Instalações elétricas módulo 1 2018.2

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Engenharia Civil Prof. DAEME GONÇALVES 
 
Instalações Elétricas 
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Capítulo 
 
PROF. DAEME GONÇALVES 
INSTALAÇÕES 
ELÉTRICAS 
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1 – A Eletricidade e o Magnetismo 
 
 
Muito tempo se passou sem grandes avanços no estudo da eletricidade. Novas descobertas surgiram a partir das pesquisas realiza-
das pelo italiano G. Gardano, que, em 1550, contribuiu para uma distinção clara entre eletricidade e magnetismo. 
Depois de Gardano, William Gilbert, em 1600, após realizar estudos sistemáticos sobre o magnetismo e a eletricidade, enfatizou a diferença 
entre os efeitos do âmbar e do ímã. Assim, os fenômenos que ficariam conhecidos como elétricos (relacionados ao âmbar) e os conhecidos 
como magnéticos (relacionados ao ímã) passaram a ser estudados de forma distinta, praticamente sem qualquer ligação. 
 
 Essa situação persistiu durante muito tempo e alguns nomes se destacaram em pesquisas sobre a eletricidade, porém, nenhum 
deles conseguiu estabelecer - ou procurava estabelecer - uma ligação entre fenômenos elétricos e magnéticos. 
Tal situação começou a ser modificada quando o professor e pesquisador Hans Christian Öersted (1777-1851), nascido na Dinamarca, reali-
zou a experiência que representa um marco no estudo da eletricidade e do magnetismo. 
Durante uma de suas aulas na Universidade de Copenhague, em 1820, Öersted - que havia estudado química, física e filosofia - procurava 
demonstrar o aquecimento de um fio durante a passagem de uma corrente elétrica (um fenômeno que viria a ser conhecido como Efeito 
Joule). Próximo ao fio do experimento estava uma bússola, que é constituída de uma pequena agulha imantada, ou seja, um pequeno ímã 
que aponta, aproximadamente, para a direção Norte-Sul da Terra. 
 
 Como a bússola é um ímã alinhado ao campo magnético da Terra, apenas a presença de outro 
campo magnético mais intenso poderia provocar uma mudança em sua orientação, sem que houvesse conta-
to direto - e foi exatamente isso que ocorreu durante o experimento de Öersted. Quando Öersted permitiu a 
passagem de uma corrente elétrica pelo fio, ao conectá-lo a uma pequena fonte de energia, a agulha da 
bússola defletiu, ou seja, desviou de sua posição natural. A mudança repentina da posição da agulha da 
bússola só poderia ser explicada pela presença de um novo campo magnético. Ora, uma agulha magnética, 
suspensa pelo centro de gravidade, só entra em movimento quando está em um campo magnético. O deslo-
camento da agulha só se explica pela formação de um campo magnético em torno do condutor percorrido 
por corrente elétrica. Foi essa a primeira vez que se observou o aparecimento de um campo magnético 
juntamente com uma corrente elétrica. 
 
http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/campo_corrente/exper_oersted/ 
 
 
 
2 – Lei da Indução de Faraday 
 
 
Uma das descobertas mais importantes do que conhecemos hoje como eletromagnetismo foi feita pelo inglês Michael Faraday em 1831. 
Quando Faraday aproximou dois circuitos elétricos, percebeu que no momento em que um deles era ligado ou desligado, aparecia por um 
instante de tempo uma corrente no outro circuito. Percebeu também que o sentido da corrente era diferente se o circuito estava sendo 
ligado ou desligado. 
Para confirmar que era um efeito magnético, ele aproximou um ímã, e também observou o aparecimento de corrente. Essa corrente só se 
mantinha enquanto o ímã estava em movimento, e tinha sentido contrário dependendo se o ímã se aproximava ou se afastava. Ele também 
manteve o ímã fixo e movimentou o circuito, obtendo os mesmos resultados. A conclusão de Faraday é que a variação do fluxo magnético 
que atravessa o circuito produz uma tensão elétrica, que dá origem a corrente, chamada de corrente induzida. Essa forma de pensar só seria 
aceita e usada de forma sistemática pelos cientistas após sua morte. 
De acordo com a lei de Faraday, a força eletromotriz (fem) induzida sobre o circuito é igual a taxa de variação do fluxo magnético. A forma 
matemática da lei da indução foi dada em 1845 pelo físico alemão Franz Ernst Neumann: 
 
𝜀 = − 
𝑑∅
𝑑𝑡
 
 
 
 
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http://cientificamentefalando-margarida.blogspot.com.br/2011/06/correntes-induzidas.html 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 – Como a Energia Elétrica é gerada no Brasil 
 
O primeiro passo para produzir energia elétrica é obter a força necessária para girar as turbinas das usinas de eletricidade. Gigan-
tescos sistemas de hélices, elas movem geradores que transformam a energia mecânica (movimento) em energia elétrica. Essa força pode 
ser obtida de diversas fontes de energia primária. No Brasil, a energia elétrica vem, em primeiro lugar, de usinas hidrelétricas; depois, 
de termelétricas; e, por último, de usinas nucleares. 
 
 
 Energia Hidrelétrica 
 
 Em paises como o Brasil, que possui muitos rios com 
grandes desníveis, uma das soluções mais econômicas para fazer 
girar turbinas é aproveitar a força das águas, construindo usinas 
hidrelétricas. Em uma usina desse tipo, uma barragem, também 
conhecida como represa, controla as águas do rio. No interior da 
barragem, são instalados grandes tubos inclinados, geralmente 
chamados de aquedutos, que abrigam as turbinas. A água desce 
pelos tubos e faz girar o sistema de hélices, movimentando o eixo 
dos geradores que produzem a energia elétrica. Perto dos gerado-
res são instalados os transformadores, equipamentos que acumu-
lam e enviam a energia elétrica para os cabos das linhas de trans-
missão. Depois de movimentar as turbinas, as águas voltam para o 
leito do rio sem sofrer nenhum tipo de degeneração. É por isso que 
a energia hidrelétrica é considerada uma fonte limpa, além de 
ser renovável. No Brasil, a maior quantidade de energia elétrica 
produzida provém de usinas hidrelétricas. 
 
