Geracao_Transmissao_Distribuicao

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Eletrotécnica
Geração-Transmissão-Distribuição
de Energia Elétrica
Geração de Energia Elétrica
✓ Faz-se necessário mover o eixo do gerador para transformar a energia
mecânica (movimento) em energia elétrica.
✓ Essa força par mover o eixo do gerador pode ser obtida de diversas fontes
de energia primária (no Brasil):
✓ 1: Usinas hidrelétricas;
✓ 2: Usinas termelétricas;
✓ 3: Usinas nucleares.
Geração de Energia Hidrelétrica
✓ Em países com muitos rios com grandes desníveis, uma das soluções mais
econômicas é aproveitar a energia potencial gravitacional armazena nas
águas dos rios.
✓ Uma barragem represa a água, elevando o nível e armazenando uma
grande quantidade de volume de água.
✓ No interior da barragem instala-se grandes tubos inclinados, os aquedutos,
que direcionam o fluxo de água para as turbinas.
✓ A água descendo pelos tubos faz girar o sistema de hélices das turbinas,
movimentando o eixo dos geradores, produzindo a energia elétrica.
✓ 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.
Geração de Energia Hidrelétrica
Geração de Energia Hidrelétrica
✓ Itaipu: construída entre os anos de 1975 a 1982, administrada pelo Brasil e
Paraguai está localizada no rio Paraná.
✓ É a segunda maior hidrelétrica do mundo em potência instalada, com
14.000 MW de capacidade de geração, atrás apenas de Três Gargantas, na
China, de 22.500 MW.
✓ A Eletrobrás detém metade de Itaipu em nome do governo brasileiro.
✓ As outras usinas da Eletrobrás são Tucuruí, no rio Tocantins, e Xingó e as
usinas do Complexo Paulo Afonso I, II, III, IV e Apolônio Sales, no rio São
Francisco. Itaipu Três gargantas
Geração de Energia Hidrelétrica
Geração de Energia
Fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm
Geração de Energia Elétrica
Fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm
• O Brasil possui no total 7.439 empreendimentos em operação , totalizando 164.831.210 kW de potência
instalada.
Geração de Energia Elétrica
Fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm
• Está prevista para os próximos anos uma adição de 20.921.177 kW na capacidade de geração do País,
proveniente dos 218 empreendimentos atualmente em construção e mais 382 em Empreendimentos com
Construção não iniciada.
Geração de Energia Elétrica - atualizadas até fev/2018
Fonte: http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/capacidadebrasil/OperacaoCapacidadeBrasil.cfm
•O número de novas usinas planejadas é 632 usinas, totalizando 25.136,42 MW de capacidade a ser instalada.
Geração de Energia Hidrelétrica
✓ Calculando: qual é o volume de água consumido na usina de Itaipu
considerando um banho de 10 minutos em um chuveiro elétrico de 4.000 W ?
(desconsiderando as perdas de geração, transmissão e distribuição)
01 - Cota 40 - Fundação da barragem.
02 - Cota 92,4 - Acesso ao poço da turbina.
03 - Cota 98,5 - Serviço auxiliar da unidade - Sistema de água pura.
04 - Cota 98,5 - Sistema de excitação, acesso ao “housing” do gerador e 
regulador de velocidade.
05 - Cota 108 - Transformadores elevadores.
06 - Cota 108 - Piso dos geradores e salas de controle local.
07 - Cota 122 - Sistema de ventilação.
08 - Cota 127,6 - Galeria de cabos.
09 - Cota 128,2 - GIS - SF6.
10 - Cota 133,2 - Painéis principais do serviço auxiliar AC e sala dos 
geradores diesel.
11 - Cota 144 - Serviço auxiliar da barragem.
12 - Cota 214 - Central hidráulica das comportas.
