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Introdução.
A energia, nas suas diversas formas, é indispensável à sobrevivência da espécie humana. A energia dos braços para segurar e levantar coisas; a energia das pernas para se locomover. Mais do que sobreviver, o homem procurou sempre evoluir, descobrindo fontes e maneiras alternativas de se adaptar ao ambiente em que vive e de atender às suas necessidades. Dessa forma, a exaustão, a escassez ou a inconveniência de um recurso tendem a sercompensadas pelo surgimento de outro. Um dia inventou a alavanca para deslocar uma pedra, outro dia a roldana e a corda para puxar água de um poço. Como suprimento energético, a eletricidade tornou-se uma das formas mais versáteis e convenientes de energia, passando a ser um recurso indispensável e estratégico para o desenvolvimento
socioeconômico de muitos países e regiões. Atualmente, é enorme e crescente a influência que a energia elétrica exerce em todos os setores da atividade humana. Somos, a cada dia, mais dependentes desta energia, no lar, na
escola, no trabalho, nos locais de lazer, de compras, enfim, em toda parte.
Os avanços tecnológicos na geração, na transmissão e no uso final de energia elétrica permitem que ela chegue aos mais diversos lugares do planeta, transformando regiões desocupadas ou pouco desenvolvidas em pólos industriais e grandes centros urbanos. Apesar de os avanços tecnológicos e benefícios proporcionados pela energia elétrica, cerca de um terço da população mundial ainda não tem acesso a esse recurso; dos dois terços restantes, uma parcela considerável é atendida de forma muito precária. No Brasil, a situação é menos crítica, mas ainda muito preocupante.
Apesar da grande extensão territorial do país e da abundância de recursos energéticos, há uma grande diversidade
regional e uma forte concentração de pessoas e atividades econômicas em regiões com problemas de suprimento
energético. Como revelado no último censo demográfico, mais de 80% da população brasileira vive na zona urbana.
A grande maioria desse contingente está na periferia dos grandes centros urbanos, onde as condições de infra-estrutura são deficitárias. Os que vivem em zonas rurais afastadas estiveram privados de redes de distribuição de eletricidade e tinham de dispor de geradores próprios, de custo às vezes inacessível. Recentemente, o Programa Luz para Todos fez chegar energia elétrica a mais de três milhões de residências do campo. No entanto, grande parte dos recursos energéticos do país se localiza em regiões pouco desenvolvidas, distantes dos grandes centros consumidores e sujeitos a restrições ambientais. Promover o desenvolvimento econômico–social dessas regiões, preservar a sua diversidade biológica e garantir o suprimento energético das regiões mais desenvolvidas são alguns dos desafios da sociedade brasileira.
Geração, transmissão e distribuição de energia elétrica.
No Brasil, o consumo de eletricidade, que era de cerca de 213 GWh (giga watts hora) em 1991, chegou a quase 306 GWh em 2000, observando-se uma redução no ano seguinte para 282 GWh, em função de práticas de racionalização de consumo durante e depois da ocorrência do racionamento de energia ocorrido em 2001, conhecido como período do “apagão”. Em termos setoriais, dados de 2003 mostram que o setor industrial é responsável por 41,1% do consumo nacional, e o setor residencial é o segundo maior consumidor de energia
elétrica no país.
Geração de energia elétrica.
O sistema de geração de energia elétrica do Brasil é basicamente hidrotérmico – que consiste na geração de energia a partir do movimento da água e/ou de geração de calor – com forte predominância de usinas hidrelétricas. Isto ocorre porque o nosso país possui um rico potencial hidráulico, ou seja, água em abundância. Podemos citar como usinas hidrelétricas brasileiras as usinas de Itaipu,(foto), Ilha Solteira, Paulo Afonso, Jupiá e Furnas.
Usina Itaipu
O uso da energia hidráulica foi uma das primeiras formas de substituição do trabalho animal pelo mecânico, particularmente para bombeamento de água e moagem de grãos. Tinha a seu favor, para tanto, as seguintes características: disponibilidade de recursos, facilidade de aproveitamento e, principalmente,
seu caráter renovável. A energia hidráulica resulta da irradiação solar e da energia potencial gravitacional, que provocam a evaporação, a condensação e precipitação da água sobre a superfície terrestre.
