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aula 1 efic

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Prof. Fábio Esteves da Silva
Matriz Energética 
Faculdade de Tecnologia de Itaquera – Prof. Miguel Reale
Agosto – 2019 
Uma breve frisa do tempo
11,8 bilhões de ano
1a molécula organica: transformação de 
energia solar em energia química
Conversores de Energia
2.500 a. C - Barco a vela
100 a. C – Moinho hidráulico
950 D.C – Moinho de vento
1769 – Máquina vapor
1800 – Pilha elétrica
1814 – Locomotiva a vapor
1827 – Turbina hidráulica
1831 – Indução eletromagnética
1866 – Dinamo
1878 – Lampada incandescente
1882 – Central hidroelétrica
1884 – Turbina a vapor
1893 – Motor diesel
1933 – Fissão nuclear
1953 – Célula fotovoltaica
Buscar: Hot Big Bang
Em ação, 
a energia se transforma de uma forma em outra.
Exemplo
Lei da Conservação da Energia
1o Princípio da Termodinâmica
O uso da energia implica 
em transformá-la 
de uma forma para outra...
Energia total antes 
da explosão =
Energia total após 
a explosão
porém ela, a energia, não é 
criada nem destruida.
Sejam quantas forem as transformações, 
a quantidade total de energia no Universo permanece constante.
As transformações não alteram a quantidade de energia do 
Universo. Embora permaneça inalterada, ...
... em cada transformação, a parcela da 
energia disponível torna-se cada vez menor.
2o Princípio da Termodinâmica
Na maioria das transformações parte da energia 
converte em calor...
... que ao se dissipar caoticamente pela vizinhança 
torna-se , cada vez menos disponível, para realização 
de trabalho.
A energia total do Universo não muda, mas a parcela disponível 
para realização de trabalho, torna-se cada vez menor.
Fontes de energia
Fontes Primárias
Recursos enérgéticos disponíveis 
na natureza ou que dela podem 
ser obtidos de forma direta.
Ex. PETRÓLEO
Transformação
Fontes Secundárias
Produtos energéticos oriundos de 
Fontes Primárias mediante 
processo de transformação.
Ex. ÓLEO DIESEL
Fontes Primárias
de Energia
Petróleo
Gás Natural
Carvão mineral
Minério de Urânio
Biomassa
Sol
Vento
Hidráulica
Fontes Não Renováveis
•Milhões de ano para a formação
•Suprimento limitado
Fontes Renováveis
Recompostas em curto espaço de tempo
Renováveis
Recursos que se recuperam 
cíclica e naturalmente.
Solares
Várias formas:
biomassa; hídraulica; eólica;
solar direta; solar fotovoltaica;
ondas marítimas.
Não solares
Mecânica: marés.
Calor: geotérmica.
Processos nucleares por fusão.
Não renováveis
Recursos que se 
esgotam 
com o uso.
Solares
Gasosa: gás natural.
Líquida: petróleo cru.
Sólida:
petróleo pesado; areia betuminosa;
xisto; série lignocelulósica (turfa,
linhito, hulha ou carvão e antracito).
Não solares Combustíveis nucleares.
Fontes secundárias de energia
Petróleo
Gasolina
Óleo combustível
GLP
Óleo Diesel
...
Centro de 
Transformação 
Refinarias
Cana 
de 
açucar
Fonte Primária Fonte Secundária
Destilarias 
Açucar
Alcool
Bagaço 
Energia Primária, Secundária e Final
Fonte Primária
Energia 
Primária
Fonte Secundária
Energia
Secundária
Centro de
Transformação
Centro de 
Transformação
ConversorEnergia útil Energia Final
Elementos Balanço Energético - Esquema sistema fechado
Centro 
de
Transformação
Energia
Primária
Energia
Secundária
Energia 
Final
Ponto vista 
Setor Energético
Energia útil
Força motriz
Calor de Processo
Aquecimento Direto
Iluminação
Eletroquímica
Outros
Transformação direta 
Perdas
Transformação
Perdas
Uso final
Conversor
Perdas
Conversão
Matriz Energética
FONTE: IEA/World Energy Outlook - 2018
Marion King 
Hubbert
October 5th, 1903 - October 11th, 1989
Dr. Hubbert, geofísico, é conhecido
como uma autoridade mundial
sobre a estimativa dos recursos
energéticos e sobre a predição de
seus padrões de descoberta e
esgotamento.
