INSTALAÇÃO IFSC Apostila_de_Instalações_Elétricas_parte1

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO Atualização 21/09/10 
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Projeto de Instalações Elétricas 
Residenciais e Prediais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2010 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Edson Watanabe, edsonh@ifsc.edu.br, www.joinville.ifsc.edu.br/~edsonh 
 
 
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APRESENTAÇÃO 
 
 
 
Esta apostila foi compilada para a unidade curricular de Projetos de Instalações Residenciais e 
Prediais, onde são bordados assuntos que são ministrados em sala de aula referentes à: Geração, 
Transmissão e Distribuição de Energia Elétrica, Luminoténica e Projetos de Instalações Elétricas. 
 
A preparação deste material tem por objetivo contribuir na formação de estudantes de cursos 
Técnicos e Superiores na área Elétrica, buscando abranger de forma resumida conceitos e práticas 
encontradas nas diversas literárias especializadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Conteúdo 
1. A Energia Elétrica 
1.1 Introdução 
 
1.2 História dos Sistemas Elétricos de Potência 
 
1.3 Conceitos Básicos 
1.3.1 Resumo 
1.3.2 Formulário 
1.3.3 Exercício 
 
1.4 Geração, Transmissão, Distribuição 
1.4.1 Geração de Energia Elétrica: 
1.4.1.1 Operação 
1.4.1.2 Usinas Hidroelétricas 
1.4.1.3 Usinas termoelétricas 
1.4.1.4 Usinas Eólicas 
 
1.4.2 Transmissão 
1.4.2.1 Subestação Elevadora – Subestação de transmissão 
1.4.2.2 Linhas de Transmissão 
 
1.4.3 Distribuição 
1.4.3.1 Subestação Abaixadora ou Subestação de distribuição 
1.4.3.2 Redes de distribuição 
1.4.3.3 Terminais 
1.4.3.4 Na Residência 
1.4.3.5 Exercícios 
 
1.5.1 Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 
1.5.2 Estrutura de um Sistema Elétrico de Potência 
1.5.3 Geração de Energia Elétrica 
1.5.4 Rede de Transmissão 
1.5.5 Rede de Sub-Transmissão 
1.5.6 Redes de Distribuição 
 
1.6 Características do Sistema Elétrico Brasileiro 
1.6.1 Geração de Energia Elétrica no Brasil 
1.6.2 Sistema Interligado Nacional - SIN 
1.6.3 Transmissão de Energia Elétrica no Brasil 
1.6.4 Sistemas de Distribuição no Brasil 
 
1.7 Características dos Sistemas Elétricos de Potência 
 
1.8 Tendências para o Mercado de Energia Elétrica 
 
 
 
 
 
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Geração, Transmissão e 
Distribuição de Energia 
Elétrica
 
 
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1. A Energia Elétrica 
1.1 Introdução 
Na história da sociedade, a energia elétrica, desde a sua descoberta, sempre ocupou lugar de 
destaque, tendo em vista a dependência da qualidade de vida e do progresso econômico da 
qualidade do produto e dos serviços relacionados à energia elétrica, que por sua vez dependem de 
como as empresas de eletricidade projetam, operam e mantêm os sistemas elétricos de potência. 
 
 
Figura 1.1 Importância da eletricidade para a sociedade. 
 
 
A energia elétrica proporciona à sociedade trabalho, produtividade e desenvolvimento, e aos seus 
cidadãos conforto, comodidade, bem-estar e praticidade, o que torna a sociedade moderna cada vez 
mais dependente de seu fornecimento e mais suscetível às falhas do sistema elétrico. Em 
contrapartida esta dependência dos usuários vem se traduzindo em exigências por melhor qualidade 
de serviço e do produto. 
 
 
A energia elétrica é uma das mais nobres formas de energia secundária. A sua facilidade de 
geração, transporte, distribuição e utilização, com as conseqüentes transformações em outras 
formas de energia, atribuem à eletricidade uma característica de universalização, disseminando o 
seu uso pela humanidade. No mundo de hoje, eletricidade, como alimento e moradia, é um direito 
humano básico. Eletricidade é a dominante forma de energia moderna para telecomunicações, 
tecnologia da informação, e produção de bens e serviços. 
 
 
Os crescimentos da população mundial e da economia nos países em desenvolvimento implicam, 
necessariamente, no aumento do consumo de energia, porém a produção de energia deve seguir 
os conceitos de desenvolvimento sustentável e de responsabilidade ambiental. O gráfico da Figura 
1.2 apresenta o crescimento da geração mundial de eletricidade por combustível, sendo estimado 
para os próximos 20 anos um crescimento superior a 50% na produção mundial de eletricidade. A 
eletricidade é a forma de energia de uso final que mais cresce no período analisado (2006-2030). 
 
 
 
 
 
 
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Figura 1.2 Geração mundial de energia elétrica. 
Fonte: International Energy Outlook 2009 
Segundo resultados preliminares do Balanço Energético Nacional – BEN
1 
2009, ano base 2008, o 
consumo final energético por fonte está mostrado na Figura 1.3 onde se observa que a eletricidade 
representa 17,4% do consumo final ficando atrás apenas do óleo diesel – 17,7%, sendo, portanto a 
segunda forma de energia mais consumida no país. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
¹ Inclui apenas gasolina A (automotiva) 
2 Outras Fontes Inclui lixívia, óleo combustível, gás de refinaria, coque de carvão mineral e carvão vegetal, dentre outros 
 
Fig.1.3: Consumo final energético por fonte no Brasil em 2009. 
Fonte: Balanço Energético Nacional – BEN 2009 – Resultados Preliminares. 
 
No Brasil, dentre as fontes primárias e secundárias de energia a fonte hidráulica é a que mais 
contribui para produção de energia elétrica (73,1%) estando os locais produtores em regiões quase 
sempre distantes dos centros consumidores Figura 1.4. Com isso são necessárias grandes 
extensões de linhas de transmissão e instalações para repartir e distribuir a energia nos centros de 
consumo. 
 
1 - O BEN apresenta a contabilidade relativa à oferta e ao consumo de todas as formas energia no Brasil, 
contemplando as atividades de extração de recursos energéticos primários, sua conversão em formas 
secundárias, à importação e a exportação, a distribuição e o uso final da energia. 
 
 
 
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(*) Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras recuperações. 
 
Fig,1.4: Estrutura da oferta de energia elétrica no Brasil em 2008. 
Fonte: Balanço Energético Nacional 2009 – Resultados Preliminares. 
 
A eletricidade apresenta uma combinação de atributos que a torna distinta de outros produtos, como: 
 dificuldade de armazenamento em termos econômicos; 
 variações em tempo real na demanda, e na produção em caso de fontes renováveis; 
 falhas randômicas em tempo real na geração, transmissão e distribuição; e 
 necessidade de atender as restrições físicas para operação confiável e segura da rede 
elétrica. 
As condições de não armazenamento e de não violação das restrições operativas impõem à 
eletricidade sua produção no momento exato em que é requerida ou consumida fazendo com que 
o dimensionamento do sistema elétrico seja determinado pelo nível máximo de energia demandada, 
resultando em ociosidade dessas instalações durante o período de menor demanda. 
 
O atendimento dos aspectos de simultaneidade de produção e consumo, exigindo instalações 
dimensionadas para a ponta de carga, e a longa distância entre os locais de geração e os centros 
consumidores pode ser traduzido pela necessária existência de um sistema de transmissão e de 
distribuição longos e complexos, apoiados por uma estrutura de instalações e equipamentos que, 
além de representar importantes investimentos, exigem ações permanentes de planejamento, 
operação e manutenção, e estão como qualquer produto tecnológico sujeito à falhas. 
 
 
Os sistemas elétricos são tipicamente divididos em segmentos como: geração, transmissão, 
distribuição, utilização e comercialização. A oferta da energia elétrica aos seus usuários é 
realizada através da prestação de serviço público concedido para exploração à entidade privada 
ou governamental. As empresas que prestam serviço público de energia elétrica o fazem por 
meio da concessão ou permissão concedidos pelo poder público. 
 
1.2 História dos Sistemas Elétricos de Potência 
 
Muito da tecnologia hoje em uso deve-se a grandes pioneiros e empreendedores da eletricidade. 
Seus nomes e feitos são aqui registrados como tributo de reconhecimento pela grande constribuição. 
 
 
 
 
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JJaammeess WWaatttt 11773366 –– 11881199 ((EEssccooccêêss)) 
−− Mecânico, concebeu o princípio da máquina a vapor, que possibilitou 
a revolução industrial. 
−− A unidade de potência útil foi dada em sua homenagem (watt). 
 
 
 
AAlleessssaannddrroo VVoollttaa 1745 - 1827 (Italiano) 
− Em 1800 anunciou a invenção da bateria. 
 − A unidade de força eletromotriz foi criada em sua homenagem (volt). 
 
