Onde, é a massa específica do ar, A é a área de varredura das pás do rotor e P é a potência do potencial eólico, (por facilidade iremos assumir um sistema sem perdas, então seria igual à potência trif

Prévia do material em texto

RESPOSTA- (44) 99162-8928 
 MAPA - EELE - GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA - 54_2025 
 RESPOSTA- (44) 99162-8928 
 M.A.P.A. GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 
 Usinas Geradoras. 
 As suas tarefas nesse M.A.P.A. serão: 
 • Identificar as características das usinas geradoras. 
 • Determinar características de projeto e viabilidade econômica. 
 Bom trabalho! 
 Profº Me. Murilo F. Coradini. 
 INSTRUÇÕES DE ENTREGA 
 Este é um trabalho INDIVIDUAL. 
 As respostas devem ser entregues utilizando o Modelo de Resposta MAPA 
 Geração de Energia Elétrica disponibilizado. Sobre o seu preenchimento, é 
 necessário o cumprimento das seguintes diretrizes: 
 • Não serão aceitas respostas que constam apenas o resultado numérico, sem que 
 seja demonstrado o raciocínio que o levou a encontrar aquela resposta. 
 • Toda e qualquer fonte e referência que você utilizar para responder os 
 questionários deve ser citada ao final da questão. 
 • Após inteiramente respondido, o Modelo de Resposta MAPA Geração de 
 Energia Elétrica deve ser enviado para correção pelo seu Studeo em formato 
 de arquivo DOC / DOCX ou PDF , e apenas estes formatos serão aceitos. 
 • O Modelo de Resposta MAPA Geração de Energia Elétrica pode ter quantas 
 páginas você precisar para respondê-lo, desde que siga a sua estrutura. 
 • O Modelo de Resposta MAPA Geração de Energia Elétrica deve ser enviado única 
 e exclusivamente pelo seu Studeo, no campo "M.A.P.A." desta disciplina. Toda e 
 qualquer outra forma de entrega deste Modelo de Resposta MAPA não é 
 considerada. 
 A qualidade do trabalho será considerada na hora da avaliação, então preencha 
 tudo com cuidado, explique o que está fazendo, responda às perguntas e mostre 
 sempre o passo a passo das resoluções e deduções. Quanto mais completo seu 
 trabalho, melhor! 
 RESPOSTA- (44) 99162-8928 
 Problemas frequentes a evitar: 
 • Coloque um nome simples no seu arquivo para não se confundir no momento de 
 envio. 
 • Se você usa OPEN OFFICE ou MAC, transforme o arquivo em PDF para evitar 
 incompatibilidades. 
 • Verifique se você está enviando o arquivo correto! É o MAPA da disciplina certa? 
 Ele está preenchido adequadamente? 
 Como enviar o arquivo: 
 • Acesse no Studeo o ambiente da disciplina e clique no botão M.A.P.A. No final da 
 página, há uma caixa tracejada de envio de arquivo. Basta clicar nela e então 
 selecionar o arquivo de resposta da sua atividade. 
 • Antes de clicar em FINALIZAR, certifique-se de que está tudo certo, pois uma 
 vez finalizado você não poderá mais modificar o arquivo. Sugerimos que você 
 clique no link gerado da sua atividade e faça o download para conferir se está de 
 acordo com o arquivo entregue. 
 Sobre plágio e outras regras: 
 • Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados; 
 • Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados, mesmo que você 
 tenha sido o autor. 
 A equipe de mediação está à sua disposição para o atendimento das dúvidas por 
 meio do “Fale com o Mediador” em seu Studeo. Aproveite essa ferramenta! 
 Como futuros engenheiros eletricistas, é essencial compreenderem os desafios 
 enfrentados na geração de energia elétrica. O conhecimento profundo desses 
 problemas não só ajudará na resolução de questões técnicas, mas também 
 permitirá fornecer soluções eficazes para os clientes. 