 
 Construída e administrada por Brasil e Paraguai, Itaipu, no rio Paraná, é a segunda maior hidrelétrica do mundo em potência insta-
lada, com 14 mil megawatts de capacidade de geração, atrás apenas de Três Gargantas, na China. A Eletrobrás detém metade de Itaipu em 
nome do governo brasileiro, além de ser dona, por meio de suas empresas, de algumas das principais hidrelétricas em operação no país, 
como Tucuruí, no rio Tocantins, e Xingó e as usinas do Complexo Paulo Afonso, no rio São Francisco. 
 
 
 Energia Termelétrica 
 
 Em regiões com poucos recursos hidrográficos, mas com boas reservas de óleo, carvão ou gás, é possível girar as hélices das turbi-
nas com a força do vapor resultante da queima desses combustíveis. Para isso, são construídas usinas termelétricas. A maioria das usinas 
termelétricas usa fontes primárias consideradas não renováveis, mas em alguns lugares do Brasil já é possível gerar energia queimando com-
bustíveis alternativos, como a biomassa. Usinas termelétricas produzem energia a partir da queima de carvão, óleo combustível e gás natural 
em uma caldeira, ou pela fissão de material radioativo (como o urânio). 
 
 
 
Usina Hidrelétrica de Itaipu no Rio Paraná na fronteira com Paraguai. 
 O sentido da corrente muda quando muda o sentido do movimento do ímã. 
 Quanto maior é a rapidez do movimento do indutor relativamente ao induzido ou 
vice-versa, maior é a intensidade da corrente induzida. 
 
 
 
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 O calor gerado a partir destes elementos transforma em vapor a água presente em tubos localizados nas paredes da caldeira. Ta l 
vapor, em condições dealta pressão, faz girar uma turbina, que aciona o gerador elétrico. Deste, a energia é conduzida até um transforma-
dor para ser distribuída para consumo, enquanto a água é resfriada em um condensador e redirecionada aos tubos da caldeira, para repetir o 
ciclo. 
 
 Pouco mais de 60% da energia do mundo é produzida neste tipo de usina que, por aquecer água de rios ou mares para o resfria-
mento de turbinas e água, além de eliminar dióxido de carbono, gera impactos ambientais consideráveis. 
 
 Entretanto, apesar de não ser consenso, acredita-se que hidrelétricas causam impactos bem maiores, por desmatar e alagar uma 
área muito grande, e também liberar gases do efeito estufa. Além disso, termelétricas podem usufruir do gás natural, ou mesmo subprodu-
tos como a palha de arroz, como fonte de calor. Disponibilizados de forma relativamente simples a partir de grandes indústrias, l ixões e 
aterros sanitários, estes evitam o uso de derivados do petróleo e são menos poluentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Energia Nuclear 
 
 Na natureza, algumas substâncias, como o urânio, têm núcleos 
atômicos extremamente pesados e instáveis, que podem ser divididos em 
partículas menores se forem bombardeados por nêutrons. Os nêutrons, 
ao atingir um núcleo de urânio, provocam sua quebra em dois núcleos 
menores e a liberação de mais nêutrons, que, por sua vez, irão atingir 
outros núcleos de urânio e provocar novas quebras. Essa é uma reação 
em cadeia. No momento em que são divididos, os núcleos emitem calor 
na forma de radiação. 
 
 A velocidade de uma reação em cadeia pode ser de dois tipos: 
não controlada e controlada. No primeiro caso, a reação ocorre muito 
rapidamente (em menos de 1 segundo), liberando enorme quantidade de 
energia. É o que acontece, por exemplo, na explosão da bomba atômica. 
No segundo caso, a reação é controlada pelos chamados reatores de 
fissão nuclear, permitindo que a energia liberada seja aproveitada e 
evitando explosões. 
 
As usinas nucleares brasileiras em operação – Angra 1 e Angra 2 – estão localizadas na Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto, que fica em 
Angra dos Reis, no Rio de Janeiro, e pertence à Eletrobrás Eletronuclear. 
 
 
 
 Energia Eólica 
 
 Assim como a energia hidráulica, a energia eólica é utilizada há milha-
res de anos com as mesmas finalidades, a saber: bombeamento de água, moa-
gem de grãos e outras aplicações que envolvem energia mecânica. Para a gera-
ção de eletricidade, as primeiras tentativas surgiram no final do século XIX, mas 
somente um século depois, com a crise internacional do petróleo (década de 
1970), é que houve interesse e investimentos suficientes para viabilizar o desen-
volvimento e aplicação de equipamentos em escala comercial. 
 
 
 
Usina Nuclear em operação Angra 1 e Angra 2 – Rio de Janeiro. 
 
 
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 A primeira turbina eólica comercial ligada à rede elétrica pública foi instalada em 1976, na Dinamarca. Atualmente, existem mais de 
30 mil turbinas eólicas em operação no mundo. Em 1991, a Associação Europeia de Energia Eólica estabeleceu como metas a instalação de 
4.000 MW de energia eólica na Europa até o ano 2000 e 11.500 MW até o ano 2005. Essas e outras metas estão sendo cumpridas muito 
antes do esperado (4.000 MW em 1996, 11.500 MW em 2001). As metas atuais são de 40.000 MW na Europa até 2010. Nos Estados Unidos, 
o parque eólico existente é da ordem de 4.600 MW instalados e com um crescimento anual em torno de 10%. Estima-se que em 2020 o 
mundo terá 12% da energia gerada pelo vento, com uma capacidade instalada demais de 1.200 GW. 
 
