Aula 3 Energia Hidráulica

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Geração, transmissão e distribuição de Energia
Professores Maria Te Vaarwerk 
 Lilia Maria Marques Siqueira e Marcelo Antonio Ravaglio
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Geração de Energia
Os avanços tecnológicos em geração, transmissão e uso final de energia elétrica permitem que ela chegue aos mais diversos lugares, desenvolvendo os pólos industriais e centros urbanos. Os impactos dessas transformações socioeconômicas são facilmente observados no cotidiano da nação.
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Eletricidade
A eletricidade é uma energia derivada que pode ser produzida a partir da maioria das formas energéticas. O mais importante processo da sua produção consiste em recorrer a um gerador ou alternador que converte a energia mecânica fornecida por um processo térmico ou por uma turbina hidráulica. Na maioria das suas aplicações, a eletricidade é uma energia de rede que deve ser produzida no momento do seu consumo. 
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Processamento da energia
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Casa de Força
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/5034/open/file/index.html?sequence=5 
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Geração e Elevação de Tensão
http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/5034/open/file/index.html?sequence=5 
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Transmissão de energia
FONTE: http://ciencia.hsw.uol.com.br/redes-eletricas4.htm
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Distribuição e Utilização
Subestação Pinhais. Fonte: própria 
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ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica
Autarquia sob regime especial tem por finalidade regular e fiscalizar a produção, transmissão, distribuição e comercialização de energia elétrica, zelando pela qualidade do serviço prestado, pelo trato isonômico dispensado aos usuários e pelo controle da razoabilidade das tarifas cobradas aos consumidores, preservando, sempre, a viabilidade econômica e financeira dos agentes e da indústria. 
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Classificação consumidores ANEEL
	Grupo A – Alta Tensão – de 2,3 kV a 230 kV - Indústrias e estabelecimentos comerciais de grande porte. O grupo A é 
	dividido em 6 subgrupos:
A1 para o nível de tensão de 230 kV ou mais;
A2 para o nível de tensão de 88 a 138 kV;
A3 para o nível de tensão de 69 kV;
A3a para o nível de tensão de 30 a 44 kV;
A4 para o nível de tensão de 2,3 a 25 kV;
AS para sistema subterrâneo.
	
Fonte: http://www.aneel.gov.br/arquivos/PDF/folder_perguntas%20e%20respostas_414_final.pdf
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Classificação consumidores ANEEL
Grupo B – Baixa Tensão – menor que 2,3 kV divididos em 4 subgrupos
B1 - Classe residencial e subclasse residencial baixa renda;
B2- Classe rural, abrangendo diversas subclasses, como agropecuária, cooperativa de eletrificação rural, indústria rural, serviço público de irrigação rural;
B3 - Outras classes: industrial, comercial, serviços e outras atividades, poder público, serviço público e consumo próprio;
B4 - Classe iluminação pública
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Ranking das Tarifas ANEEL – 
 Fonte: http://www.aneel.gov.br/ranking-das-tarifas
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Atividade
Quanto ao artigo recebido, em duplas, identificar:
Dois conceitos relacionados com a geração, transmissão e distribuição, vistos na exposição oral;
Dois conceitos novos relacionados com o assunto da aula.
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Geração de Energia
Os recursos energéticos são abundantes, mas com grande diversidade regional e concentração de pessoas e atividades econômicas em regiões com problemas de suprimento energético. 
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Fontes e Sistemas de Informações Energéticas 
Atlas de Energia Elétrica do Brasil, disponibiliza informações relevantes sobre disponibilidade de recursos energéticos, tecnologias e sistemas de geração, transmissão, distribuição e uso final de eletricidade. Sua consulta é fundamental para a elaboração e execução das políticas relativas ao setor elétrico. 
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Fontes e Sistemas de Informações Energéticas 
São importantes também as informações socioeconômicas e ambientais de interesse do setor.
 O mapeamento sistematizado dessas informações auxilia na identificação, análise e solução de questões relacionadas ao suprimento e/ou à demanda de eletricidade 
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Energia hidráulica
A utilização da energia cinética e potencial das águas.O aproveitamento dessa forma de energia se tornou interessante do ponto de vista econômico pois, com a invenção dos grupos geradores de energia elétrica e a possibilidade do transporte de eletricidade a grandes distâncias, se conseguiu obter um elevado rendimento econômico desse aproveitamento. 
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Energia hidráulica
O aproveitamento da energia hidráulica para geração de energia elétrica é feito por meio do uso de turbinas hidráulicas, devidamente acopladas a um gerador. Com eficiência que pode chegar a 90%, as turbinas hidráulicas são atualmente as formas mais eficientes de conversão de energia primária em energia secundária. 
