	e	cobre.
e)	(			)	 Aço	e	outras	ligas.
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