(WINDPOWER; EWEA; GREENPEACE, 2003; WIND FORCE, 2003). 
 
 Para que a energia eólica seja considerada tecnicamente aproveitável, é necessário que sua densidade seja maior ou igual a 500 
W/m
2
, a uma altura de 50 m, o que requer uma velocidade mínima do vento de 7 a 8 m/s (GRUBB; MEYER, 1993). Segundo a Organização 
Mundial de Meteorologia, em apenas 13% da superfície terrestre o vento apresenta velocidade média igual ou superior a 7 m/s, a uma altura 
de 50 m. Essa proporção varia muito entre regiões e continentes, chegando a 32% na Europa Ocidental. Mesmo assim, estima-se que o po-
tencial eólico bruto mundial seja da ordem de 500.000 TWh por ano. Devido, porém, a restrições socioambientais, existência de áreas den-
samente povoadas e/ou industrializadas e outras restrições naturais, como regiões muito montanhosas, por exemplo, apenas 53.000 TWh 
(cerca de 10%) são considerados tecnicamente aproveitáveis. Ainda assim, esse potencial líquido corresponde a cerca de quatro vezes o 
consumo mundial de eletricidade. 
 
 Embora ainda haja divergências entre especialistas e instituições na estimativa do potencial eólico brasileiro, vários estudos indi-
cam valores extremamente consideráveis. Até poucos anos, as estimativas eram da ordem de 20.000 MW. Hoje a maioria dos estudos indica 
valores maiores que 60.000 MW. Essas divergências decorrem principalmente da falta de informações (dados de superfície) e das diferentes 
metodologias empregadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Energia Solar 
 
 O governado de Pernambuco lança o programa "PE Solar", que visa estimular a mini geração de energia solar para micro, pequenas 
e médias empresas pernambucanas. 
 Estão aptas a participar do programa empresas que planejem produzir até 1.000 quilowatts (kW). A energia produzida é automati-
camente consumida e o excedente será jogado na rede elétrica da distribuidora local, a Companhia Energética de Pernambuco (Celpe), e, por 
meio de um sistema de compensação, irá gerar um crédito a ser abatido na conta dentro de um prazo de até 36 meses. 
 
 
O custo de um sistema de energia solar fotovoltaico depende principalmente do tamanho e da complexidade da instalação. 
 
 A grande variação de preço entre os fornecedores é relacionada à qualidade dos componentes utilizados, o tamanho da empresa 
(empresas maiores tem mais poder de compra e compram mais barato) e a complexidade da instalação. 
 
 
 
 
BNDES libera R$ 6,6 bilhões para energia eólica em Pernambuco e mais 3 Estados 
 
O Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) liberou R$ 6,6 bilhões para projetos de 
geração de energia eólica (dos ventos) em 2014, correspondendo a 2.585,8 megawatts (MW) de potência 
instalada. Em relação ao total aprovado em 2013(R$ 3,6 bilhões), o aumento alcançou 83,3%. 
 
O governador Paulo Câmara recebe, nesta quarta-feira (8), o presidente da Casa dos Ventos, Mário Araripe, e executivos 
do grupo que investirá R$ 6 bilhões em parques eólicos em Pernambuco nos próximos anos. 
 
Há cerca de um mês, o governador Paulo Câmara visitou o empreendimento da Casa dos Ventos em Marcolândia, no Piauí, 
durante o primeiro ciclo do seminário Todos Por Pernambuco. 
 
A Casa dos Ventos investe no Complexo Eólico Caetés da Casa dos Ventos, no Agreste, com capacidade prevista para aten-
der 1,3 milhão de residências. O Complexo do Agreste está dividido entre os municípios de Paranatama, Caetés e Pedra. 
 
O empreendimento será implantado em três etapas. No final, serão sete parques ao todo – Santa Brígida I a VII -, que terão 
a capacidade instalada para gerar 600 megawatts (MW). Isso significa, em média, 25% de toda a energia consumida no 
Estado. 
 
Blog de Jamildo 08/04/2015 
 
 
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Em Minas Gerais a energia residencial que você compra da rede esta custando hoje R$ 0,8/kWh (apx)... Ou seja, a energia solar é 
mais barata que a energia da rede elétrica. 
 
Não só em MG, mas em todos os estados Brasileiros, a Energia Solar Fotovoltaica é maisbarata que a energia residencial das distri-
buidoras que hoje esta em torno de R$ 0,55/kWh. 
 
Energia Solar Fotovoltaica X Comprar um Carro 
 
 O CARRO: Vamos assumir que você pretende comprar um carro 0 Km de R$ 60.000,00. Você vai ter um custo no primeiro ano (sem 
contabilizar o gasto com gasolina) de aproximadamente: 
R$ 1800 (IPVA) 
R$ 2000 (Seguro) 
R$ 700 (primeira revisão) 
R$ 8.000 (depreciação) 
Total de custo no primeiro ano de R$ 12.500 
 
 A ENERGIA SOLAR: Você investe R$30.000 em um sistema fotovoltaico de 3.75 kWp (apx). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Energia Solar Valoriza a Sua Casa 
É fato uma casa com energia solar vale mais do que outra sem. O que você prefere uma casa onde você paga a conta de luz ou uma casa que 
gera a sua própria energia? 
A Energia Solar é Mais Barata Que a Energia que Você Compra da Rede 
Isso é fato. Se você pegar todo o custo de investimento em energia solar somar isso com a manutenção mínima que terá ao longo de 25 anos 
e dividir esse valor pela energia gerada pelo sistema fotovoltaico o preço que você pagou pela energia solar é mais barato que o da rede 
elétrica: 
 
Sistema de Energia Solar Fotovoltaica de 3.75 kWp em MG: 
 
Investimento R$ 30.000 
Manutenção 25 anos R$ 6.000 
Custo Total R$ 36.000 
 
Energia Gerada em 25 anos = 130.000 kWh (apx) 
 
Cálculo: Custo total (Investimento + manutenção) divido pela energia gerada é igual ao preço da energia: 
 
 36.000 / 130.000 = R$0,27/kWh 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Economia no Primeiro ano R$ 3.000 
Gasto com manutenção no primeiro ano R$ 0 
Total de ganho: R$ 3.000 
Ou seja, se você valoriza o seu dinheiro e esta pensando em comprar um carro novo, deveria 
comprar um carro de R$30.000 e investir os outros R$ 30.000 em um sistema fotovoltaico. 
http://www.portalsolar.com.br/quanto-custa-a-energia-solar-fotovoltaica.html 
 
 
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Qual impacto ambiental da instalação de uma hidrelétrica? 
 