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Energia hidráulica
No caso de uma barragem, represamos a água de um rio que normalmente desceria montanha abaixo, por causa da gravidade. Podemos usar tubulações que conduzirão a água da barragem até as turbinas
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Energia hidráulica
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Energia hidráulica
Esta produção depende, entre outros fatores, da vazão da água efetivamente usada para produzir a energia mecânica que acionará o gerador elétrico. 
A água é conduzida até a turbina por meio de condutos forçados, túneis e canais.
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Energia hidráulica
A vazão, medida em m³/s, é chamada de vazão turbinável, pois a água correspondente a esta vazão é que aciona a turbina hidráulica que transmitirá a energia mecânica ao eixo acoplado no gerador.
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Energia hidráulica
Potência da turbina pode ser determinada pela formula 
Pt = 1000.Q.H.η / 75
Pt= Potência da turbina em CV
Q= Vazão da água em m³
n= Rendimento hidráulico da ordem de 83%
H= altura entre a tomada de água e a turbina
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Energia hidráulica
A turbina localiza-se em uma casa de força, onde estão os componentes hidráulicos, mecânicos e elétricos, como os canais em espiral (ou outros, dependendo do modelo da turbina), a turbina com suas pás (cujo eixo transmite movimento ao gerador), os reguladores de velocidade, os mancais, o sistema de refrigeração, assim como os dispositivos de vedação e drenagem.
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Energia hidráulica
A produção depende, entre outros fatores, da vazão da água efetivamente usada para produzir a energia mecânica que acionará o gerador elétrico. 
A vazão, medida em m³/s, é chamada de vazão turbinável, pois a água correspondente a esta vazão é que aciona a turbina hidráulica que transmitirá a energia mecânica ao eixo acoplado no gerador.
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Energia hidráulica
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Geração de Energia hidráulica
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Usina Hidrelétrica de Itaipu Binacional
Potência instalada de 12.600 MW.
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Usina Hidrelétrica de Belomonte
Potência Instalada 11233 MW 
18 turbinas tipo Francis
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=U6VNKvL1cMQ#!
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Energia hidráulica
São utilizados geradores síncronos, de corrente alternada, com freqüência de 60 Hz. Os reguladores de tensão controlam a tensão nos terminais do gerador, e os reguladores de velocidade, controlam a válvula de entrada de água da turbina.
http://www.youtube.com/watch?v=GtJVxVU17Xs
https://www.youtube.com/watch?v=9lX-71NXnwA 
Eletricidade Aplicada
Geração, Transmissão e Distribuição
FONTE: GTD – Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica , Apostila da Universidade Federal do Ceará (2009)
O objetivo de um sistema elétrico de potência (SEP) é gerar, transmitir e distribuir energia elétrica atendendo a padrões de confiabilidade, disponibilidade, qualidade, segurança e custos, com o mínimo impacto ambiental e o máximo de segurança pessoal.
Confiabilidade indica a probabilidade de componentes, partes e sistemas realizarem suas funções por um dado período de tempo sem falha.
Disponibilidade indica a probabilidade do sistema estar operando adequadamente quando requisitado para uso. 
Eletricidade Aplicada
Geração, Transmissão e Distribuição
FONTE: Internet
Eletricidade Aplicada
Geração,
Transmissão e Distribuição
FONTE: GTD – Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica , Apostila da Universidade Federal do Ceará (2009)
Eletricidade Aplicada
Geração, Transmissão e Distribuição
FONTE: GTD – Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica , Apostila da Universidade Federal do Ceará (2009)
Consumidores de BT
Eletricidade Aplicada
Geração de Energia Elétrica
FONTE: GTD – Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica , Apostila da Universidade Federal do Ceará (2009)
A maior parte da capacidade instalada é composta por usinas hidrelétricas, construídas em bacias hidrográficas em regiões de maior atratividade econômica, particularmente nos rios Tocantins, Paranaíba, São Francisco, Grande, Paraná, Tietê, Paranapanema, Iguaçu, Uruguai e Jacuí.
A maioria das grandes centrais hidrelétricas brasileiras está localizada na Bacia do rio Paraná, notadamente nas sub-bacias do Paranaíba, Grande e Iguaçu. Entre as demais, destacam-se Tucuruí, no Rio Tocantins, e Sobradinho, Paulo Afonso e Xingó, no Rio São Francisco.