 
 
 
AAnnddrréé MMaarriiee AAmmppèèrree 1775 - 1836 (Francês) 
− Iniciou pesquisa em 1820 sobre campos elétricos e magnéticos a 
partir do anunciado de Oersted (Oe – intensidade de campo 
magnético). 
− Descobriu que as correntes agiam sobre outras correntes. 
− Elaborou completa teoria experimental e matemática lançando as 
bases do eletromagnetismo. 
− A unidade de corrente elétrica foi escolhida em sua homenagem 
(ampère). 
 
GGeeoorrgg SSiimmoonn OOhhmm 1789-1854 (Alemão) 
− Em 1827 enunciou a lei de Ohm. 
 − Seu trabalho só foi reconhecido pelo mundo científico em 1927. 
 − As unidades de resistência, reatância e impedância elétrica foram 
escolhidas em sua homenagem (ohm). 
 
 
 
 
MMiicchhaaeell FFaarraaddaayy 1791-1867 (Inglês) 
− Físico e químico, em 1831 descobriu a indução eletromagnética. 
− Constatou que o movimento de um imã através de uma bobina de fio 
de cobre causava fluxo de corrente no condutor. 
 − Estabeleceu o princípio do motor elétrico. 
− Considerado um dos maiores experimentalistas de todos os tempos. 
 − A unidade de capacitância é em sua homenagem (F). 
 
 
JJoosseepphh HHeennrryy 1797-1878 (Americano) 
 − Descobriu a indutância de uma bobina. 
− Em sua homenagem seu nome foi dado à unidade de indutância 
(henry). 
 
 
 
 
 
GGuussttaavv RRoobbeerrtt KKiirrcchhhhooffff 1824–1887 (Alemão) 
− Em 1847 anunciou as leis de Kirchhoff para correntes e tensões. 
 
 
 
 
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TThhoommaass AAllvvaa EEddiissoonn 1847-1931 (Americano) 
 − Em 1879 inventou a lâmpada elétrica. 
− Patenteou 1100 invenções: cinema, gerador elétrico, máquina de 
escrever, etc. 
 − Criou a Edison General Electric Company. 
 − Foi sócio da ‘General Electric Company’. 
− Instalou em 1882 a primeira usina de geração de energia elétrica do 
mundo com fins comerciais, na área de Wall Street, Distrito 
Financeiro da cidade de New York. A Central gerava em corrente 
contínua, com seis unidades geradoras com potência total de 700 
kW, para alimentar 7200 lâmpadas em 110 V. O primeiro projeto 
de êxito de central elétrica havia sido instalado no 
 mesmo ano em Londres, com capacidade de geração para 1000 
lâmpadas2. 
 
 
WWiillll iiaamm SSttaannlleeyy 1858-1968 ((AAmmeerriiccaannoo)) 
– Em 1885/6 desenvolveu comercialmente o transformador. 
 
 
 
 
 
 
 
NNiikkoollaa TTeessllaa 1856-1943 (Croata-Americano) 
 − Em 1888 inventou dos motores de indução e síncrono. 
 − Inventor do sistema polifásico. 
− Responsável pela definição de 60 Hz como freqüência padrão nos 
EUA. 
− A unidade para densidade de fluxo magnético é em sua homenagem 
(T). 
 
 
 
 
 
GGeeoorrggee WWeessttiinngghhoouussee 1846-1914 (Americano) 
 − Inventor do disjuntor a ar. 
 − Comprou a patente do recém inventado transformador dos ingleses 
Lucien Gaulard e John D. Gibbs. 
 − Comprou a patente do motor elétrico de Tesla. 
 − Em 1886 organizou a Westinghouse Electric Company. 
 − Venceu a batalha das correntes contra Edison. 
 
 
 
 
 
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1.3 Conceitos Básicos: 
☼ Eletricidade não é uma coisa, é um acontecimento. 
☼ A eletricidade é o fluxo da energia elétrica através de uma trajetória contínua – circuitos 
☼ Todos os corpos são compostos de moléculas que são aglomerados de um ou mais átomos. Os 
átomos possuem um núcleo central com prótons (com carga positiva) e nêutrons (sem carga) e 
elétrons (carga negativa) que gravitam em torno do núcleo. 
☼ Em um corpo não eletrizado a quantidade de prótons é igual a quantidade de elétrons. Ao atritar 
dois corpos, há uma transferência de elétrons entre um corpo e outro. Aquele que perde elétronsapresenta-se com excesso de prótons e fica eletrizado positivamente. Aquele que recebe os elétrons 
fica eletrizado negativamente. Perderá elétrons o átomo que exercer menor força entre eles, 
dependendo dos materiais que estão envolvidos no processo. 
☼ Deve-se lembrar que prótons e nêutrons são localizados no centro do átomo e não podem se 
deslocar, por isso apenas os elétrons podem ser trocados entre dois corpos. 
☼ Condutores – Todos os materiais são constituídos de átomos. Alguns materiais possuem elétrons 
que ficam na periferia de seus átomos e que não permanecem ligados aos mesmos. Esses elétrons 
são chamados de elétrons livres e podem circular livremente entre vários átomos, essas substâncias 
podem transportar a carga elétrica e são chamadas de condutores. Em geral todos os metais são 
condutores. 
☼ Isolantes ou dielétricos – ao contrário do que acontece com os condutores, existem materiais nos 
quais os elétrons ficam firmemente ligados aos respectivos átomos, não possuindo elétrons livres. 
Isso impossibilita a transmissão de carga elétrica. Esses materiais são chamados de isolantes 
elétricos ou dielétricos. Ex: A borracha, o vidro, a porcelana, o plástico, o papel, a madeira. 
☼ Percebe-se que o valor da carga elétrica de um corpo (Q) pode ser medido pela quantidade de 
elétrons que o corpo perdeu ou ganhou no processo de eletrização. No entanto, o número de elétrons 
transmitido a cada processo de eletrização é enorme o que tornaria impraticável realizar os cálculos 
necessários. Foi criada a unidade de carga elétrica denominada 1 Coulomb = 1C. Quando se diz que 
um corpo possui uma carga de 1C, isso significa que este corpo ganhou (tornando-se negativo) ou 
perdeu (tornando-se positivo) 6,25 x 1018 elétrons. 
☼ Para que ocorra o processo de eletrização e os elétrons passem a se transferir de forma ordenada 
pelo fio condutor, faz-se necessário uma força que os empurre. A essa força é dado o nome de 
Tensão Elétrica (U ou V) e a sua unidade de medida é o V (Volt). 
☼ Portanto, corrente elétrica só é transmitida quando há uma diferença de potencial num circuito 
fechado, que tenderá a restabelecer o equilíbrio perdido. Se o circuito estiver aberto, apesar de a 
diferença de potencial existir não haverá corrente. 
☼ Tem-se que a Corrente Elétrica (I) é o fluxo de cargas (movimento ordenado de elétrons) que se 
desloca na seção reta de um material condutor na unidade de tempo – A unidade utilizada para 
corrente elétrica é o A (Ampère.) Se o fluxo de cargas for constante define-se 1 ampère = 1 
coulomb/segundo 
 
 
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☼ A diferença de potencial (ddp) entre dois pontos de um campo eletrostático é de 1 Volt quando o 
trabalho realizado ao se deslocar uma carga entre esses dois pontos for de 1 joule/coulomb → 1 Volt 
= 1 Joule/Coulomb. Essa é, portanto, uma relação entre trabalho e carga. Por exemplo: um aparelho 
elétrico ligado a uma tomada de 110V significa que cada carga de 1C que se movimentar receberá 
110 J de energia do campo elétrico existente. 
☼ Resistências Elétricas - Os elétrons estão seguindo por um condutor aí a trajetória se estreita e 
eles começam a se atritar uns com os outros, isso forma a Resistência, o que provoca o aquecimento 
e/ou acendimento (é assim que a lâmpada acende). Há uma oposição interna do material à que as 
cargas circulem, deduz-se então que materiais maus condutores tem resistência mais elevada. 
Denomina-se Resistência Elétrica (R) à capacidade de oposição que um condutor oferece à 
passagem de corrente elétrica → R = V/I onde V é a diferença de potencial entre dois pontos 
(voltagem) e I a corrente elétrica transmitida. A unidade da Resistência será: 1 Ω = 1 Ohm = 1 V/A. 
☼ As três unidades mais básicas em eletricidade são voltagem (tensão elétrica) (V), corrente (I) e 
resistência (R). Como visto acima, a voltagem é medida em volts, e a corrente é medida em ampères. 
A resistência é medida em ohms. 
☼ Podemos utilizar uma analogia da água para entender sobre resistência. A voltagem é equivalente 
à pressão da água, a corrente é equivalente à taxa de fluxo e a resistência é como o tamanho do 
cano. 
☼ Como foi verificado, a equação expressa como os três termos são relacionados diz que a corrente 
é igual à voltagem dividida pela resistência. I =V/I 
☼ A tensão elétrica da origem à corrente elétrica que por sua vez provoca um efeito luminoso ou 
térmico que é a potência elétrica. Potência é a grandeza que mede o trabalho realizado na unidade 
de tempo. Trata-se da energia elétrica que se transforma em luz ou em trabalho. O consumo de 
energia é medido em Watt. Portanto para haver potência elétrica faz-se necessário a Tensão elétrica 
e a corrente elétrica - P=VI cuja unidade será VA (Volt-Ampère) essa potência é chamada de potência 
aparente. 
 