É um estrago e tanto. Na área que recebe o grande lago que serve de reservatório da hidrelétrica, a natureza se transforma: o clima 
muda, espécies de peixes desaparecem, animais fogem para refúgios secos, árvores viram madeira podre debaixo da inundação... E isso fora 
o impacto social: milhares de pessoas deixam suas casas e têm de recomeçar sua vida do zero num outro lugar. No Brasil, 33 mil desabriga-
dos estão nessa situação, e criaram até uma organização, o Movimento dos Atingidos por Barragens (MAB). Pode parecer uma catástrofe, 
mas, comparando com outros tipos de geração de energia, a hidrelétrica até que não é ruim. Quando consideramos os riscos ambientais, as 
usinas nucleares são mais perigosas. E, se pensarmos no clima global, as termoelétricas - que funcionam queimando gás ou carvão - são as 
piores, pois lançam gases na atmosfera que contribuem para o efeito estufa. A verdade é que não existe nenhuma forma de geração de 
energia 100% limpa. "Toda extração de energia da natureza traz algum impacto. Mesmo a energia eólica (que usa a força do vento), que até 
parece inofensiva, é problemática. Quem vive embaixo das enormes hélices que geram energia sofre com o barulho, a vibração e a poluição 
visual, além de o sistema perturbar o fluxo migratório de aves, como acontece na Espanha", afirma o engenheiro Gilberto Jannuzzi, da Uni-
versidade Estadual de Campinas (Unicamp). Outro problema das fontes alternativas é o aspecto econômico: a energia solar, por exemplo, é 
bem menos impactante que a hidrelétrica, mas custa dez vezes mais e não consegue alimentar o gasto elevado das grandes cidades. Por 
causa disso, os ambientalistas defendem a bandeira da redução do consumo. Pelas contas do educador ambiental Sérgio Dialetachi, coorde-
nador da campanha de energia do Greenpeace, daria para economizar 40% da energia produzida no país com três medidas. Primeiro, insta-
lando turbinas mais eficientes nas usinas antigas. Segundo, modernizando as linhas de transmissão e combatendo o roubo de energia. Ter-
ceiro, retornando ao comportamento da época do racionamento, em 2001, com equipamentos e hábitos menos gastadores. Tudo isso evita-
ria que novas hidrelétricas precisassem ser construídas, protegendo um pouco mais nosso planeta. 
 
http://mundoestranho.abril.com.br/materia/qual-o-impacto-ambiental-da-instalacao-de-uma-hidreletrica 
 
 
 
4 – Como a energia elétrica é transmitida no Brasil 
 
 
 
As usinas de energia elétrica são, geralmente, construídas 
longe dos centros consumidores (cidades e indústrias) e é 
por isso que a eletricidade produzida pelos geradores tem 
de viajar por longas distâncias, em um complexo sistema de 
transmissão. 
 
 
Ao sair dos geradores, a eletricidade começa a ser trans-
portada através de cabos aéreos, revestidos por camadas 
isolantes e fixados em grandes torres de metal. Chamamos 
esse conjunto de cabos e torres de rede de transmissão. 
Outros elementos importantes das redes de transmissão 
são os isolantes de vidro ou porcelana, que sustentam os 
cabos e impedem descargas elétricas durante o trajeto. 
 
 
No caminho, a eletricidade passa por diversas subestações, 
onde aparelhos transformadores aumentam ou diminuem 
sua voltagem, alterando o que chamamos de tensão elétri-
ca. No início do percurso, os transformadores elevam a 
tensão, evitando a perda excessiva de energia. Quando a 
eletricidade chega perto dos centros de consumo, 
as subestações diminuem a tensão elétrica, para que ela 
possa chegar às residências, empresas e indústrias. 
 
 
 A partir daí, os cabos prosseguem por via aérea ou subterrânea, formando as redes de distribuição. Depois de percorrer o longo 
caminho entre as usinas e os centros consumidores nas redes de transmissão, a energia elétrica chega às subestações que abaixam a sua 
tensão, para que possa ser iniciado o processo de distribuição. Entretanto, apesar de mais baixa, a tensão ainda não é adequada para o 
consumo imediato, por isso, transformadores menores são instalados nos postes de rua. Eles reduzem ainda mais a voltagem da energia que 
vai diretamente para as residências, o comércio, as empresas e indústrias. 
 