Eletricidade Aplicada
Geração de Energia Elétrica
FONTE: Agência Nacional de Águas (ANA) – 2014 - http://www.terrabrasilis.org.br/ecotecadigital/images/abook/capa/1sem2015/Abril/Abril.15.49.cap.jpg
Eletricidade Aplicada
Geração de Energia Elétrica
FONTE: Atlas de Energia Elétrica do Brasil, ANEEL (2005)
Eletricidade Aplicada
Geração de Energia Elétrica
FONTE: Atlas de Energia Elétrica do Brasil, ANEEL (2005)
Itaipu – Rio Paraná – Foz do Iguaçu (PR) 20 x 700 MW = 14.000 MW
Jupiá – Rio Paraná – Três Lagoas (MS) 14 Máquinas - 1.551 MW
Eletricidade Aplicada
Geração de Energia Elétrica
FONTE: Internet COPEL – www.copel.com
Foz do Areia – Rio Iguaçu - Pinhão (PR)
4 x 419 MW = 1.676 MW 
Segredo – Rio Iguaçu – Nova Iguaçu (PR)
4 X 315 MW - 1.260 MW
Eletricidade Aplicada
Geração de Energia Elétrica
FONTE: Internet - http://www.infoescola.com
Eletricidade Aplicada
Geração de Energia Elétrica - Térmica
FONTE: Internet COPEL – www.copel.com
Araucária – Gás Natural – 469 MW 
Figueira – Carvão – 20 MW 
Eletricidade Aplicada
Geração de Energia Elétrica - Nuclear
FONTE: Internet Eletronuclear - http://www.eletronuclear.gov.br
Angra II – Urânio – 1.405 MW 
Eletricidade Aplicada
Geração de Energia Elétrica - Eólica
FONTE: Internet - http://www.brasil.gov.br/infraestrutura/2016/01/brasil-e-um-dos-principais-geradores-de-energia-eolica-do-mundo
Estimativa é de que a capacidade instalada eólica chegue a 24.000 MW em 2024, particularmente no Nordeste. Atualmente tem-se 2.686 MW instalados.
Eletricidade Aplicada
Geração de Energia Elétrica - Solar
FONTE: Internet - Google
Solar Térmica – Califórnia (USA) – 392 MW (3 torres de 350 mil espelhos) 
Solar Fotovoltaica – Califórnia (USA) – 550 MW (9 milhões de módulos solares)
Eletricidade Aplicada
Geração Distribuída (próxima ao ponto de consumo) 
FONTE: ANEEL
Eletricidade Aplicada
Distribuição de Energia Elétrica
FONTE: GTD – Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica , Apostila da Universidade Federal do Ceará (2009)
As redes de distribuição alimentam consumidores industriais de médio e pequeno porte, consumidores comerciais e de serviços e consumidores residenciais.
Os níveis de tensão de distribuição são assim classificados (Prodist): 
Alta tensão (AT): V ≥ 69 kV e V < 230 kV. 
Média tensão (MT): V > 1 kV e V < 69 kV. 
Baixa tensão (BT): V ≤ 1 kV. 
No Paraná, os alimentadores operam em geral com 13,8 kV (urbanos) e 34,5 kV (rurais). Consumidores de baixa tensão são alimentados em 220 / 127 V.
Eletricidade Aplicada
Transmissão de Energia Elétrica
FONTE: GTD – Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica , Apostila da Universidade Federal do Ceará (2009)
As linhas de transmissão no Brasil costumam ser extensas, porque as grandes usinas hidrelétricas geralmente estão situadas a distâncias consideráveis dos centros consumidores de energia. Hoje o país está quase totalmente interligado, de norte a sul. 
O sistema interligado nacional (SIN) permite que as diferentes regiões permutem energia entre si. Como o regime de chuvas é diferente nas regiões sul, sudeste, norte e nordeste, as linhas de transmissão de mais alta tensão (500 kV ou 750 kV) possibilitam que as regiões com produção insuficiente sejam abastecidas por centros de geração em situação favorável. 
Eletricidade Aplicada
Transmissão de Energia Elétrica
FONTE: Internet - http://www.infoescola.com
Eletricidade Aplicada
Transmissão de Energia Elétrica
FONTE: Própria
LT Itaipu – Tijuco Preto (SP) – 900 km – 765 kV
Eletricidade Aplicada
Transmissão de Energia Elétrica
FONTE: Própria 
Cruzamento de LT 765 kV (Furnas) e LT 230 kV (Copel)
Eletricidade Aplicada
Transmissão de Energia Elétrica
FONTE: GTD – Geração, Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica , Apostila da Universidade Federal do Ceará (2009)
Eletricidade Aplicada
Transmissão de Energia Elétrica
FONTE: COPEL
Subestação Pilarzinho – 230 kV - COPEL
Eletricidade Aplicada
Transmissão de Energia Elétrica
FONTE: Internet
Transformador de Potência – 550 kV – 69 kV
Eletricidade Aplicada
Distribuição de Energia Elétrica
FONTE: Própria
Rede de distribuição urbana – 13,8 kV - Apucarana
Eletricidade Aplicada
Distribuição de Energia Elétrica
FONTE: Própria
Transformador de Distribuição 13,8 kV – 220/127 V – 75 kVA
Eletricidade Aplicada
Distribuição de Energia Elétrica
FONTE: Própria
Rede de distribuição urbana – Ponto de Alimentação de Consumidor BT
Eletricidade Aplicada
Distribuição de Energia Elétrica
FONTE: Própria
Rede de distribuição rural – 13,8 kV - Guaraniaçu