Fig.1.5: Poste de Rua 
☼ Potência elétrica ativa é a parte da 
potência elétrica aparente que é transformada 
em Potência mecânica, térmica ou luminosa e 
é medida em Watts. Num sistema elétrico a 
potência (P) é igual à tensão (Voltagem) 
multiplicada pela corrente. P = VI, 
portanto Watts = Volts * ampères. 
Exemplo: ao ligar um aquecedor a uma 
tomada de 120 volts, se ao medir-se a 
corrente o valor encontrado for de 10 
Ampères, isso significa que o aquecedor 
utilizado é de 1.200 Watts. Claro, que o 
inverso também é verdadeiro – Ao dividir a 
potencia (Watt) pela Tensão (Volts) obtem-se 
a corrente (ampère). Exemplo: um chuveiro de 
5500W ligado em 220V será percorrido por 
uma corrente de 5500/220= 25 A 
 
 
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☼ Quando um corpo eletrizado negativamente, mesmo que esteja apoiado sobre uma superfície 
isolante, esteja ligado à terra por um condutor, os elétrons em excesso escoarão naturalmente para a 
Terra através do condutor, fazendo com que aquele corpo volte ao estado neutro. Quando um corpo 
estiver eletrizado positivamente, e esteja ligado à terra por um condutor, os elétrons livres da Terra 
passariam através do condutor até que a carga positiva fosse neutralizado. Essa é a Função do FIO 
TERRA. A rede elétrica também possui uma ligação de Fio terra. 
 
☼ Corrente Contínua: Baterias, células de 
combustível e células solares produzem 
corrente contínua (CC), isto é, os terminais de 
uma bateria são, respectivamente, positivo e 
negativo e a corrente contínua sempre flui no 
mesmo sentido entre eles. 
 
Fig. 1.6: Forma de Onda da Corrente Contínua 
☼ Corrente Alternada: Já a força produzida 
por uma usina de energia é Corrente 
Alternada, isto é, o sentido da corrente 
alterna-se 50 a 60 vezes por segundo, em 
forma de onda. Isso facilita muito a 
transmissão elétrica pois com a Corrente 
Alternada, podemos utilizar um aparelho 
chamado Transformador para mudar a 
Voltagem quando necessário. 
 
Fig. 1.7: Forma de Onda da Corrente Altertnada 
Assim podem-se utilizar enormes voltagens 
para transmitir energia para longas distâncias 
gerando economia financeira. Por exemplo: se 
uma usina de energia produz 1 milhão de 
watts de potência, pode-se transmitir essa 
potência de 1 milhão de ampères a 1 volt, 
exigindo um grande cabeamento, ou enviar 1 
ampère a 1 milhão de volts o que pode ser 
feito com um fio fino. O uso de CA apresenta 
vantagens sobre o uso CC em uma rede de 
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☼ Energia Trifásica: A energia elétrica é gerada na usina elétrica que, na maior parte das vezes, é 
constituida de um gerador elétrico rotativo acionado por alguma fonte: turbina hidráulica, motor 
movido combustíveis fósseis ou lenha ou bagaço de cana, ou por um motor a vapor, alimentado por 
óleo ou mesmo por um dispositivo nuclear. A energia gerada é trifásica em Corrente Alternada. Para 
entender o conceito da energia trifásica, faz-se necessário entender a energia monofásica. Ao 
analisar a energia de uma tomada residencial com um osciloscópio, vemos que a mesma toma a 
forma de uma onda senoidal oscilando entre 120 e 170 volts e com uma freqüência de 60 ciclos por 
segundo (Hertz). Como já foi citada, essa é a característica de uma Corrente alternada CA que 
normalmente é monofásica, isto é, contém uma única fase e um neutro. A usina elétrica produz 
energia CA Trifásica, isto é, em três fases simultaneamente, sendo que as três possuem um ângulo 
de 120º de defasagem uma em relação à outra. Portanto, há 4 cabos saindo de cada usina elétrica: 
as três fases mais o neutro ou terra, comum para todas as fases. Abaixo um gráfico demonstrando a 
forma das três fases em relação o terra: 
 
Fig.1.8: Forma de Onda da Corrente Alternada Trifásica 
Essa não foi uma escolha aleatória. Observem o gráfico acima, num sistema com uma ou duas 
fases, existem 120 instantes por segundo em que uma onda senoidal cruza o 0 volt. Já em um 
sistema trifásico, em qualquer instante uma das fases está próxima do pico. Dessa forma, a um 
aumento considerável da Potência para uso em motores e equipamentos trifásicos industriais. O 
Terra, no sistema de distribuição de energia, possui também a função de retorno. Por ser um ótimo 
condutor, representa um bom caminho de retorno para os elétrons. 
1.3.1 Resumo: 
Tensão Elétrica - “voltagem” Símbolo = U (ou V); Unidade = Volt (V). 
Definição: Diferença de potencial entre dois condutores elétricos (fase e neutro). Em SP, condutor 
fase está a 127V e condutor neutro está a 0V. (força que impulsiona os elétrons livres nos fios) 
Corrente Elétrica - “amperagem”; Símbolo = I; Unidade = Ampère (A). 
Definição: A passagem de energia elétrica por um condutor elétrico submetido a uma diferença de 
potencial (é o movimento ordenado dos elétrons livres nos fios) 
Resistência Elétrica - Símbolo = R; Unidade = Ohm (Ω). 
Definição: Resistência à passagem de corrente elétrica em um condutor 
Potência Ativa - Símbolo = P; Unidade = Watt (W). 
Definição: Energia instantânea, o consumo em cada instante, de um aparelho elétrico. 
Energia - Símbolo = E; Unidade = Watt-hora (Wh). 
 
 
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Definição: Capacidade de realizar trabalho; potência num intervalo de tempo. 
 
 
Fig.1.9: Gráficos da Tensão e da Potência em função da Corrente 
1.3.2 Formulário: 
IRV  
R
VI  
I
VR  
 
tIVE  (tempo, em horas) tIRE  2 t
R
VE 






2
 
t
EP  IVP  2IRP  
R
VP
2
 
V
PI  
1.3.3 Exercício: 
Existem muitos exercícios para você vivenciar a geração de energia elétrica, basta pegar um bom 
livro de física do segundo grau. Se você nunca os fez, vale a pena fazer: Passe um pente de 
plástico vigorosamente em seus cabelos secos e limpos e depois o aproxime sem tocar de: 
pequenos pedaços de papel de seda ou de isopor, ou um filete de água correndo pela torneira. 
Observe. 
 
 
 
 
 
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1.4 Geração, Transmissão, Distribuição 
1.4.1 Geração de Energia Elétrica: 
 
 
Fig.1.10: Principais Fontes de Energia 
 
No Brasil, devido ao predomínio do relevo planáltico e à grande disponibilidade de recursos hídricos, 
com rios extensos e volumosos, as hidrelétricas são as principais responsáveis pela geração de 
energia. Nosso potencial hidráulico é um dos maiores do planeta, superado apenas por Rússia e 
Canadá. 
 
 
 
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Fig.1.11: Mapa atual das usinas hidroelétricas, Termoelétricas e eólicas instaladas no país 
O setor energético passou por privatizações e foi dividido por áreas: 
1.4.1.1 Operação – O responsável pelas redes de transmissão, distribuição e usinas e controle do 
nível de reservatórios é Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). A Agência Nacional de 
Energia Elétrica (Aneel) regula e fiscaliza o setor, liberando concessões. 
1.4.1.2 Usinas Hidroelétricas 
 
 
Fig.1.12: Usina hidroelétrica de Itaipu - PR 
 
 
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Apesar do elevado custo para a construção e do impacto do reservatório na região, as usinas não 
poluem em funcionamento, e aproveitam um recurso até bem pouco tempo considerado 
inesgotável, a água. Porém, a energia não pode ser estocada e exige uma complicada rede de 
transmissão. As partes principais de uma usina hidrelétrica são: a barragem, que Usina hidroelétrica 
de Itaipu – PR tem por função barrar o fluxo da água do rio, represando-a; as comportas e o 
vertedouro, que controlam o nível de água da represa, evitando transbordamentos; e a casa de 
máquinas, onde estão instalados os geradores acoplados às turbinas. 
 