Geração de Energia Hidrelétrica
✓ Energia consumida pelo banho:
MJJtPE ss
J 4,2104,2min10104 6min1
603 ====
✓ Massa de água consumida:
✓ Altura da coluna de água estimado em: 202-92 = 110m
✓ Energia potencial = energia consumida
kg
J
m
Jmm
Jhgm
JE
s
ma
s
m
a
a
p
3
6
6
6
6
1023,2
067,1
104,2
104,21108,9
104,2
104,2
2
2
2
=

=
=
=
=
Geração de Energia Hidrelétrica
✓ Volume de água consumida:
✓ Densidade da água:  = 1.000 kg/m3 => 1kg/litro
litros
kgm
V
litro
kg
a
a
a
3
3
1023,2
1
1023,2
=

==

✓ Custo:
✓ R$ 0,60 / kWh
40,0$667,060,0$ $ RkWhkWh
R
e ==
* Tarifas sem impostos (ICMS, PIS/PASEP, COFINS e 
Contribuição de Iluminação Pública)
Geração de Energia Termelétrica
✓ Em regiões com poucos recursos hidrográficos, mas com boas reservas de
óleo, carvão ou gás, é possível girar as hélices das turbinas com a força do
vapor resultante da queima desses combustíveis.
✓A maioria das usinas termelétricas usa fontes primárias consideradas não-
renováveis,
✓ Mas em alguns lugares do Brasil já é possível gerar energia queimando
combustíveis alternativos, como a biomassa.
✓ Segundo dados da Petrobras, a produção brasileira atual é de mais de 2
milhões de barris por dia (318.000.000 litros = 127,2 piscinas olímpicas).
✓ Tal desempenho coloca o país na segunda posição na América Latina
(atrás apenas da Venezuela) e em 17º no ranking mundial.
Geração de Energia Termelétrica
✓ Bacia de Campos:
✓ é a maior bacia petrolífera brasileira.
✓ Localizada na região que se estende por todo o litoral do Espírito Santo até o
norte do Rio de Janeiro
✓ Responsável por 80% da produção de petróleo no Brasil.
✓ Bacia de Santos:
✓ bacia petrolífera com maior potencial de crescimento.
✓ é nela que se encontra a camada pré-sal recentemente descoberta.
✓ sua localização se estende desde o litoral sul do estado do Rio de
Janeiro até o norte do estado de Santa Catarina.
✓ Bacia do Espírito Santo:
✓ está localizada próxima às porções central e norte do estado do Espírito
Santo e ao litoral sul da Bahia.
✓destaca-se menos pela produção de petróleo e mais pela extração de
gás natural e óleo.
✓Bacia do Recôncavo Baiano:
✓ é a segunda bacia petrolífera brasileira em volume de produção e a
primeira a ser explorada no Brasil (desde a década de 1950).
✓ localiza-se ao longo do estado da Bahia.
Geração de Energia Termelétrica
✓ Calculando: qual é o volume de petróleo consumido na usina de Itaipu
considerando um banho de 10 minutos em um chuveiro elétrico de 4.000 W ?
(desconsiderando as perdas de geração, transmissão e distribuição).
✓ Informações pertinentes: o barril é uma unidade de medida de petróleo
líquido (geralmente petróleo cru) igual a 158,987294928 litros (se for o barril
estadunidense) ou a 159,11315 litros (se for o barril imperial britânico).
✓ Energia: BEP (Barril equivalente de petróleo): unidade de medição de
consumo de energia equivalente, aproximadamente, à energia libertada pela
queima de um barril de “Crude Oil”, igual a 6,383x109 J ou 1,68 MWh.
Geração de Energia Termelétrica
✓ Energia consumida pelo banho em kWh:
kWhkWtPE hora 667,0min104 min60
1 ===
✓ Volume de petróleo consumido:
✓ Densidade de energia: p= 1,68x10
3 kWh /159 litros = 10,57 kWh/litro
mllitros
kWhE
V
litro
kWh
p
a 1,630631,0
 10,57
667,0
→===

✓ Preço do petróleo consumido:
✓ $67/barril = R$ 1,26/litro
08,0$,1ml6305,1$ $ Rlitro
R
u ==
Geração de Energia Nuclear
✓ Certas 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 fissão,
quebrando-o em dois núcleos menores e ocorrendo a liberação de nêutrons e
energia na forma de calor.
✓ Os nêutrons liberados irão fissionar outros átomos de urânio que atingirão
outros núcleos de urânio que sustentaram a uma reação em cadeia.