 Problemas Enfrentados na Geração de Energia Eólica: 
 Intermitência e Flutuações da Fonte: a maior desvantagem da energia eólica é a 
 sua intermitência. As turbinas só geram eletricidade quando há vento. Isso significa 
 que a produção de energia pode ser imprevisível e flutuar ao longo do dia, da 
 semana e das estações do ano. Essa irregularidade dificulta planejar a oferta de 
 energia e pode exigir o uso de fontes complementares, como usinas termelétricas, 
 para garantir um fornecimento estável. 
 RESPOSTA- (44) 99162-8928 
 Questões de Localização e Espaço: parques eólicos precisam de grandes áreas 
 de terra, especialmente em locais com ventos fortes e constantes. Isso pode levar a 
 conflitos pelo uso da terra em áreas rurais, disputas com comunidades locais e 
 possíveis impactos na vida selvagem e nos ecossistemas. Além disso, a topografia 
 do local pode dificultar a instalação das turbinas e a construção de infraestrutura de 
 transmissão. 
 Impacto Visual e Sonoro : para algumas pessoas, as turbinas eólicas podem ser 
 vistas como uma poluição visual que altera a paisagem natural. Além disso, elas 
 geram um som de "zumbido" ou "batida" que, embora geralmente baixo, pode ser 
 um incômodo para moradores de áreas próximas. A distância mínima das casas é 
 uma preocupação constante no planejamento de novos parques eólicos. 
 Impacto na Fauna: as turbinas eólicas podem representar um risco para a vida 
 selvagem, especialmente para pássaros e morcegos. Esses animais podem colidir 
 com as pás em movimento, levando a preocupações ambientais e à necessidade de 
 estudos de impacto rigorosos antes da instalação. Novas tecnologias e locais de 
 instalação mais inteligentes estão sendo desenvolvidos para minimizar esse 
 problema. 
 Custos e Armazenamento: embora os custos de produção de energia eólica 
 tenham diminuído consideravelmente, a instalação inicial de um parque eólico ainda 
 exige um grande investimento financeiro. Além disso, para lidar com a intermitência, 
 é necessário investir em sistemas de armazenamento de energia, como baterias de 
 grande escala, que ainda são caros e representam um desafio técnico e econômico 
 significativo. 
 Infraestrutura de Transmissão : muitos locais com grande potencial eólico estão 
 longe dos centros urbanos, onde a energia é mais necessária. A construção de 
 novas linhas de transmissão para levar a eletricidade de volta para as cidades pode 
 ser cara, demorada e enfrentar resistência por parte de proprietários de terras. A 
 falta de capacidade da rede elétrica existente pode limitar a expansão da energia 
 eólica. 
 Os exercícios a seguir são projetados para refletir situações reais que um 
 engenheiro de uma empresa de consultoria pode enfrentar no seu dia a dia. Eles 
 envolvem a análise de matrizes elétricas e a aplicação de conceitos para resolver 
 problemas práticos de geração de energia. 
 Fonte: https://www.portalsolar.com.br/energia-eolica. Acesso em: 02 set. 2025. 
 Para realização da nossa atividade, será necessário realizar o experimento 
 “AEROGERADORES PARA GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA”, então é importante 
 seguir todo o roteiro e realizar todas as atividades, (1, 2 e 3), assim, depois de ler a 
 nossa atividade MAPA (importante, pois será solicitado algumas fotos do processo), 
 RESPOSTA- (44) 99162-8928 
 leia o roteiro do experimento com muita atenção, realize o experimento primeiro e 
 depois volte para continuar a nossa atividade. 
 Imagine que um cliente chega com um aerogerador e queira fazer alguns testes, o 
 aerogerador em questão é o utilizado no experimento “AEROGERADORES PARA 
 GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA”, então seu primeiro passo é realizar todo 
 experimento. 
 1) Descreva o princípio de funcionamento de um aerogerador de eixo horizontal. Em 
 seguida, cite e explique a função de cada um dos principais componentes que 
 compõem oconjunto aerogerador. 
 No primeiro momento, será observado o comportamento do aerogerador em vazio, 
 levantando uma curva de tal situação. Siga os passos 1 ao 14 da situação 1 da 
 atividade 3 do experimento: 
 2) Tire fotos do processo do passo 12 quando a tensão fornecida do gerador é de 
 4,1, 8,9 e 12 V (Mostrando os valores nos instrumentos). 