Fig.1.13: Cada das Máquinas 
 
Fig.1.14: Gerador de Energia Elétrica 
Para transformar a força das águas em energia elétrica, a água represada passa por dutos 
forçados, gira a turbina que, por estar interligada ao eixo do gerador, faz com que este entre em 
movimento, gerando a eletricidade. 
1.4.1.3 Usinas termoelétricas 
 
 
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 18 
 
Fig.1.15: Usina termoelétrica de Uruguaiana -RS 
As usinas termelétricas ou centrais térmicas, no Brasil, são acionadas com variados combustíveis: 
 Fósseis: petróleo, carvão mineral, diesel, óleo, gás natural, 
 Não fósseis – madeira, bagaço de cana, carvão vegetal, 
 Nuclear – urânio enriquecido. 
 
Apesar de poluir o ambiente em funcionamento, esse tipo de usina apresenta algumas vantagens 
como: não necessita de rios, aumentando a flexibilidade na localização; quando usa o gás natural, 
apresentao menor custo por hora, em relação às outras usinas; o tempo máximo para a construção 
é de 2,5 anos, contrapondo-se a 5 anos das hidrelétricas e pode funcionar com recurso renovável, 
como o biogás e o próprio bagaço de cana. No caso de uma usina termelétrica, a energia é gerada 
de uma forma diferente da encontrada na usina hidroelétrica, tem-se: 
 a fornalha, onde é queimado o combustível; 
 a caldeira, onde é produzido o vapor. O jato de vapor extraído da caldeira gira a turbina que, 
por estar interligada ao eixo do gerador faz com que este entre em movimento, gerando a 
eletricidade. 
Em 1999, o Ministério das Minas e Energia lançou o Programa Prioritário das Termelétricas (PPT), 
associado à construção do gasoduto Bolívia-Brasil e, posteriormente, à crise energética de 2001. O 
Estado de São Paulo é o grande beneficiado, devido ao alto consumo, com projetos para as 
construções dessas centrais. 
1.4.1.4 Usinas Eólicas 
 
 
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Fig.1.16: Estrutura de uma Usina Aeólica 
As Usinas Eólicas aproveitam a força da velocidade dos ventos para gerar eletricidade. São grandes 
hélices instaladas em locais altos onde a ação do vento seja permanente e intensa. Quando não há 
vento não é possível a geração de energia elétrica. A grande vantagem da usina eólica é que não 
existe nenhum tipo de poluição. Particularmente, acredito que fontes de energia alternativas e 
limpas e sem impacto para o meio ambiente devem ser adotadas como principais fontes de energia, 
como a energia eólica ou a energia solar. Isso já vem acontecendo aos poucos, mas as usinas 
hidroelétricas ainda são responsáveis por 87% da geração de energia elétrica em nosso país. 
 
Fig.1.17: Usina Eólica de Macau 
1.4.2 Transmissão 
A rede elétrica é pública e seu sistema de distribuição pode ser visto através dos cabos que estão 
presentes nas ruas da cidade e estradas. Da usina até o ponto de utilização a energia se utiliza de 
um sistema chamado de rede de distribuição de energia. A eletricidade percorre longas distâncias 
para chegar até seu destino. Durante esse percurso, perde-se certa quantidade de energia. Para 
diminuir as perdas, a tensão é elevada em subestações próximas à usina e vai sendo diminuída até 
a entrada da edificação. 
 
 
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A seguir, uma ilustração e descrição dos diversos componentes da rede de distribuição de energia. 
 
Fig.1.18: Estrutura de Transmissão de Energia Elétrica 
1.4.2.1 Subestação Elevadora – Subestação de transmissão 
Como já foi citada, a necessidade de sistemas de transmissão em tensão superior à da geração se 
deve a impossibilidade de transmitir diretamente a potência elétrica gerada nas usinas, pois as 
correntes seriam muito elevadas e as quedas de tensão e perda de potência inviabilizam técnica e 
economicamente as transmissões. Com a elevação da tensão, a potência gerada nas usinas pode 
ser transmitida em correntes inferiores a da geração o que viabiliza as transmissões. Desse modo, 
utiliza-se uma subestação elevadora junto à geração de energia para elevar a tensão elétrica. 
Assim, nesse nível de tensão, a eletricidade pode percorrer longas distâncias pelas linhas de 
transmissão, sustentadas por torres, até chegar às proximidades de onde será consumida. 
 
Fig.1.19: Subestação Elevadora de Brumado - BA 
 
 
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 A energia trifásica (sinais de tensão e corrente CA) sai do gerador e segue para a subestação de 
transmissão na usina elétrica. Essa subestação utiliza grandes transformadores para elevar a 
tensão do gerador até tensões extremamente altas, para a transmissão de longa distância através 
da rede de transmissão. As tensões típicas para a transmissão de longa distância variam de 155 mil 
a 765 mil volts. A distância máxima de uma transmissão típica é de aproximadamente 483 km. 
1.4.2.2 Linhas de Transmissão 
São enormes torres que conduzem a energia das usinas até os centros urbanos em condições de 
alta tensão. 
Entre a geração e a distribuição, estão os sistemas em distribuição em CA: 
 Ultra Alta Tensão – acima de 765KV 
 Extra Alta Tensão – 345, 440 e 500 KV 
 Alta Tensão – 138 ou 230 KV 
 
Todas as torres da figura possuem três cabos, sendo um para cada fase. Algumas torres possuem 
cabos extras correndo ao longo de seu topo. Estes são cabos aterrados e tem como função atrair 
raios. 
 
Fig.1.20: Torre de distribuição 
 
 
 
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1.4.3 Distribuição 
1.4.3.1 Subestação Abaixadora ou Subestação de distribuição 
Para ser distribuída pelos fios da cidade, a eletricidade tem sua tensão reduzida em subestações 
abaixadoras através de transformadores. A tensão de linha de transmissão é baixada para valores 
padronizados nas redes de distribuição primária – 6, 11, 13.8, 15 e 34.5 KV. Uma subestação de 
distribuição geralmente tem como características: 
 Tem transformadores que reduzem a tensão de transmissão para a tensão de 
distribuição 
 Tem um "barramento" que pode direcionar a energia para várias cargas; 
 Geralmente há disjuntores e chaves, visando desconectar a subestação da rede de 
transmissão ou desligar linhas que saem da subestação de distribuição quando necessário. 
 
 
Fig.1.21: Substação Abaixadora 
1.4.3.2 Redes de distribuição 
Das subestações distribuição primária (alta tensão), partem as redes de distribuição secundária 
(baixa tensão). Finalmente, a energia elétrica é transformada novamente para os padrões de 
consumo local e chega às residências e outros estabelecimentos – tensão 230/127V No Brasil há 
cidades onde a tensão fase neutro é de 220V – Região Norte, Nordeste e outras em 110, 120 ou 
127 V como região sul, São Paulo, Rio de janeiro. As redes de distribuição nos centros urbanos 
também podem ser aéreas ou subterrâneas. Nas redes aéreas os transformadores são montados 
nos próprios postes ou em subestações abrigadas. A entrada de energia nas edificações é chamada 
de ramal de entrada. Como vimos as redes de distribuição são trifásicas, mas as ligações para 
consumo podem ser monofásicas, bifásicas ou trifásicas de acordo com a carga necessária: 
 Até 15 KW – monofásica (um fase e um neutro) 
 De 15 KW a 25 KW – bifásica (dois fases e um neutro) 
 Maior que 25 KW – trifásica (três fases e um neutro) 
 
 
 
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Fig.1.22: Subestação de Distribuição 
Na figura anterior vê-se um grande equipamento em primeiro plano, esse é o transformador.À 
direita está o barramento de distribuição e seus reguladores de tensão. A energia segue do 
transformador para o barramento de distribuição que distribui a energia para dois conjuntos 
separados de linhas de distribuição em duas tensões diferentes. A partir daí segue por postes de 
transmissão. 
 
Fig.1.23: Poste de Distribuição 
 
 
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Na figura anterior os três cabos no alto dos postes são os três cabos para a energia trifásica. O 
quarto cabo mais abaixo é o fio terra. Muitas vezes vê-se cabos extras, normalmente fios de 
telefone ou de TV a cabo que utilizam os mesmos postes. Como já mencionado, essa subestação 
em particular produz dois níveis de tensão. A tensão mais alta precisa ser reduzida novamente, o 
que geralmente acontecerá em outra subestação ou em transformadores menores em algum lugar 
da linha. 
 
Fig.1.24: Fios dos Postes 
Em alguns postes, vemos também transformadores cuja função é diminuir ainda mais a tensão, de 
modo que a energia possa ser usada nas edificações, chegando a tensão de 127/230 volts. 
1.4.3.3 Terminais 
Uma casa precisa de apenas uma das três fases; então, é comum terminais para uma ou duas das 
fases escoarem pelas ruas laterais. Na figura a seguir, vê-se um terminal trifásico para um bifásico, 
com duas fases sendo derivadas para a direita. 
 