Ao contrário das demais fontes renováveis, a energia hidráulica representa uma parcela significativa da matriz energética mundial e possui tecnologias de aproveitamento devidamente consolidadas. Atualmente, é a principal fonte geradora de energia elétrica para diversos países e responde por cerca de 17% de toda a eletricidade gerada no mundo. A contribuição da energia hidráulica na matriz energética nacional, segundo o Balanço Energético Nacional (2003), é da ordem de 14%, participando com quase 83% de toda a energia elétrica gerada no país. Apesar da tendência de aumento de outras fontes de energia como eólica, solar, bem como os bicombustíveis, por causa das restrições socioeconômicas e ambientais de projetos hidrelétricos e dos avanços tecnológicos no aproveitamento de fontes não convencionais, tudo indica que a energia hidráulica continuará sendo, por muitos anos, a principal fonte geradora de energia elétrica do Brasil.
As termelétricas nacionais utilizam diversos combustíveis. Esses podem ser fósseis, como o petróleo e o carvão mineral; não fósseis, como a madeira e o bagaço de cana-de-açúcar ou nucleares, como o urânio enriquecido.
No Brasil, menos de 1% da energia elétrica vem de fontes nucleares e, aproximadamente, 8% têm origem térmica. No
mundo, menos de 20% da energia gerada tem origem hidráulica e quase 80% têm origem térmica, distribuída em 17% de origem nuclear, 63% térmica e menos de 1% geotérmica, como por exemplo, o vapor e a água quente provenientes do interior da Terra. As usinas hidrelétricas são construídas nos espaços onde melhor se podem aproveitar as afluências e os desníveis dos rios, geralmente situados em locais distantes dos centros consumidores.
Assim, foi necessário desenvolver no país um extenso sistema de transmissão de energia.
Essa distância geográfica, associada à grande extensão territorial e às variações climáticas e hidrológicas do país, tende a ocasionar o excesso ou a escassez de produção hidrelétrica em determinadas regiões e determinados períodos do ano.
Desde meados da década de 1970, a maior parte do sistema eletro energético brasileiro é operado de forma coordenada, viabilizando a troca de energia entre as regiões, oferecendo menores custos e maior eficiência.
Transmissão de energia elétrica.
A transmissão é o transporte da energia elétrica gerada até os centros consumidores. Tradicionalmente, o sistema de trasmissão é dividido em redes de transmissão e sub transmissão. A rede primária é responsável pela transmissão de grandes “blocos” de energia, visando ao suprimento de grandes centros consumidores e a alimentação de eventuais consumidores de grande porte. A rede secundária, denominada de sub transmissão, é basicamente uma extensão da transmissão, objetivando o atendimento a pequenas cidades e consumidores industriais de grande porte. A sub transmissão faz a realocação dos grandes blocos de energia, recebidos de subestações de transmissão, entre as subestações de distribuição.
Distribuição de energia elétrica.
A distribuição de energia elétrica corresponde a uma parte do sistema elétrico nos centros de utilização (cidades, bairros, indústrias). A distribuição começa na subestação abaixadora, onde a tensão da linha de transmissão é baixada para valores padronizados nas redes de distribuição primária.
As redes de distribuição, nos centros urbanos ou rurais, podem ser aéreas ou subterrâneas. Nas redes aéreas, os transformadores podem ser montados em postes ou em subestações abrigadas; e nas redes subterrâneas os transformadores deverão ser montados em câmaras subterrâneas.
A entrada de energia dos consumidores finais é denominada de ramal de entrada. As redes de distribuição primária e secundária são, normalmente, trifásicas. As ligações aos consumidores podem ser monofásicas, bifásicas ou trifásicas,
de acordo com a carga de projeto definida pela demanda do mesmo.
Produção de energia elétrica.