Balanço Energético Nacional – BEN
Tipos de Energia Primária
Central Termoelétrica
Ciclo combinado
Cogeração
Usina nuclear
Medidas de energia
Transformações
e 
Transferência de Energia
Finalidade da 
transformação
Forma pela qual a 
energia é transferida
Unidade de 
medida
Mecânica Trabalho = Fx · x Joule (J)
Aquecimento Calor Caloria (cal)
1 J
Energia envolvida para 
erguer, de 1 m, um 
corpo de 
aproximadamente 100 
grama.
1 cal
Quantidade de calor que aquece 
1 grama de água de 1oC.
Outras Unidades
Equivalências – 1a Lei
1 Btu 1.053 J 252 cal
1 cal 4,18 J
1 caloria alimentar 4.180 J 1000 cal = 1 kcal
1 kWh 3,6 MJ 860 kcal
1 eV 1,6 x 10-19 J
Unidade de Energia Equivalências
Padrão usado nos balanços energéticos
Tep
tonelada equivalente de petróleo
É o poder calorífico superior médio – PCS –
do petróleo brasileiro cujo valor é 
10.800 kcal/kg
1 tep brasileiro = 10.800 Mcal
1 tep standard = 10.000 Mcal
Poder calorífico dos combustíveis
Energia liberada pela combustão 
completa de 1 kg (ou 1 m3 normal)
Poder Calorífico Superior
PCS
Leva em consideração o calor latente 
de vaporização da água de constituição
Poder Calorífico Inferior
PCI
Não leva em consideração o calor latente 
de vaporização da água de constituição
PCS e PCI
Gás 
Combustível
PCI
(kcal/kg)
PCS
(kcal/kg)
Gás Natural Campos 14.600 16.200
Gás Natural Santos 14.400 16.000
Gás Natural Bolivia 14.900 16.500
GLP 11.000 12.000
Hidrogênio 28.500 33.900
Metano 11.900 13.300
Propano 11.000 12.000
Combustível
Solido e liquido
Contéudo energético 
( kcal/kg)
Carvão seco 7.000
Turfa 882
Gasolina 9.600
Petroleo Br 10.800
Urânio 19.000x106
Madeira 3.500
Alcool hidratado 6.800
Perdas
ConversorEnergia
Final
Energia
Útil
Eff [i,j] = E.U [i,j] / E.F 
[i]
i = energético 
j = uso final
Eficiência da conversão 
para cada setor 
depende:
• do energético e
• do uso final.
EF = EU + Perdas
Lei da Conservação
1a Lei Termodinâmica
Balanço de Energia Util e Energia Final
Setor
Residencial
Industrial
Transporte
...
Eficiência na conversão
Uso Final
Calor de processo
Força Motriz
Iluminação
....
Eff [i,j] = E.U [i,j] / E.F [i]
i = energético 
j = uso final
Energético (i) Uso (j) Eff
Gás Natural Calor 50%
Gás Natural Motriz 25%
Eletricidade Calor 95%
Eletricidade Motriz 75%
Setor
Residencial
A Energia Util, por setor, 
depende de como a Energia 
Final se distribui pelo setor, 
e da eficiência de cada uso.
E.U [i,j] = Eff [i,j] x E.F [i]
Motriz Calor Outros Motriz Calor Outros Motriz Calor Outros Total
Gás Natural 5000 0,20 0,80 0 0,25 0,50 - 250 2000 0 2250
Eletricidade 4000 0,40 0,25 0,35 0,75 0,95 0,3 1200 950 420 2570
Outros 8000 0 0,98 0,02 - 0,10 0,025 0 784 4 788
Total 17000 1450 3734 424 5608
E.Final
EF(i)
Distribuição por uso
D(i,j)
Eficiências/Rendimentos
Eff(i,j)
Energia útil
EU(i,j)
E.Util
EU(i)
Exemplo simplificado 
Setor residencial
Balanço da energia útil 
Valores em tep
1.- Vantagem: considera os rendimentos nos diferentes usos
2.- Inconveniencia: como o rendimento depende do uso, a totalização 
não traduz a potencialidade do enérgético.

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