 
 
 
 
http://engenharianodiaadia.blogspot.com.br/2012/02 
 
 
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Como sabemos, a tensão de trabalho dessas linhas de transmissão é muito alta, sendo assim, elas precisam ser bem isoladas, a fim de 
que não ocorram curtos-circuitos ou até mesmo descargas elétricas entre o solo e as linhas. Por esse motivo, vemos que as torres de 
sustentação dos fios são bastante altas e largas. Já os fios devem ser presos a isoladores (de vidro ou porcelana) bem longos, como 
mostra a figura ao lado. Geralmente esses isoladores possuem um formato de “sanfona” com a finalidade de aumentar o caminho e létri-
co entre suas extremidades. Dessa forma, a sujeira (que pode se depositar) e a água da chuva não produzem um caminho de baixa resis-
tência, o que poderia provocar descargas elétricas entre o fio de alta tensão e a torre que está aterrada. 
Podemos calcular a perda de energia elétrica através da potência dissipada 
nos fios pela seguinte expressão: P = R.i2 
 
Como P = R.i
2
, temos que: para que possamos ter uma menor perda de 
energia através da dissipação nos fios, devemos manter a corrente elétrica e 
a resistência dos fios bem pequenas. Devemos também nos atentar ao fato 
de que a resistência elétrica dos fios é proporcional ao seu comprimento e 
inversamente proporcional à área de sua seção reta. Sendo assim, fios mais 
grossos poderiam ser utilizados para diminuir a perda de energia, fato esse 
que não ocorre em razão do alto custo e também pela grande quantidade de 
material que seria utilizado. 
Na expressão acimatemos que R é a resistência elétrica do próprio fio e i é a corrente elétrica que passa por ele. De acordo com a 
expressão, temos que quanto maior for o valor da corrente elétrica que queremos transportar, maior será a perda de energia através 
da dissipação de energia nos fios. Lembrando a fórmula de potência elétrica P = V.i, como precisamos de uma corrente baixa, mas que-
remos manter a mesma potência, o segredo é aumentar a tensão para compensar a redução de corrente elétrica. Por isso, é mais van-
tajoso transportar em tensões muito altas, com correntes mais baixas. Como as linhas de transmissão da usina hidrelétrica de Itaipu, as 
linhas de transmissão podem operar com voltagens de até 750 kV. 
 
As empresas responsáveis pela distribuição também instalam em cada local de 
consumo um pequeno aparelho que consegue medir a quantidade de energia 
por eles utilizada. A medição é feita por hora e chamamos de horário de pico o 
momento em que uma localidade utiliza maior quantidade de energia elétrica. 
 
 
Nos centros urbanos, o horário de pico se dá por volta das 18 horas, quando 
escurece e, normalmente, as pessoas chegam do trabalho acendendo as luzes, 
ligando os condicionadores de ar e a televisão e tomando banho com a água 
aquecida por chuveiros elétricos. Podemos observar que o consumo de eletri-
cidade varia de acordo com a estação do ano e com a região do país, depen-
dendo do nível de luminosidade e do clima, entre outros fatores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Vejamos um exemplo: Deseja-se transmitir 500MW de potência com FP de 0,85 por meio de uma LT trifásica com condutores de alumínio 
desde a usina hidrelétrica (tensão do gerador de 13,8 kV) até um centro de consumo situado a 100 km de distância. 
 
 O cabo para conduzir a energia em questão sob tensão de 13,8 kV deverá ter diâmetro de 13 cm 
 Mas sob tensão de 138 kV deverá ter diâmetro de 1,3 cm. 
 
Por isso as linhas de transmissão da usina até os centros consumidores 'funcionam' sob altas tensões. 
 
Isoladores de vidro usados para isolar circuitos de alta tensão. 
 
 
 
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0,00% 20,00% 40,00% 60,00% 80,00%
Hidráulica 69,76%
Termica 27,12 %
Nulear 1,68 %
Eólica 1,44 %
Matriz Elétrica Brasileira (%) 
 
Por que temos duas tensões no Brasil? 
Porque a rede elétrica do país foi implantada por empresas diferentes sem um padrão comum. Quando essa instalação ocorreu, lá no início 
do século 20, as companhias contratadas para o serviço eram estrangeiras e não tinham um modelo a seguir. Assim, as voltagens foram 
determinadas por dois fatores: o local de origem da empresa e uma análise de custo que levava em conta a quantidade de pessoas e o di-
nheiro que seria gasto no material e na instalação. Na região Sudeste, por exemplo, empresas canadenses optaram por estabelecer a volta-
gem de 110 volts, enquanto as primeiras concessionárias de energia que atuaram na região Nordeste optaram pela rede elétrica de 220 
volts. Depois de implantada, a rede de energia elétrica no Brasil nunca foi padronizada, porque o custo seria altíssimo. 
Fontes: Atlas da Energia Elétrica no Brasil e site Energias do Brasil 
http://mundoestranho.abril.com.br/materia/por-que-temos-duas-voltagens-no-brasil 
 
 
5 – Matriz Energética 
 
 
O Brasil conta com mais de mil usinas hidrelétricas espalhadas 
pelo território nacional, que juntas produzem 65% da energia 
do país. Um contraste em relação ao que acontece no mundo. 
As fontes renováveis participam em média com apenas 13% da 
matriz energética dos países industrializados. O percentual cai 
para 6% entre as nações em desenvolvimento. 
 
A opção brasileira pelo modelo hidrelétrico se deve à existência 
de grandes rios de planalto, que são alimentados por chuvas 
tropicais abundantes e constituem uma das maiores reservas de 
água doce do mundo. Além disso, a energia hidrelétrica é, em 
geral, mais barata no aspecto operacional e emite menos CO2 
que as termelétricas. 
 
Porém, os aproveitamentos hidráulicos para grandes e médias 
usinas sofrem impactos significativos nos custos de transmissão 
por estarem localizados cada vez mais distantes dos grandes 
centros. Além disso, devido aos impactos socioambientais, as 
usinas hidrelétricas estão sujeitas a restrições para obter o 
licenciamento. 
 