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Noções básicas dos fundamentos da eletricidade.
Eletricidade é a manifestação de uma forma de energia associada a cargas elétricas paradas ou em movimento. Os detentores das cargas elétricas são os elétrons, partículas minúsculas que giram em volta do núcleo dos átomos que formam as substâncias. A figura a seguir representa um átomo de hidrogênio,um dos elementos químicos mais simples da natureza.
Na Grécia antiga, já se conhecia a propriedade do âmbar de atrair partículas de pó ao ser esfregado em outro material. O âmbar é uma resina fóssil amarela, semitransparente e quebradiça, que na língua grega é chamado de elektron. Talvez tenha saído daí o nome da eletricidade.
Em 1800, o italiano Alessandro Volta inventou a pilha elétrica. Ele observou que dois metais diferentes, em contato com as pernas de uma rã morta, fizeram a perna da rã se movimentar. Concluiu então, acertadamente, que o movimento da perna da rã se devia à passagem de elétrons, a que ele denominou corrente elétrica. Mais tarde, Volta descobriu que os elétrons se movimentavam de um metal para outro, através da perna da rã, impulsionados por uma diferença de cargas elétricas entre os metais.Essa diferença, capaz de provocar o movimento ordenado dos elétrons de um metal para outro, é chamada hoje de tensão elétrica ou diferença de potencial elétrico. A unidade de medida de tensão elétrica é o volt, em homenagem a Alessandro Volta.Tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos, capaz de gerar movimento ordenado dos elétrons entre um ponto e outro. A pilha de Volta, ou pilha voltaica, ou qualquer gerador de tensão elétrica são capazes de manter entre seus pólos uma diferença de potencial. Há o pólo positivo, que tem menos elétrons, e o negativo, que tem mais elétrons.
Um material condutor (como o fio de cobre, no qual os elétrons se movimentam de um átomo a outro com mais facilidade),quando é ligado entre os dois pólos do gerador, permite a passagem de corrente elétrica no sentido do negativo para o positivo. O corpo que tem menos elétrons tende a atrair os elétrons do corpo que tem mais.
As figuras representam um circuito elétrico. Qualquer caminho fechado por onde possa passar a corrente elétrica forma um circuito elétrico. O circuito também pode ser desenhado com símbolos:
Video 1. Entre o (+) e (-).
Em outras palavras, corrente elétrica é o deslocamento de cargas dentro de um condutor quando
existe uma diferença de potencial elétrico entre suas extremidades. Então, a corrente elétrica é a quantidade de cargas que atravessa a seção reta de um condutor, na unidade de tempo.
Um gerador elétrico é uma máquina que funciona como se fosse uma bomba, criando energia potencial. Esta energia potencial acumula cargas em um pólo. Dessa forma, um pólo fica com excesso de cargas e o outro com déficit de cargas. O gerador provoca uma diferença de potencial entre seus terminais. Se o terminal for um circuito fechado, teremos uma corrente elétrica.
É assim que funciona um circuito elétrico: temos o “gerador”de energia elétrica, que vem da concessionária da cidade, os “condutores”, que são os fios elétricos, e o circuito é “fechado”
quando acionamos o interruptor para acender uma lâmpada,
por exemplo, criando uma diferença de potencial, “passando” então a corrente e acendendo a luz.
A corrente elétrica provocada por uma pilha é chamada corrente contínua, pois sempre percorre o circuito no mesmo sentido. Assim também é a corrente gerada pelas baterias dos automóveis.
Corrente contínua é o movimento ordenado de cargas elétricas que ocorre sempre no mesmo sentido, do pólo negativo de uma fonte para o pólo positivo. Convencionou-se, no entanto, que o sentido da corrente, para efeito de análise dos circuitos, é o sentido do pólo positivo para o negativo. As máquinas utilizadas na automação necessitam de corrente contínua para movimentar certos tipos de motores e grande parte dos componentes eletrônicos. Em 1831, Michael Faraday observou que ímãs em movimento dentro de circuitos fechados dão origem à corrente elétrica.