 3) Complete a tabela com os valores de frequência e rotação com os valores 
 experimentais encontrados: 
 Tensão Fornecida pelo 
 Gerador (V) 
 Frequência 
 (Hz) 
 Rotação do Gerador 
 (RPM) 
 0 
 1,8 
 4,1 
 6,3 
 8,9 
 10,8 
 11,5 
 12 
 4) Utilizando os dados da tabela realizem um gráfico de Rotação versus Tensão 
 fornecida pelo gerador, pode-se utilizar software para gráficos. 
 Agora, iremos observar o aerogerador quando ele está conectado às cargas de 
 teste, sigam os passos 1 ao 12 da situação 2 da atividade 3. 
 RESPOSTA- (44) 99162-8928 
 5) Tire fotos do processo do passo 8 quando a tensão fornecida do gerador é de 4,9, 
 7,5 e 12 V (Mostrando os valores nos instrumentos). 
 6) Varie a frequência da tensão fornecida ao motor, para cada nível de tensão 
 fornecida na tabela encontre o valor da frequência, rotação do gerador, corrente de 
 linha e potência trifásica, complete a tabela com os valores encontrados: 
 Tensão Fornecida pelo 
 Gerador (V) 
 Frequênci 
 a (Hz) 
 Rotação do 
 Gerador (RPM) 
 Corrente de 
 linha (A) 
 Potência 
 Trifásica (W) 
 0,4 
 1,1 
 2,3 
 3,5 
 4,9 
 6,1 
 7,5 
 8,8 
 10,2 
 11,6 
 12 
 7) Monte um gráfico que relaciona a rotação do gerado à potência trifásica, pode-se 
 utilizar software para gráficos. 
 8) Sabendo que a velocidade do vento é dada pela equação: 
 Onde, ρ é a massa específica do ar, A é a área de varredura das pás do rotor e P é 
 a potência do potencial eólico, (por facilidade iremos assumir um sistema sem 
 perdas, então seria igual à potência trifásica). 
 a) Sabendo disto e considerando, A=π[0,575]² m² e ρ = 1,184 kg/m³, determine a 
 velocidade do vento para cada valor de potência e preencha a tabela: 
 Tensão Fornecida pelo 
 Gerador (V) 
 Potência 
 Trifásica 
 (W) 
 Velocidade do Vento 
 (m/s) 
 0,4 
 RESPOSTA- (44) 99162-8928 
 1,1 
 2,3 
 3,5 
 4,9 
 6,1 
 7,5 
 8,8 
 10,2 
 11,6 
 12 
 b) Agora considerando, A=π[1,15]² m² e ρ = 1,184 kg/m³ complete a tabela: 
 Tensão Fornecida pelo 
 Gerador (V) 
 Potência 
 Trifásica 
 (W) 
 Velocidade do Vento 
 (m/s) 
 0,4 
 1,1 
 2,3 
 3,5 
 4,9 
 6,1 
 7,5 
 8,8 
 10,2 
 11,6 
 12 
 9) Agora, faça em um mesmo gráfico, um gráfico de Velocidade do vento por 
 Potência Trifásica para as duas condições vistas em 7a) e 7b). E responda qual 
 efeito teve ao dobrar o raio da Pá. 
 10) Pensando em uma situação real, encontre qual vai ser o custo unitário de 
 geração para a usina eólica com as 20 turbinas (em R$/kW.ano), considerando o 
 caso de uma area A=π[20]² m² e ρ = 1,184 kg/m³) e a velocidade do vento média de 
 8,6 m/s, considere o investimento total com a instalação das 20 turbinas de 10 
 milhões de reais e considere a potência instalada soma das potências encontradas 
 RESPOSTA- (44) 99162-8928 
 em uma das turbinas (considere também um rendimento do conjunto em 30%), 
 considere também as seguintes informações. 
 - Fator de capacidade: 0,50 
 - Taxa de atualização: 12% 
 - Vida útil: 20 anos 
 - Custo de O&M: 90