Em segundo lugar na matriz energética brasileira vêm as usinas termelétricas, que ganharam importância como complementação da matriz 
hidráulica, especialmente a partir do final da década de 90. Há ainda um significativo percentual de energia importada formada, principal-
mente pela energia correspondente à parcela paraguaia gerada em Itaipu. As termelétricas também têm participação considerável na matriz 
energética brasileira, representando 25% da geração. Apesar de tudo isso, 6% da energia elétrica nacional são importados de países da Amé-
rica Latina, principalmente da parcela paraguaia da Usina Hidrelétrica de Itaipu (PR). Atualmente, o Brasil opera 2.700 empreendimentos de 
geração de energia, com capacidade instalada total de 128 mil kW. Nos próximos anos, devem ser inauguradas mais de 700 novas geradoras 
em território nacional, com potência outorgada de 48 mil kW. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A matriz energética brasileira, um conjunto de fontes de energia ofertados no pais, é das 
mais limpas do planeta. Quase metade da energia (47%) consumida aqui é renovável, ou 
seja, proveniente de recursos capazes de se refazer em um curto prazo. O número ganha 
destaque quando comparado à matriz energética mundial, que, em 2007, era constituída 
de 82% de combustíveis fósseis - fontes não renováveis. 
 
 
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1 – Potência Elétrica 
 
A potência elétrica é responsável pelas dimensões dos equipamentos. Quanto maior a potência elétrica maior será a capacidade de 
produzir trabalho num determinado tempo. Em um sistema elétrico, existem três potências: Ativa, Reativa e Aparente. 
 
 Potência Ativa 
Potência Ativa, também chamada de potência Real é a potência que realmente produz o trabalho na carga. Recebe como notação a letra P e 
é expressa em Watts (W). 
O cálculo da potência ativa num circuito poderá ser feito das seguintes formas: 
 
 
 POTÊNCIA ELÉTRICA EM CORRENTE CONTÍNUA 
 
 
A Potência Elétrica dos consumidores em corrente contínua é dado através da relação entre a corrente elétrica e a tensão que circula em 
seus terminais. A fórmula é dada pelo produto da tensão e a corrente. 
 
 
𝑃 = 𝑉 . 𝑖 
 
 
 POTÊNCIA ELÉTRICA EM CORRENTE ALTERNADA - MONOFÁSICA 
 
A potência ativa é obtida multiplicando-se a tensão e a corrente cujo resultado é multiplicado pelo fator de potência do equipamento que 
está ligado no circuito. 
 
𝑃 = 𝑉 . 𝑖 . 𝐹𝑃 
 
 
 POTÊNCIA ELÉTRICA EM CORRENTE ALTERNADA - TRIFÁSICA 
 
No cálculo da potência ativa trifásica é levado em conta o rendimento dos motores (%) η: 
 
 
𝑃 = √3 . 𝑉 . 𝑖 . 𝐹𝑃 . η 
 
 
 
 
 Potência Reativa 
 
 É aquela utilizada para produzir os campos elétrico e magnético necessários para o funcionamento dos motores, transformadores, 
geradores, reatores, etc. 
Todo equipamento que possui circuito magnético e funciona em corrente alternada absorve esses dois tipos de energia: Ativa e Reativa. E 
tudo que exige energia reativa elevada causa baixo fator de potência, como: 
 Motores trabalhando em vazio durante grande parte de tempo; 
 Motores superdimensionados para as respectivas cargas; 
 Grandes transformadores alimentando pequenas cargas por muito tempo; 
 Lâmpadas de descargas (de vaporde mercúrio, fluorescente, etc.) sem correção individual do fator de potência; 
 Grande quantidade de motores de pequena potência. 
 POTÊNCIAS ELÉTRICAS Capítulo 
 02 
 
 
 
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1
 
P (kW) 
Q (kVar) 
S (kVA) 
ϕ 
 
Recebe como notação a letra Q e é expressa em var (volt-ampere-reativo). O varímetro é o instrumento utilizado para medir a energia reati-
va. As concessionárias de energia elétrica utilizam o quilovolt-ampère-reativo hora (kvarh) para registrar o consumo de energia reativa do 
consumidor. 
 
 Potência Aparente 
Potência Aparente é o resultado do produto da multiplicação entre a tensão e a corrente. Em circuitos não resistivos em corrente alternada 
esta potência não é real, pois não considera a defasagem que existe entre a corrente e a tensão. Recebe a notação S e é expressa em Volt 
Ampere (VA) 
 
Triangulo das Potências 
 
Vetorialmente, representa-se a energia reativa com uma defasagem de 90° em relação à potência ativa. Significa que atinge valores máximos 
e mínimos com uma defasagem de 90°. O triângulo de potencias caracteriza-se da seguinte forma: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
S -Potência aparente 
Q -Potência reativa - Potência que volta para a linha. 
P - Potência real, ativa, verdadeira (potência disponível para o trabalho) 
 
O fator de Potência é definido como: 
cos 𝜑 =
𝑃
𝑆
 
 
 
O que é FATOR DE POTÊNCIA (FP)? 
 
Fator de potência é a relação entre a energia ativa e a energia total. Esta relação demonstra se a unidade consumidora consome energia 
elétrica adequadamente ou não; pois relaciona o uso eficiente da energia ativa e reativa de uma unidade consumidora, sendo um dos princi-
pais indicadores de eficiência energética. 
 
𝐹𝑃 = 
𝑘𝑊ℎ𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜
√(𝑘𝑊ℎ𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜)2 + (𝑘𝑉𝐴𝑟ℎ𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜)2
 
 
 
fator de potência próximo de 1 (um) indica pouco consumo de energia reativa em relação à energia ativa. Uma vez que a energia ativa é 
aquela que efetivamente produz trabalho, quanto mais próximo da unidade for o fator de potência, maior é a eficiência da instalação elétri-
ca. 
 