✓ A velocidade de uma reação em cadeia é classificada em dois tipos:
✓ Não controlada: a reação ocorre rapidamente (em menos de 1s),
liberando enorme quantidade de energia. É o que acontece, por exemplo,
na detonação de uma bomba atômica.
✓ Controlada: a reação é controlada pelos chamados reatores de fissão
nuclear, permitindo que a energia seja liberada de uma forma graduale
seja aproveitada evitando explosões.
✓ As usinas nucleares brasileiras em operação – Angra 1 e Angra 2 – estão
localizadas na Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto, que ficam em Angra
dos Reis, no Rio de Janeiro, e pertence à Eletrobras Eletronuclear.
Geração de Energia Nuclear
✓ O Brasil, segundo dados oficiais das Indústrias Nucleares do Brasil, ocupa a
sexta posição no ranking mundial de reservas de urânio (por volta de 309.000t
de U3O8).
✓ Segundo a empresa, apenas 25% do território nacional foi objeto de
prospecção, e as duas principais reservas são a de Caetité (mina Lagoa
Real), e a de Santa Quitéria.
✓ Descoberta em 1976, a mina de Caetité é feita a céu aberto, numa das 33
ocorrências localizadas numa faixa com cerca de 80 km de comprimento por
30 a 50 km de largura. Localizada a 20 km da sede do município, o complexo
instalado produz um pó do mineral, conhecido por yellow cake. Esta reserva é
capaz de suprir dez reatores do porte de Angra 2 durante toda sua vida útil.
✓ Do urânio retirado das minas, em forma de rocha, 99,3% é do tipo (ou
“isótopo”) 238, o mais comum. O 0,7% restante é urânio 235, que é o que
pode ser usado para geração de energia e para a construção de bombas
atômicas.
✓ Parar gerar energia elétrica é preciso cerca de 3% de urânio 235 na
amostra. Para o uso na medicina, é necessário 20%. Para construir uma
bomba nuclear, é preciso 95%.
Geração de Energia Nuclear
✓ Calculando: qual é a massa de urânio consumido considerando um banho
de 10 minutos em um chuveiro elétrico de 4.000 W ? (desconsiderando as
perdas de geração, transmissão e distribuição).
✓ Energia: 1 kg de urânio natural equivale, em média, a 50 MWh
✓ Custo: Afirma-se que a energia nuclear pode fornecer eletricidade a menos
de US$ 0,06 / kWh. Mas o custo verdadeiro – se forem incluídos os
subsídios, os seguros contratados, o apoio financeiro e os gastos com
eliminação do lixo radioativo –, chega a US$ 0,25 a US$ 0,30 por kWh.
✓ Preço do urânio: $50/lb = R$ 276 /kg
Geração de Energia Nuclear
✓ Energia consumida pelo banho em kWh:
kWhkWtPE hora 667,0min104 min60
1 ===
✓ Volume de urânio consumido:
✓ Densidade de energia: u= 50x10
3 kWh /1 kg = 50 kWh/g
mgg
kWhE
V
g
kWh
u
a 3,130133,0
 50
667,0
→===

✓ Preço da energia elétrica consumida:
67,1$667,0/50,2$$ RkWhkWhRu ==
Sistema Elétrico
Fonte: http://www.cteep.com.br/
Transmissão de energia elétrica
✓ principal malha do Sistema Interligado Nacional (SIN) é composta por 98,6
mil quilômetros de linhas de transmissão.
✓ Tensões utilizadas: 230 kV, 345 kV, 440 kV, 500 kV e 750 kV – que formam
a Rede Básica.
✓ Constituídas por linhas e equipamentos que operam em tensões inferiores
a 230 kV – 11,5 kV a 138 kV – as DITs (Demais Instalações de Transmissão)
pertencem às transmissoras e não integram a Rede Básica do SIN.
Fonte: http://www.cteep.com.br/
Transmissão de energia elétrica
✓
Fonte: 
http://www.cteep.com.b
Transmissão de Energia Elétrica
Fonte: http://www.cteep.com.br/
✓ As subestações têm a finalidade de conectar as linhas de transmissão para
diferentes localidades e, caso seja necessário, fazer a elevação ou a redução
dos níveis de tensão e correntes através de transformadores de potência.