Outra coisa que Faraday percebeu, usando instrumentos sensíveis ao movimento dos elétrons, foi que, afastando-se o ímã do circuito, o sentido da corrente mudava. Assim, com movimentos de aproximação e afastamento do ímã, produziu-se, pela primeira vez, uma corrente elétrica que mudava de sentido.Isto recebeu o nome de corrente alternada. Corrente alternada corresponde ao movimento ordenado de cargas elétricas, porém com sentido que muda de um instante para outro. A freqüência com que a corrente alternada muda de sentido depende do tipo de gerador utilizado. As usinas geradoras de energia elétrica produzem tensão e correntes alternadas. O símbolo de um gerador de tensão alternada é mostrado na figura abaixo. Este é o tipo de tensão que encontramos nas tomadas de nossas residências e fábricas
Observe que não existe definição de qual seja o pólo positivo ou negativo. O que de fato ocorre é que a polaridade da tensão alternada se inverte várias vezes a cada segundo. No Brasil, em razão da velocidade com que giram as turbinas das nossas hidrelétricas, a polaridade da tensão alternada invertese sessenta vezes a cada segundo. As máquinas que necessitam de corrente contínua devem possuir um dispositivo capaz de converter a tensão alternada recebida da rede elétrica para a tensão contínua necessária,num esquema como o da figura a seguir.
Para distribuir a eletricidade, foram inicialmente utilizados condutores de ferro, depois eles foram substituídos pelos de cobre, que é um melhor condutor elétrico. Elétrons em movimento chocam-se com os átomos do material
condutor. Isto dificulta a passagem de corrente elétrica. A esta oposição à passagem de corrente elétrica dá-se o nome de resistência elétrica.
Foi o cientista alemão Georg Simeon Ohm quem estabeleceu a lei que tem o seu nome, Lei de Ohm, e inter-relaciona as grandezas tensão, corrente e resistência. Esta relação é dada pela equação:
V = R x i, onde:
V = tensão ou diferença de potencial, em volts;
R = resistência, em ohms;
I = intensidade de corrente, em amperes.
Corrente Alternada.
Potência elétrica.
Para se executar qualquer movimento ou produzir calor, luz, radiação, etc., é preciso despender energia. A energia
aplicada por segundo em qualquer dessas atividades é denominada potência.
A eletricidade, convertida em outra forma de energia, pode ser utilizada em diversas situações comuns. É o caso, por
exemplo, do chuveiro elétrico, que aquece a água que passa pela sua resistência elétrica. Dizemos que o chuveiro converte energia elétrica em energia térmica. Os motores elétricos, como por exemplo, o motor de um liquidificador,
quando recebem tensão, giram seu eixo. Dizemos que os motores convertem energia elétrica em energia mecânica,
possibilitando que outros corpos sejam movimentados por meio do giro de seu eixo.
Os gases das lâmpadas fluorescentes emitem luz ao serem percorridos pela corrente elétrica. Dizemos que as lâmpadas convertem energia elétrica em energia luminosa.
A quantidade de energia que um sistema elétrico é capaz de fornecer depende da tensão e da corrente do sistema elétrico. Mais precisamente, chamamos de potência elétrica, cujo símbolo é a letra P, a capacidade de fornecimento de energia num certo intervalo de tempo. A unidade de medida da potência elétrica é o watt, em homenagem
ao inventor de motores, o escocês James Watt (1736–1819). Assim, potência elétrica é a capacidade de fornecimento de energia elétrica por unidade de tempo. Para o sistema que recebe a energia elétrica e a converte em outra forma de energia, a potência elétrica representa a capacidade de absorção e
conversão de energia num dado intervalo de tempo. Em eletricidade, a potência é o produto da tensão pela corrente,
ou seja, P = U x i, sendo:
P = potência, em watts;
U = tensão, em volts;
i = intensidade de corrente, em ampères.
Os três Mosqueteiros.
https://files.comunidades.net/wilson-augusto/INICIACAO_DE_MONTAGEM_ELETRICA_Recuperado.pptx