 
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 25 
 
Fig.1.25: Posto de Ligação 
 
1.4.3.4 Na Residência 
 
 
Fig.1.26: Construção do Transformador 
 
E, finalmente, estamos no cabo que leva a energia até sua casa! Fora de uma casa comum existe 
um conjunto de postes com um condutor fase e um fio condutor terra (embora às vezes haja duas 
ou três fases no poste, dependendo de onde a casa está localizada na rede de distribuição). Em 
cada casa, ou trecho de rua, há um transformador. O trabalho do transformador é reduzir a 
voltagem de transmissão para os 230 ou 127 volts usados nas instalações elétricas residenciais 
normais. Os 230 ou 127 volts entram em sua casa através de um típico wattímetro como este: 
 
 
 
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Fig.1.27: Medidor de Consumo de Energia 
O medidor permite que a empresa de energia cobre você. Voltarei a esse assunto posteriormente. 
1.4.3.5 Exercícios: 
1. Ande por aí, observando e fotografando o sistema de transmissão de energia elétrica. 
2. Comece a verificar se existe algum padrão na instalação elétrica de sua residência. Altura das 
tomadas e interruptores, voltagem, amperagem. Olhe atrás dos equipamentos eletrônicos e anote 
todas as informações que encontrar por lá. 
 
 
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1.5.1 Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 
 
O setor elétrico mundial tem passado por amplo processo de re-estruturação organizacional. No 
modelo atual os sistemas elétricos são tipicamente divididos em segmentos como geração, 
transmissão, distribuição, e comercialização. No Brasil, este processo de re-estruturação foi 
desencadeado com a criação de um novo marco regulatório, a desestatização das empresas do 
setor elétrico, e a abertura do mercado de energia elétrica. Para gerenciar este novo modelo do 
setor elétrico, o Governo Federal criou a estrutura organizacional apresentada na Figura 1.27 e 
definida a seguir. 
 
 
 
 
Fig.1.28: Estrutura organizacional e os agentes do setor elétrico brasileiro. 
Fonte: ANEEL 
 
a) Conselho Nacional de Política Energética – CNPE 
 
Órgão de assessoramento do Presidente da República para formulação de políticas nacionais e 
diretrizes de energia, visando, dentre outros, o aproveitamento natural dos recursos energéticos do 
país, a revisão periódica da matriz energética e a definição de diretrizes para programas 
específicos. 
 
b) Ministério de Minas e Energia – MME 
 
Encarregado de formulação, do planejamento e da implementação de ações do Governo 
Federal no âmbito da política energética nacional. O MME detém o poder concedente. 
 
c) Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico – CMSE 
Constituído no âmbito do MME e sob sua coordenação direta, com a função precípua de 
acompanhar e avaliar permanentemente a continuidade e a segurança do suprimento eletro 
energético em todo o território. 
 
d) Empresa de Pesquisa Energética - EPE 
 
Empresa pública federal vinculada ao MME tem por finalidade prestar serviços na área de 
 
 
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 28 
estudos e pesquisas destinados a subsidiar o planejamento do setor energético. 
 
e) Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL 
 
Autarquia vinculada ao MME, com finalidade de regular a fiscalização, a produção, transmissão, 
distribuição e comercialização de energia, em conformidade com as políticas e diretrizes do 
Governo Federal. A ANEEL detém o poder regulador e fiscalizador. 
 
f) Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS 
 
Pessoa jurídica de direito privado, sem fins lucrativos, sob regulação e fiscalização da ANEEL, 
tem por objetivo executar as atividades de coordenação e controle da operação de geração e 
transmissão, no âmbito do SIN (Sistema Interligado Nacional). O ONS é responsável pela operação 
física do sistema e pelo despacho energético centralizado. 
 
g) Câmara de Comercialização de Energia Elétrica - CCEE 
 
Pessoa jurídica de direito privado, sem fins lucrativos, sob regulação e fiscalização da ANEEL, 
com finalidade de viabilizar a comercialização de energia elétrica no Sistema Interligado Nacional 
- SIN. Administra os contratos de compra e venda de energia elétrica, sua contabilização e 
liquidação. A CCEE é responsável pela operação comercial do sistema. 
 
A comercialização de energia elétrica é atualmente realizada em dois ambientes diferentes: 
 
- Ambiente de Contratação Livre (ACL): destinado ao atendimento de consumidores livres3 por 
meio de contratos bilaterais firmados com produtores independentes de energia, agentes 
comercializadores ou geradores estatais. Estes últimos só podem fazer suas ofertas por meio de 
leilões públicos. 
 
 
 
 
 
 
- Ambiente de Contratação Regulada (ACR): destinado ao atendimento de consumidores cativos 
por meio das distribuidoras, sendo estas supridas por geradores estatais ou independentes que 
vendem energia em leilões públicos anuais. 
 
h) Agências Estaduais de Energia Elétrica 
 
Nos estados foram criadas as Agências Reguladoras Estaduais com a finalidade de descentralizar 
as atividades da ANEE. A Figura 1.28 apresenta as agências reguladoras estaduais. 
 
 
 
 
3: Consumidor livre: consumidor quepode optar pela compra de energia elétrica junto a qualquer fornecedor, 
que é atendido em qualquer tensão e com demanda contratada mínima de 3MW. (Resolução ANEEL No. 264 e 
456). 
 
 
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 29 
 
 
Fig.1.29: Agências reguladoras nacionais. 
 
 
i) Eletrobrás 
 
A Eletrobrás controla grande parte dos sistemas de geração e transmissão de energia elétrica do 
Brasil por intermédio de seis subsidiárias: Chesf, Furnas, Eletrosul, Eletronorte, CGTEE 
(Companhia de Geração Térmica de Energia Elétrica) e Eletronuclear. A empresa possui ainda 
50% da Itaipu Binancional e também controla o Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (Cepel), 
o maior de seu gênero no Hemisfério Sul. A Eletrobrás dá suporte a programas estratégicos do 
governo federal, como o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica 
(Proinfa), o Programa Nacional de Universalização do Acesso e Uso da Energia Elétrica (Luz 
para Todos) e o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel). 
 
j) Agentes Setoriais 
 
Agentes relacionados ao setor de energia elétrica (Tabela 1.1). 
 
Tabela 1.1 Associações Setoriais de Energia Elétrica. 
 
ABRAGE Associação Brasileira das Empresas Geradoras de Energia 
Elétrica. 
Empresas associadas: AES TIETÊ, CDSA, CEMIG, CESP, CEEE, DUKE-GP, 
CHESF, COPEL, ELETRONORTE, EMAE, FURNAS, LIGHT, TRACTEBEL 
ENERGIA 
ABRATE Associação Brasileira de Grandes Empresas de Transmissão de Energia Elétrica. 
Empresas associadas: CEMIG, CTEEP, CHESF, COPEL Transmissão S.A, 
ELETRONORTE, Furnas Centrais Elétricas AS, Companhia Estadual de 
Geração e Transmissão de Energia Elétrica - CEEE GT, ELETROSUL 
Centrais Elétricas S.A. 
 