 
 
 
 
𝐀𝐜𝐫é𝐬𝐜𝐢𝐦𝐨 = 𝐕𝐚𝐥𝐨𝐫 𝐝𝐚 𝐟𝐚𝐭𝐮𝐫𝐚 . (
𝟎, 𝟗𝟐
𝑭𝑷𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐
− 𝟏) 
 
 
 
 
A legislação (Resolução ANEEL 456/2000) determina que o Fator de Potência deve ser mantido o mais próximo possível 
de 1 (100%), mas permite um valor mínimo de 0,92. Se o Fator de Potência estiver abaixo desse mínimo, a conta de ener-
gia elétrica sofrerá um ajuste em reais, com base no seguinte cálculo: 
 
 
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2
 
 
CÁLCULO DO VALOR DO FATOR DE POTÊNCIA COM MEDIDOR APROPRIADO 
 
A Celpe, preocupada em fornecer energia elétrica com qualidade e atendendo as exigências legais, está iniciando em sua unidade consumi-
dora uma medição específica através da instalação de um medidor apropriado. Por meio deste medidor a Celpe poderá registrar o consumo 
de energia ativa (kWhmedido) e o consumo de energia reativa (kVArhmedido), o que possibilitará calcular o fator de potência da unidade con-
sumidora. Após a instalação do medidor apropriado, para obter uma estimativa do valor do fator de potência, deve-se consultar a leitura 
registrada de consumo ativo e reativo do medidor instalado na sua unidade consumidora. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Observando o medidor acima, temos: Consumo ativo = 136 kWh Consumo reativo = 44 kVArh 
 
 
𝐹𝑃 = 
136
√(136)2 + (44)2
 = 0,95 
 
Através deste simples monitoramento, você, consumidor, poderá acompanhar a evolução valor do fator de potência da sua unidade consu-
midora, o qual o possibilitará acompanhar e adotar medidas corretivas para a devida adequação, quando necessário. 
Para o exemplo acima, o fator de potência calculado foi acima de 0,92, o que demonstra que a unidade consumidora está utilizando a ener-
gia de forma eficiente. 
VALOR DO FATOR DE POTÊNCIA INFORMADO NA CONTA DE ENERGIA ELÉTRICA 
Na sua conta de energia, no quadro demonstrativo de consumo, encontram-se os valores de consumo referentes ao consumo ativo 
(CAT - kWhmedido) e reativo (CRT - kVArhmedido). Com estas informações você poderá conferir o fator de potência informado na sua conta. 
DESCRIÇÃO DA NOTA FISCAL 
 Tipo da 
Função 
Quantidade Preço (R$) Valor (R$) Histórico do consumo 
Consumo Ativo (kWh) CAT 175,00000000 0,49951546 87,41 
Consumo Reativo Excedente (kVARh) CRT 421,30000000 0,21329628 89,86 
Contribuição de iluminação pública 9,49 
 
 
 
 
 
 
 
 
TOTAL DA FATURA 186,76 
Informações sobre a conta de energia 
 
O cliente é compensado quando há violação na continuidade individual ou do nível de tensão de fornecimento. 
Pagamento em atraso gera Multa 2% (Res 414/ANEEL-09/09/10) e Juros 1% a.m. (Lei 10.438.26/04/02), no próximo mês. 
Fator de Potência Médio = 0,27 
 
 
(A unidade de medida no medidor está em kWh, então 
temos o valor da potência ativa) 
(A unidade de medida no medidor está em kVArh, então 
temos o valor da potência reativa) 
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100
150
200
250
 
 
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Um baixo Fator de Potência indica que a energia está sendo mal aproveitada pela sua empresa. 
Nesse caso, podem ocorrer as seguintes situações: 
 
 
 
 
 
 
COMO MELHORAR O FATOR DE POTÊNCIA? 
 
A correção do baixo Fator de Potência é uma das soluções para reduzir as perdas de energia elétrica, diminuir os riscos com acidentes elétri-
cos por superaquecimento e, também, para evitar acréscimo na fatura de energia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 – Previsão de Cargas na Instalação Elétrica 
 
 
O levantamento das cargas é feito mediante uma previsão das potências (cargas) mínimas de iluminação e tomadas a serem instaladas, 
possibilitando assim, determinar a potência total prevista para a instalação elétrica residencial. A previsão de carga deve obedecer às prescri-
ções da NBR 5410, item 4.2.1.2. 
Seguindo algumas orientações, vamos considerar os seguintes Fatores de Potência: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.1 - RECOMENDAÇÕES DA NBR 5410 PARA O LEVANTAMENTO DA CARGA DE ILUMINAÇÃO 
 
1. Condições para se estabelecer a quantidade mínima de pontos de luz. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nos projetos elétricos 
residenciais, aplicam-
se os seguintes valores 
de fator de potência: 
1,0 Para iluminação 
0,8 Para tomadas de uso geral 
Prever pelo menos um ponto de luz no teto, comandado por um 
interruptor de parede. 
 
Arandelas no banheiro devem estar distantes, no mínimo, 60 cm 
do limite do boxe. 
 
 Aumento das perdas elétricas internas da instalação; 
 Queda de tensão na instalação; 
 Redução do aproveitamento da capacidade dos transformadores; 
 Condutores aquecidos. 
O baixo Fator de Potência pode ser corrigido com: 
 
 O dimensionamento correto de motores e equipamentos; 
 A seleção, utilização e operação correta de motores e equipamentos elétricos em geral; 
 A utilização permanente de reatores de alto Fator de Potência; 
 A instalação de capacitores ou banco de capacitores onde for necessário (de preferência próximo da carga); 
 
 
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2. Condições para se estabelecer a potência mínima de iluminação. 
 
 
 
A carga de iluminação é feita em função da área do cômodo da residência. 
 
 
 
Para área igual ou 
inferior a 6,0 m
2 Atribuir um mínimo de 100 VA 
Para área 
superior a 6,0m
2
 
 
Atribuir um mínimo de 100 VA para os 
primeiros 6,0 m
2
, acrescido de 60 VA para 
cada aumento de 4,0 m
2
 inteiros. 
 
A NBR 5410 não estabelece critérios para iluminação de áreas externas em residências, ficando a decisão por conta do projetista 
e do cliente. 
 