✓ São compostas por um equipamentos de proteção e controle: pára-raios,
chaves seccionadoras, disjuntores, equipamentos de proteção.
Distribuição de Energia Elétrica
✓ O fornecimento de energia é efetuado em uma das seguintes tensões
secundárias de baixa tensão:
✓a) 127/220V, sistema trifásico, estrela com neutro multi-aterrado, freqüência
60Hz;
✓b) 127/254V, sistema monofásico com neutro multi-aterrado, freqüência
60Hz.
✓ Classificações das edificações em relação a demanda:
✓ Igual ou inferior a 95kVA
✓ Entre 95 e 327kVA
✓ Entre 327 e 1500kVA
✓ Superior a 1500kVA
✓ Com Unidade(s) Consumidora(s) com Carga Instalada Superior a 75kW
✓ Edificações Agrupadas (Agrupamentos)
Distribuição de Energia Elétrica
Classificação das unidades consumidoras quanto ao tipo de fornecimento
✓ Tipo A: Fornecimento de energia a 2 fios (Fase -Neutro)
✓Abrange as unidades consumidoras urbanas ou rurais atendidas por
redes de distribuição secundárias (trifásicas 127V/220V ou bifásicas
127V/254V ), com carga instalada até 10kW e da qual não constem:
a) motores monofásicos com potência nominal superior a 2 cv;
b) máquina de solda a transformador com potência nominal superior a
2 kVA.
✓ Tipo B: Fornecimento de energia a 3 fios (2 Condutores Fase -Neutro)
✓Abrange as unidades consumidoras situadas em áreas urbanas ou
rurais atendidas por redes de distribuição secundárias (trifásicas
127V/220V ou bifásicas 127V/254V), que não se enquadram no
fornecimento tipo A,com carga instalada até 15kW e da qual não constem:
a) os aparelhos vetados ao fornecimento tipo A, se alimentados em
127V;
b) motores monofásicos, com potência nominal superior a 5 cv,
alimentados em 220V ou 254V;
c) máquina de solda a transformador, com potência nominal superior a
9kVA, alimentada em 220V ou 254V.
Distribuição de Energia Elétrica
✓Tipo C: Fornecimento de energia a 4 fios (3 Condutores Fase -Neutro)
✓ Abrange as unidades consumidoras urbanas ou rurais a serem
atendidas por redes de distribuição secundárias trifásicas (127/220V), com
carga instalada entre 15,1kW a 75kW, que não se enquadram nos
fornecimentos tipo A e B e da qual não constem:
a) os aparelhos vetados aos fornecimentos tipo A, se alimentados em
127V;
b) motores monofásicos com potência nominal superior a 5cv,
alimentados em 220V;
c) motores de indução trifásicos com potência nominal superior a
15cv.
d) máquina de solda tipo motor-gerador, com potência nominal
superior a 30kVA;
e) máquina de solda a transformador com potência nominal superior a
9kVA, alimentada em 220V – 2 fases ou 220V - 3 fases em ligação V-v
invertida;
f) máquina de solda a transformador, com potência nominal superior a
30kVA e com retificação em ponte trifásica, alimentada em 220V-3
fases.
Distribuição de Energia Elétrica
✓Tipo F: Fornecimento de Energia a 4 Fios (3 condutores Fase - Neutro)
✓ Abrange as unidades consumidoras individuais com carga instalada
superior a 75kW. Os tipos de aparelhos vetados a este fornecimento
correspondem aos mesmos relacionados para o fornecimento tipo C.
✓ A Norma “Fornecimento de Energia Elétrica em Média Tensão Rede de
Distribuição Aérea ou Subterrânea” da CEMIG tem por objetivo estabelecer as
diretrizes técnicas para o fornecimento trifásico de energia elétrica em média
tensão a edificações individuais ou compartilhadas, urbanas ou rurais,
residenciais, comerciais ou industriais, com carga instalada individual superior
a 75 kW, a partir de redes de distribuição aéreas ou subterrâneas com
tensões nominais de 13,8kV, 23,1kV e 34,5kV, bem como fixar os requisitos
mínimos para as entradas de serviço das instalações consumidoras