 
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ABRADEE Associação Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica. Empresas associadas 
(48 dentre as 67 concessionárias de distribuição): AES SUL DISTRIBUIDORA 
GAÚCHA DE ENERGIA S.A.; AMPLA - COMPANHIA DE ELETRICIDADE DO 
RIO DE JANEIRO; BANDEIRANTE ENERGIA S.A.; BOA VISTA ENERGIA S.A.; 
COMPANHIA DE ELETRICIDADE DA BORBOREMA; EMPRESA ELÉTRICA 
BRAGANTINA; CAIUA SERVIÇOS DE ELETRICIDADE S.A.; COMPANHIA 
FORÇA E LUZ CATAGUAZES LEOPOLDINA; CEAL – COMPANHIA 
ENERGÉTICA DE ALAGOAS; CEAM - COMPANHIA ENERGÉTICA DO 
AMAZONAS (incorporada pela Manaus Energia S.A. (MASA); CEB -
COMPANHIA ENERGÉTICA DE BRASÍLIA; CEEE - COMPANHIA ESTADUAL 
DE ENERGIA ELÉTRICA; CELESC - CENTRAIS ELÉTRICAS DE SANTA 
CATARINA S.A; CELG - COMPANHIA ENERGÉTICA DE GOIÁS; CELPA – 
CENTRAIS ELÉTRICAS DO PARÁ S.A.; CELPE – COMPANHIA ENERGÉTICA 
DE PERNAMBUCO; CELTINS - COMPANHIA DE ENERGIA ELÉTRICA DO 
ESTADO DO TOCANTINS; CEMAR - COMPANHIA ENERGÉTICA DO 
MARANHÃO; CEMAT - CENTRAIS ELÉTRICAS MATOGROSSENSES S.A.; 
CEMIG - COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS; CENF - 
COMPANHIA DE ELETRICIDADE DE NOVA FRIBURGO; CEPISA - 
COMPANHIA ENERGÉTICA DO PIAUÍ; CERON - CENTRAIS ELÉTRICAS DE 
RONDÔNIA S.A; CFLO - COMPANHIA FORÇA E LUZ DO OESTE; CHESP - 
COMPANHIA HIDROELÉTRICA SÃO PATRÍCIO; COELBA - COMPANHIA DE 
ELETRICIDADE DO ESTADO DA BAHIA; COELCE - COMPANHIA 
ENERGÉTICA DO CEARÁ; COPEL - COMPANHIA PARANAENSE DE 
ENERGIA; COSERN - COMPANHIA ENERGÉTICA DO RIO GRANDE DO 
NORTE; CPEE - COMPANHIA PAULISTA DE ENERGIA ELÉTRICA; CPFL 
- COMPANHIA PAULISTA DE FORÇA E LUZ; – P.CALDAS -
DEPARTAMENTO MUNICIPAL DE ELETRICIDADE DE POÇOS DE CALDAS; 
ELEKTRO - ELEKTRO ELETRICIDADE E SERVIÇOS S.A; ELETROACRE -
COMPANHIA DE ELETRICIDADE DO ACRE; ELETROCAR - CENTRAIS 
ELÉTRICAS DE CARAZINHO S.A.; ELETROPAULO - ELETROPAULO 
METROPOLITANA ELETRICIDADE DE SÃO PAULO S.A.; ENERGIPE - 
EMPRESA ENERGÉTICA DE SERGIPE S.A.; ENERSUL EMPRESA 
ENERGÉTICA DE MATO GROSSO DO SUL S.A.; ESCELSA - ESPÍRITO 
SANTO CENTRAIS ELÉTRICAS S.A.; IGUAÇU DISTRIBUIDORA DE ENERGIA 
ELÉTRICA LTDA.; LIGHT SERVIÇOS DE ELETRICIDADE S.A.; MANAUS 
ENERGIA S.A.; COMPANHIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA; 
HIDROELÉTRICA PANAMBI S.A.; EMPRESA DE ELETRICIDADE VALE 
PARANAPANEMA S.A.; COMPANHIA PIRATININGA DE FORÇA E LUZ; RGE 
- RIO GRANDE ENERGIA S.A.; SAELPA - SOCIEDADE ANÔNIMA DE 
ELETRIFICAÇÃO DA PARAÍBA; EMPRESA LUZ E FORÇA SANTA MARIA 
S.A.; SULGIPE - COMPANHIA SUL SERGIPANA DE ELETRICIDADE. 
 
 
 
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 31 
 
ABEER Associação Brasileira das Empresas de Energia Renovável 
ABRACEEL Associação Brasileira dos Agentes Comercializadores de Energia Elétrica 
 ABRACEE Associação Brasileira de Grandes Consumidores Industriais de Energia e de 
Consumidores Livres 
APINE Associação Brasileira dos Produtores Independentes de Energia Elétrica - Os 
produtores independentes (PIEs) são empresas ou grupo de empresas reunidas 
em consórcio, com autorização ou concessão para produzir energia destinada 
ao comércio de toda ou parte da produção por sua conta e risco. Os PIs têm 
como garantia o livre acesso aos sistemas elétricos, além disso, têm 
autonomia para fechar contratos bilaterais de compra e venda de energia 
elétrica. 
 
 
 
1.5.2 Estrutura de um Sistema Elétrico de Potência 
 
O objetivo de um sistema elétrico de potência (SEP) é gerar, transmitir e distribuir energia elétrica 
atendendo a determinados padrões de confiabilidade, disponibilidade, qualidade, segurança e 
custos, com o mínimo impacto ambiental e o máximo de segurança pessoal. 
 
- Confiabilidade e disponibilidade são duas importantes e distintas características que os SEPs 
devem apresentar. Ambos são expressos em %. 
 
o Confiabilidade representa a probabilidade de componentes, partes e sistemas realizarem suas 
funções requeridas por um dado período de tempo sem falhar. Confiabilidade representa o tempo 
que o componente, parte ou sistema levará para falhar. A confiabilidade não reflete o tempo 
necessário para a unidade em reparo retornar à condição de trabalho. 
 
o Disponibilidade é definida como a probabilidade que o sistema esteja operando adequadamente 
quando requisitado para uso. Em outras palavras, é a probabilidade de um sistema não estar com 
falha ou em reparo quando requisitado para uso. A expressão abaixo quantifica a disponibilidade: 
 
 
 
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 32 
 A = 
MTBF 
 MTBF + MTTR 
 
A – availability (disponibilidade) 
MTBF – tempo médio entre falhas ou MTTF 
MTTR – tempo médio para reparo – inclui desde a detecção até a retificação da falha. 
 
 
A disponibilidade é função da confiabilidade e da manutenabilidade – exercício da manutenção. Se 
um sistema tem uma alta disponibilidade não necessariamente terá uma alta confiabilidade. 
 
 
Tabela 1.2 Relação entre confiabilidade, manutenabilidade e disponibilidade. [Fonte: 
http://www.weibull.com/hotwire/issue26/relbasics26.htm] 
Confiabilidade ManutenabilidadeDisponibilidade 
 Constante Diminuir Diminuir 
 Constante Aumentar Aumentar 
 Aumentar Constante Aumentar 
 Diminuir Constante Diminuir 
 
Como pode ser visto na Tabela 1.2, se a confiabilidade é mantida constante, mesmo em um valor 
alto, isto não implica diretamente uma alta disponibilidade. Quando o tempo para reparo aumenta, a 
disponibilidade diminui. Mesmo um sistema com uma baixa confiabilidade poderia ter uma alta 
disponibilidade se o tempo para reparo é curto. 
 
– Qualidade da energia é a condição de compatibilidade entre sistema supridor e carga atendendo 
critérios de conformidade senoidal. 
– Segurança está relacionado com a habilidade do sistema de responder a distúrbios que possam 
ocorrer no sistema. Em geral os sistemas elétricos são construídos para continuar operando após ser 
submetido a uma contingência. 
 
A estrutura do sistema elétrico de potência compreende os sistemas de geração, transmissão, 
distribuição e subestações de energia elétrica, em geral cobrindo uma grande área geográfica. 
 
 
 
Fig.1.30: Estrutura básica de um sistema elétrico. 
 
 
O sistema atual de energia elétrica é baseado em grandes usinas de geração que transmitem 
 
 
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energia através de sistemas de transmissão de alta tensão, que é então distribuída para sistemas 
de distribuição de média e baixa tensão. Em geral o fluxo de energia é unidirecional e a energia é 
despachada e controlada por centro(s) de despacho com base em requisitos pré-definidos. 
Normalmente os sistemas de distribuição são gerenciados por monopólios empresariais, enquanto o 
setor de geração e de transmissão apresenta certa competitividade em um sistema desverticalizado. A 
Figura 1.30 ilustra os três segmentos tradicionais de redes de energia elétrica. 
 
 
 
Fig.1.31: Estrutura tradicional de uma rede de energia elétrica. 
Fonte: Aneel. 
 
 
1.5.3 Geração de Energia Elétrica 
Na geração de energia elétrica uma tensão alternada é produzida, a qual é expressa por uma onda 
senoidal, com freqüência fixa e amplitude que varia conforme a modalidade do atendimento em 
baixa, média ou alta tensão. Essa onda senoidal propaga-se pelo sistema elétrico mantendo a 
freqüência constante e modificando a amplitude à medida que trafegue por transformadores. Os 
consumidores conectam-se ao sistema elétrico e recebem o produto e o serviço de energia elétrica. 
 
1.5.4 Rede de Transmissão 
 
A rede de transmissão liga as grandes usinas de geração às áreas de grande consumo. Em geral 
apenas poucos consumidores com um alto consumo de energia elétrica são conectados às redes 
de transmissão onde predomina a estrutura de linhas aéreas. A segurança é um aspecto 
fundamental para as redes de transmissão. Qualquer falta neste nível pode levar a descontinuidade 
de suprimento para um grande número de consumidores. A energia elétrica é permanentemente 
monitorada e gerenciada por um centro de controle. O nível de tensão depende do país, mas 
normalmente o nível de tensão estabelecido está entre 220 kV e 765 kV. 
 
1.5.5 Rede de Sub-Transmissão 
 
A rede de sub-transmissão recebe energia da rede de transmissão com objetivo de transportar 
energia elétrica a pequenas cidades ou importantes consumidores industriais. O nível de tensão está 
entre 35 kV e 160 kV. Em geral, o arranjo das redes de sub-transmissão é em anel para aumentar a 
segurança do sistema. A estrutura dessas redes é em geral em linhas aéreas, por vezes cabos 
subterrâneos próximos a centros urbanos fazem parte da rede. A permissão para novas linhas aéreas 
está cada vez mais demorada devido ao grande número de estudos de impacto ambiental e oposição 
social. Como resultado, é cada vez mais difícil e caro para as redes de sub-transmissão alcançar 
áreas de alta densidade populacional. Os sistemas de proteção são do mesmo tipo daqueles 
 
 
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usados para as redes de transmissão e o controle é regional. 
 