 
 
2.2 - RECOMENDAÇÕES DA NBR 5410 PARA O LEVANTAMENTO DA CARGA DE TOMADAS 
 
 
3. Condições para se estabelecer a quantidade mínima de tomadas de uso geral (TUG). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dependência Quantidade de Tomadas (TUG) 
cômodos ou dependências com área igual ou 
inferior a 6,0 m
2
 
no mínimo uma tomada 
cômodos ou dependências com mais de 6,0 m
2
 
no mínimo uma tomada para cada 5,0 m ou fração de perí-
metro, espaçadas tão uniformemente quanto possível 
em cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de 
serviço, cozinha-área de serviço, lavanderias e 
locais análogos 
uma tomada para cada 3,5 m ou fração de perímetro, inde-
pendente da área. Sendo que acima da bancada da pia de-
vem ser previstas no mínimo duas tomadas de corrente, no 
mesmo ponto ou em pontos distintos. 
subsolos, varandas, garagens ou sótãos pelo menos uma tomada 
banheiros 
no mínimo uma tomada junto ao lavatório com uma distân-
cia mínima de 60 cm do limite do boxe 
 
halls de serviço, salas de manutenção e salas 
de equipamentos, tais como casas de máqui-
nas, salas de bombas, barriletes e locais análo-
gos 
deve ser previsto no mínimo um ponto de tomada de uso 
geral. 
NOTA: em diversas aplicações, é recomendável prever uma quantidade de tomadas de uso geral 
maior do que o mínimo calculado, evitando-se, assim, o emprego de extensões e benjamins (tês) 
que, além de desperdiçarem energia, podem comprometer a segurança da instalação. 
 
 
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4. Condições para se estabelecer a potência mínima de tomadas de uso geral (TUG’s). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Condições para se estabelecer a quantidade e a potência de tomadas de uso específico 
(TUE’s). 
 
 
São destinadas à ligação de equipamentos fixos, tais como chuveiro, ar condicionados etc. Normalmente se utiliza TUE para aparelhos 
que necessitam de correntes superiores a 10 A, ou seja, para uma tensão de 220 V, aparelhos que têm potência nominal igual ou superior a 
2.200 W. Os pontos de tomada de uso específico devem ser localizados no máximo a 1,5 m do ponto previsto para a localização do equipa-
mento a ser alimentado. Vejamos algumas potências de utensílios que constam no site da CELPE: 
 
 
Utensílio Potência 
Ar condicionado de 7.500 BTUs 950 W 
Ar condicionado de 10.000 BTUs 1.350 W 
Ar condicionado de 12.000 BTUs 1.450 W 
Ar condicionado de 18.000 BTUs 2.400 W 
Chuveiro Elétrico 3.500 W / 4.200 W 
Equipamento de som (3 em 1) 50 W 
Impressora a laser 900 W 
Máquina de lavar louças 1.200 W 
Máquina de lavar Roupas 400 W 
Ferro elétrico 550 W 
Gelágua 120 W 
Liquidificador 200 W 
Televisor de 28 a 30 polegadas 150 W 
Televisor acima de 30 polegadas 200 W 
Ventilador 100 W 
Vídeo cassete 40 W 
Torradeira elétrica 1.000 W 
Forno de micro-ondas 1.100 W 
Freezer 300 W 
Geladeira duplex 430 litros 400 W 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dependência Potência de Tomadas (TUG) 
banheiros, cozinhas, copas, copas-cozinhas, áreas de 
serviço, lavanderias e locais semelhantes 
 
Atribuir, no mínimo, 600 VA por tomada, até 3 tomadas. 
 
Atribuir 100 VA para os excedentes. 
 
Demais cômodos ou dependências atribuir, no mínimo, 100 VA por tomada. 
 
halls de serviço, salas de manutenção e salas de equi-
pamentos, tais como casas de máquinas, salas de 
bombas, barriletes e locais análogos 
 
Aos circuitos terminais respectivos deve ser atribuída uma po-
tência de no mínimo 1000 VA; 
 
 
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re
a
 e
x
te
rn
a
 
 
Exemplo de aplicação: Preencha o quadro de previsão de cargas para a planta a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A previsão de cargas de uma determinada instalação pode ser resumida pelo preenchimento do quadro de previsão de cargas. 
 
Quadro de previsão de cargas n° ________________________ 
Local: _______________________________________________ 
 
 
 
Dependência 
Dimensões Iluminação TUG’s TUE’s 
Área 
(m
2
) 
Perí-
metro 
(m) 
N° de 
pontos 
Potência 
Unitária 
(VA) 
Potência 
Total 
(VA) 
N° de 
pontos 
Potência 
Unitária 
(VA) 
Potência 
Total (VA) 
 
Aparelho 
 
Potência 
(W) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Totais 
 - - 
 
 
 
 
 
 
 
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LEVANTAMENTO DA CARGA INSTALADA 
 
 Cálculo das potências ativas de iluminação e tomadas de uso geral (TUG’s) 
 
Potência de Iluminação 
 
Potência de Tomadas de Uso Geral TUG’s 
Fator de Potência adotado Fator de Potência adotado 
 
Potência ativa de Iluminação Potência ativa de TUG’s 
 
 
 
 Cálculo da potência ativa total 
 
Potência ativa de Iluminação 
Potência ativa de TUG’s 
Potência ativa de TUE’s 
Total 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em função da carga instalada prevista para a residência é que se determina: o tipo de forneci-
mento, a tensão de alimentação e o padrão de entrada. 
 
O fornecimento de energia elétrica a unidades consumidoras em edificações de uso coletivo, 
pelo grupo Neoenergia, é realizado em tensão secundária de distribuição de 380/220 V quan-
do trifásica, e 220 V quando monofásica, na frequência de 60 Hz, devendo ser obedecidos os 
seguintes limites de carga instalada: 
 
a) Unidade consumidora monofásica  Carga Instalada (C.I.) ≤ 15 kW; 
 
b) Unidade consumidora trifásica  Carga Instalada 15 kW< (C.I.) ≤ 75 kW