1.5.6 Redes de Distribuição 
 
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 segundo o Prodist: 
 
 Alta tensão de distribuição (AT): tensão entre fases cujo valor eficaz é igual ou superior a 69kV e 
inferior a 230kV. 
 
 Média tensão de distribuição (MT): tensão entre fases cujo valor eficaz é superior a 1kV e 
inferior a 69kV. 
 
 Baixa tensão de distribuição (BT): tensão entre fases cujo valor eficaz é igual ou inferior a 1kV. 
 
De acordo com a Resolução No456/2000 da ANEEL e o módulo 3 do Prodist, a tensão de 
fornecimento para a unidade consumidora se dará de acordo com a potência instalada: 
 
 Tensão secundária de distribuição inferior a 2,3kV: quando a carga instalada na unidade 
consumidora for igual ou inferior a 75 kW; 
 
 Tensão primária de distribuição inferior a 69 kV: quando a carga instalada na unidade 
consumidora for superior a 75 kW e a demanda contratada ou estimada pelo interessado, 
para o fornecimento, for igual ou inferior a 2.500 kW; 
 
 Tensão primária de distribuição igual ou superior a 69 kV: quando a demanda contratada ou 
estimada pelo interessado, para o fornecimento, for superior a 2.500 kW. 
 
As tensões de conexão padronizadas para AT e MT são: 138 kV (AT), 69 kV (AT), 34,5 kV (MT) e 
13,8 kV (MT). O setor terciário, tais como hospitais, edifícios administrativos, pequenas indústrias, 
etc, são os principais usuários da rede MT. A rede BT representa o nível final na estrutura de um 
sistema de potência. Um grande número de consumidores, setor residencial, é atendido pelas redes 
em BT. Tais redes são em geral operadas manualmente. 
 
Tabela 1.3 Tensões Nominais Padronizadas de Baixa Tensão – Prodist Módulo 3 
 
 
A Figura 1.32 mostra um diagrama com a representação dos vários segmentos de um sistema de 
potência com seus respectivos níveis de tensão. 
 
 
 
 
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Classificação: 
Acima de 765 kV (UAT) 
230kV<V≤765kV (EAT) 
35 kV <V≤ 230kV (AT) 
1 kV<V≤ 35 kV (MT) 
V ≤ 1000 V (BT) 
 
 
Figura 1.32: Faixas de tensão de sistemas elétricos. 
 
Os níveis de tensões praticados no Brasil são: 765 kV, 525 kV, 500 kV, 440 kV, 345 kV, 300 kV, 230 
kV, 161 kV, 138 kV, 132 kV, 115 kV, 88 kV, 69 kV, 34,5 kV, 23 kV, 13,8 kV, 440 V, 380 V, 220 V, 110 
V. 
 
 
1.6 Características do Sistema Elétrico Brasileiro 
1.6.1 Geração de Energia Elétrica no Brasil 
 
O sistema de produção e transmissão de energia elétrica do Brasil pode ser classificado como 
hidrotérmico de grande porte, com forte predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos 
proprietários. A maior parte da capacidade instalada é composta por usinas hidrelétricas, que se 
distribuem em 12 diferentes bacias hidrográficas nas diferentes regiões do país de maior 
atratividade econômica. São os casos das bacias dos rios Tocantins, Paranaíba, São Francisco, 
Paranaíba, Grande, Paraná, Tietê, Paranapanema, Iguaçu, Uruguaie Jacuí onde se concentram as 
maiores centrais hidrelétricas. 
 
 
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Fig.1.33: Integração eletroenergética no Brasil. 
 Fonte: http://www.ons.com.br/conheca_sistema/mapas_sin.aspx# 
 
Os reservatórios nacionais situados em diferentes bacias hidrográficas, que não têm nenhuma 
ligação física entre si, funcionam como se fossem vasos comunicantes interligados por linhas de 
transmissão. A capacidade de geração do Brasil em 2008 é de 104.851.356 kW de potência, com 
um total de total 2.100 empreendimentos em operação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.1.34: Participação de fontes de geração no Brasil4. 
Fonte: Annel 
 
Os dez agentes de maior capacidade instalada no país são apresentados na Tabela 1.4. 
 
 
 
 
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Tabela 1.4 Maiores agentes de capacidade instalada no Brasil (Usinas em Operação). 
Fonte: Aneel 
 
 
Nº 
 
Agentes do Setor Potência Instalada (kW) 
 
1º Companhia Hidro Elétrica do São Francisco CHESF 
 
10.618.327 
2º Furnas Centrais Elétricas S/A. FURNAS 9.456.900 
 
3º Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A. ELETRONORTE 
 
9.256.933,10 
 
4º 
Companhia Energética de São Paulo 
CESP 
 
7.455.300 
5º Itaipu Binacional ITAIPU 7.000.000 
6º Tractebel Energia S/ATRACTEBEL 6.965.350 
 
7º CEMIG Geração e Transmissão S/A CEMIG-GT 
 
6.782.134 
8º Petróleo Brasileiro S/APETROBRÁS 4.832.276,60 
 
9º Copel Geração e Transmissão S.A.COPEL-GT 
 
4.544.914 
10º AES Tietê S/AAES TIETÊ 2.645.050 
 
 
1.6.2 Sistema Interligado Nacional - SIN 
 
O parque gerador nacional é constituído, predominantemente, de centrais hidrelétricas de grande e 
médio porte, instaladas em diversas localidades do território nacional. Por outro lado, existe uma 
concentração de demanda em localidades industrializadas onde não se concentram as centrais 
geradoras. Estas características são imperativas para a implantação de um sistema de transmissão de 
longa distância. Até 1999, o Brasil possuía vários sistemas elétricos desconectados, o que 
impossibilitava uma operação eficiente das bacias hidrográficas regionais e da transmissão de energia 
elétrica entre as principais usinas geradoras. Com o objetivo de ampliar a confiabilidade, aperfeiçoar 
os recursos energéticos e homogeneizar mercados foi criado o sistema interligado nacional - SIN, o 
qual é responsável por mais de 95% do fornecimento nacional. Sua operação é coordenada e 
controlada pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS. 
 
 
 
 
 
 
 
A Operação Nacional do Sistema Elétrico através do ONS concentra sua atuação sobre a Rede de 
Operação do Sistema Interligado Nacional. A Rede de Operação é constituída pela Rede Básica, 
Rede Complementar, e Usinas submetidas ao despacho centralizado, sendo a Rede Complementar 
aquela situada fora dos limites da Rede Básica e cujos fenômenos têm influência significativa nesta. 
 
4: Legenda: CGH Central Geradora Hidrelétrica (até 1MW); EOL Central Geradora Eolielétrica; PCH 
Pequena Central Hidrelétrica (de 1MW a 30MW); SOL Central Geradora Solar Fotovoltaica; UHE Usina 
Hidrelétrica de Energia; UTE Usina Termelétrica de Energia; UTN Usina Termonuclear. 
 
 
 
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Fig.1.35: Redes de operação do sistema interligado nacional 
Fonte: ONS. 
 
O sistema interligado de eletrificação permite que as diferentes regiões permutem energia entre si, 
quando uma delas apresenta queda no nível dos reservatórios. Como o regime de chuvas é diferente 
nas regiões Sul, Sudeste, Norte e Nordeste, os grandes troncos (linhas de transmissão da mais alta 
tensão: 500 kV ou 750 kV) possibilitam que os pontos com produção insuficiente de energia sejam 
abastecidos por centros de geração em situação favorável. 
 
 Sistema B 
 Sistema A 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Sistema C 
 Sistema D 
 Sistema E 
 
Fig.1.36: Exemplo de sistema elétrico interligado. 
 
Vantagens dos sistemas interligados: 
 Aumento da estabilidade – sistema torna-se mais robusto podendo absorver, sem perda de 
sincronismo, maiores impactos elétricos. 
 Aumento da confiabilidade – permite a continuidade do serviço em decorrência da falha ou 
manutenção de equipamento, ou ainda devido às alternativas de rotas para fluxo da energia. 
 Aumento da disponibilidade do sistema – a operação integrada acresce a disponibilidade de 
energia do parque gerador em relação ao que se teria se cada empresa operasse suas 
usinas isoladamente. 
 Mais econômico – permite a troca de reservas que pode resultar em economia na capacidade 
de reservas dos sistemas. O intercâmbio de energia está baseado no pressuposto de que a 
demanda máxima dos sistemas envolvidos acontece em horários diferentes. O intercâmbio 
pode também ser motivado pela importação de energia de baixo custo de uma fonte geradora, 
como por exemplo, a energia hidroelétrica para outro sistema cuja fonte geradora apresenta 
custo mais elevado. 
 
 
 
 
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Nº Agentes do Setor km de linhas 
1º FURNAS 19.082 
2º CTEEP 18.495 
3º CHESF 18.260 
4º Eletrosul 10.693 
5º Eletronorte 7.856 
6º CEEE 6.008 
7º CEMIG 4.875 
8º COPEL 1.766 
 
Desvantagens dos sistemas interligados: 
 Distúrbio em um sistema afeta os demais sistemas interligados. 
 A operação e proteção tornam-se mais complexas. 
 
1.6.3 Transmissão de Energia Elétrica no Brasil 
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 que totalmente interligado, de norte a sul. As principais empresas investidoras em 
linhas de transmissão no país estão relacionadas na Tabela 1.5. 
 
Tabela 1.5 Maiores transmissores do país – Extensão de linhas (km) Fonte ABRATE Maio/2008 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apenas o Amazonas, Roraima, Acre, Amapá, Rondônia e parte dos Estados do Pará ainda não fazem 
parte do sistema integrado de eletrificação. Nestes Estados, o abastecimento é feito por pequenas 
usinas termelétricas ou por usinas hidrelétricas situadas próximas às suas capitais. No Brasil, a 
interligação do sistema elétrico liga as diferentes regiões do país como pode ser visto no mapa da 
Figura 1.37 que apresentao Sistema de Transmissão Nacional. 
 
 
 
 
 
 
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Figura 1.37: Sistema de transmissão brasileiro [Fonte: Aneel]. 
[Fonte: http://www.ons.com.br/conheca_sistema/mapas_sin.aspx#] 
 
 Sistema norte – centro-oeste → o primeiro circuito de interligação, conhecido por Linhão 
Norte-Sul, foi construído em 500 kV, com 1.277 km de extensão, capacidade de transmissão 
de 1100MW e com transferência média de 600MW, o que representou o acréscimo de uma 
usina de 600MW para o sistema sul-sudeste brasileiro. Embora a interligação seja conhecida 
como ‘ligação norte-sul’ o circuito interliga o estado de Tocantins ao Distrito Federal. Em 
março de 2004 foi inaugurado o segundo circuito de interligação norte-sul II, com 1278 km 
de extensão, operando em 500 kV, passando pelas SE Imperatriz, no Maranhão, Colinas, 
Miracema e Gurupi, no Tocantins, Serra da Mesa em Goiás, e Samambaia em Brasília. Os 
circuitos em 500kV transmitem energia da UHE Luis Eduardo Magalhães – Lajeado, 
localizada no rio Tocantins, entre os municípios de Lajeado e Miracema do Tocantins com 
potência instalada de 902,5 MW. A UHE Lajeado é o maior empreendimento de geração 
realizado pela iniciativa privada no Brasil. 
 
 Expansão da linha de transmissão Interligação Norte-Sul (Centro-oeste-Sudeste) com tensão de 
500 kV. Essa linha interliga as subestações de Samambaia (DF), Itumbiara (GO) e 
Emborcação (SP). A linha permitirá o escoamento, para a região Sudeste, da energia gerada 
pelas usinas de Lajeado (TO), Cana Brava (GO), e 2 etapa de Tucuruí (PA). 
 
 Sistema interligado sudeste – centro-oeste → concentra pelo menos 60% da demanda de 
energia no Brasil. 
 Sistema sul – sudeste → com energia transferida da usina de Itaipu (2 circuitos em CC em 
600kV ligando a usina a São Roque (SP), 2 circuito 765kV ligando a usina a Tijuco Preto). 
 Sistema nordeste → hoje a região Nordeste importa energia elétrica das hidrelétricas de 
Lajeado, em Tocantins, Cana Brava, em Goiás, e Tucuruí I e II, no Pará. 
 
 
 
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Nº 
 
Empresa Consumo em GWh 
1º Eletropaulo 32.548 
2º Cemig 20.693 
3º CPFL 18.866 
4º Copel 18.523 
5º Light 18.235 
6º Celesc 13.829 
7º Coelba 11.403 
8º Elektro 10.055 
9º Celpe 8.171 
10º Piratininga 8.015 
 
 
Grande parte da região norte e uma parcela reduzida da região centro-oeste, além de algumas 
pequenas localidades esparsas pelo território brasileiro, ainda não f azem parte do sistema 
interligado, sendo o suprimento de energia elétrica efetuada, quando existente, por meio de 
pequenos sistemas elétricos isolados. Nesses casos, a produção de eletricidade é normalmente 
efetuada por meio de unidades geradoras de pequeno porte, utilizando freqüentemente motores Diesel 
como equipamento motriz. A existência desses sistemas isolados, em algumas situações, como é o 
caso dos sistemas das cidades de Manaus, Boa Vista (Roraima) e Porto Velho (Rondônia), 
assumem proporções de relativa significância, com demandas superiores a 100MW, em grande 
parte responsável pela predominância da geração termelétrica a diesel. Para atender às políticas 
externa e energética, o Brasil está interligado aos países vizinhos como Venezuela (para 
fornecimento a Manaus e Boa Vista), Argentina, Uruguai, e Paraguai. 
 
1.6.4 Sistemas de Distribuição no Brasil 
 
Os sistemas de distribuição de energia elétrica no Brasil incluem todas as redes e linhas de 
distribuição de energia elétrica em tensão inferior a 230 kV, seja em baixa tensão (BT), média 
tensão (MT) ou alta tensão (AT). 
 Alta tensão (AT): Tensão entre fases cujo valor eficaz é igual ou superior a 69 kV e 
inferior a 230 kV, ou instalações em tensão igual ou superior a 230 kV quando 
especificamente definidas pela ANEEL. 
 Média tensão (MT): Tensão entre fases cujo valor eficaz é superior a 1 kV e inferior a 69 kV. 
 Baixa tensão (BT): Tensão entre fases cujo valor eficaz é igual ou inferior a 1 kV. 
 
Tabela 1.6 Dez Maiores agentes de distribuição do país (por consumo) Fonte ABRADEE Dez/2007 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.7 Características dos Sistemas Elétricos de Potência 
 
Os Sistemas Elétricos de Potência apresentam as seguintes características: 
 Normalmente são trifásicos; 
 Apresentam um grande número de componentes; 
 Possuem transformadores que particionam o sistema em seções de diferentes níveis de tensão. 
 
1.8 Tendências para o Mercado de Energia Elétrica 
O desenvolvimento atual do modelo internacional de mercado de energia elétrica tem sido baseado em 
luxo unidirecional de energia e, possivelmente, por razões tecnológicas, em alguns casos, e razões 
econômicas, em muitos outros, o mercado está baseado em tarifas fixas e limitações de informações 
em tempo real sobre gerenciamento de carga. O mercado de transmissão e distribuição de energia 
elétrica está caracterizado por monopólios naturais dentro de áreas geográficas. A ausência de 
 
 
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competição faz com que as tarifas sejam controladas por agentes reguladores. A nova tendência 
internacional é de liberalização do mercado de energia elétrica com o estabelecimento de comércio 
de energia on-line e de consumidores com o direito de escolher seu supridor de energia elétrica. 
 
Atualmente a maioria dos usuários da rede de energia elétrica são receptores passivos sem 
nenhuma participação no gerenciamento da operação da rede. Cada consumidor é simplesmente 
um absorvedor de eletricidade. As redes de energia elétrica deverão em um futuro não longínquo 
permitir que seus usuários exerçam um papel ativo na cadeia de suprimento de energia elétrica. 
 
Com a consolidação da geração distribuída em um mercado liberalizado de energia elétrica, um 
novo modelo de geração deverá surgir em que coexistirão geração centralizada e geração 
descentralizada. Um grande número de pequenos e médios produtores de energia elétrica com 
tecnologia baseada em fontes renováveis de energia deverá ser integrado à rede elétrica. Milhares 
de usuários terão geração própria tornando-se ambos, produtores e consumidores de energia 
elétrica. O mercado de energia elétrica deverá fazer uso pleno de ambos, grandes produtores 
centralizados e pequenos produtores distribuídos. 
 
Pequenos produtores quando operando interligados à rede de distribuição em baixa tensão dão 
origem a um novo tipo de sistema de potência denominado de Microredes. As microredes podem 
operar em modo autônomo ou como parte da rede principal de energia elétrica. Quando várias 
fontes são conectadas entre si e operam de forma conjunta e coordenada dá origem ao que se 
denomina de plantas de geração virtual. 
 
 
 
Fig.1.38: Micro rede. 
 
As Plantas Virtuais de Geração são operadas coletivamente por uma entidade de controle 
centralizado, pois assumem a grandeza de uma planta convencional podendo operar no mercado de 
energia elétrica.