Energia Elétrica - Geração, Transmissão e Sistemas Interligados

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Energia Elétrica – Geração, Transmissão e Sistemas Interligados adota uma abordagem holística, não apenas do desenvolvimento do modelo energético brasileiro – considerando aspectos históricos, sociais e políticos, além das questões especificamente técnicas da teoria e da prática – como também do próprio processo de aprendizagem. livro tem como objetivo oferecer uma proposta altamente didática, buscando proporcionar ao estudante de engenharia todos os recursos e ferramentas necessários para seu pleno desenvolvimento.Coerente com essa perspectiva, seu conteúdo se estrutura de maneira interdisciplinar, combinando fatores relativos aos fundamentos de engenharia a procedimentos operacionais, segurança, dados comerciais e aspectos legais do sistema elétrico brasileiro.endo assim, o caráter acessível e inovador de Energia Elétrica – Geração, Transmissão e Sistemas Interligados faz desta obra uma leitura fundamental para a formação dos futuros profissionais – em um setor de crucial importância para a vida contemporânea.

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1 - Histórico dos Sistemas de Potência

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Histórico dos Sistemas de Potência

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Histórico dos

Sistemas de

Potência

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Desenvolvimento Histórico dos Sistemas de Potência

A eletricidade da era moderna (após o passo inicial de Thales de Mileto, no século VI a.C.), essa coisa que não sabemos ao certo o que é, foi descoberta pelo americano Benjamim Franklin (1706-1790). Em um simples experimento com uma pipa, no ano de 1752, ele verificou a natureza da eletricidade.

Entre 1750 e 1850 aconteceram muitas descobertas, e houve o desenvolvimento dos princípios da eletricidade e do magnetismo. Nomes como Volta, Coulomb, Gauss, Henry e Faraday, entre outros, colaboraram nesse período. A invenção da bateria elétrica data de 1800; do gerador e do motor elétrico, de 1831.

O uso comercial da eletricidade remonta ao início de 1870, quando lâmpadas a arco foram usadas para iluminação pública. O registro mais antigo de uma central de produção de energia elétrica data de 1881, construída por dois eletricistas em Godalming, na Inglaterra. A central fazia uso de duas rodas de água, gerando uma corrente alternada (CA) que era utilizada para abastecer sete lâmpadas de arco voltaico de 250 V e 34 lâmpadas incandescentes de 40 V. O fornecimento de eletricidade não era constante. A invenção da lâmpada incandescente pelo americano Thomas Alva Edison (1847-1931) deu um grande impulso ao desenvolvimento da energia elétrica, e, apesar do experimento inglês em

 

2 - Análise de Sistemas de Potência

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Análise de Sistemas de Potência

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Análise de

Sistemas de

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2.1 Introdução

Um sistema elétrico de potência é uma estrutura complexa, quase sempre interligada regional ou nacionalmente, que necessita de estudos sérios para o seu planejamento e operação. A Figura 2.1 mostra as três costumeiras etapas de um sistema de potência, indicando as tarifas de uso do sistema de transmissão (Tust) e distribuição (Tusd) envolvidas. Ainda na Figura 2.1 e para efeitos de simplificação, representamos as três costumeiras fases por uma única, indicando os dados mais relevantes e a topologia do sistema por meio de um diagrama unifilar.

Figura 2.1  (a) Ilustração das etapas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica;

(b) representação unifilar de um sistema de potência.

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3 - Geração de Eletricidade

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Geração de Eletricidade

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Geração de

Eletricidade

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3.1 As Formas de Geração

Basicamente, há três fontes naturais de energia para geração de eletricidade em grande escala: fóssil, aquática (ou hídrica) e nuclear. A Figura 3.1 mostra a geração de eletricidade mundial, pela origem dessa geração, no período de 1971 a 2010.

Há, obviamente, uma conexão entre o nível de consumo energético de um país e o seu próprio desenvolvimento. No mundo moderno, a melhora das condições de vida está intrinsecamente ligada ao acesso direto à energia elétrica. Na verdade, o consumo de energia elétrica per capita é tomado como índice de desenvolvimento de um país. Desse modo, é incongruente pensar em uma nação desenvolvida sem acesso à energia.

O consumo de energia elétrica tem aumentado em todos os ramos, seja ele residencial, comercial ou industrial. O fato de os combustíveis fósseis serem recursos limitados, aliado ao impacto ambiental que proporcionam, fez com que vários países explorassem fontes alternativas de energia. Energia alternativa é, geralmente, definida como qualquer fonte de energia que não seja baseada em combustíveis fósseis ou em reações nucleares. A eletricidade gerada por meio da ação do vento, dos raios do

 

4 - A Transmissão de Energia Elétrica

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A Transmissão de Energia Elétrica

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A Transmissão de Energia

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4.1 Introdução

A linha de transmissão é um dos principais componentes de um sistema elétrico de potência. Sua função primária é transportar a energia elétrica, com o mínimo de perdas, do centro de geração aos centros de cargas, geralmente separados por distâncias elevadas. Uma linha de transmissão é formada, basicamente, por condutores, torres, cabos para-raios e isoladores (ver Figura 4.1). O circuito de uma linha pode ser simples, duplo ou múltiplo. Ela pode ser descrita matematicamente em termos de ondas eletromagnéticas transversais, sendo ideal aquela linha cuja resistência é nula, em que não há perdas por efeito joule (térmico).

Quando uma linha é energizada, cargas elétricas originam campos elétricos, e o movimento delas dá origem a campos magnéticos que se propagam do gerador ao receptor — a uma velocidade v, que

 

5 - A Energia Elétrica no Brasil

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A Energia Elétrica no Brasil

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A Energia

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5.1 Histórico do Setor Elétrico Brasileiro

O início do uso da energia elétrica no Brasil se deu no século XIX. A empresa canadense Light chegou em 1899, construindo sua primeira usina em 1901. Nesse período, tínhamos uma regulação local e uma iniciativa privada (nacional e estrangeira). Um momento importante no histórico do setor elétrico brasileiro foi o que veio a partir do Código de Águas (1934), na era Vargas, com a criação, em março de

1939, do Conselho Nacional de Águas e Energia Elétrica (CNAEE), que tinha a finalidade de estudar o problema da exploração e utilização da energia elétrica no país, em especial a de origem hídrica. O

CNAEE procurava colocar em prática as disposições contidas no Código de Águas. Sua finalidade principal era proporcionar uma atuação coordenada do Estado no âmbito da produção hidrelétrica — até então, entregue, quase exclusivamente, à iniciativa privada. A Chesf (Companhia Hidrelétrica do

 

6 - Sistemas Interligados

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Sistemas Interligados

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Interligados

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6.1 Introdução

Os sistemas de energia elétrica cresceram em carga, potência e abrangência nas últimas décadas.

Vários países, regiões e áreas se encontram interligados energeticamente. Em tais casos, para despachar e otimizar o fluxo de energia, temos a figura de um ou mais operadores do sistema de transmissão, que atuam como um “guarda de trânsito” desse sistema. É de responsabilidade do operador fazer a previsão e a monitorização do sistema de transmissão.

No Brasil, temos o caso do SIN (Sistema Interligado Nacional), que cobre boa parte do país e é gerenciado pelo ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico), administrador de quatro regiões geoelétricas. O desafio (e objetivo) de qualquer operador é garantir um procedimento coordenado, confiável, seguro e, obviamente, contínuo. Entre as tarefas de um operador do sistema de transmissão, podemos incluir: (i) fazer a manutenção e o desenvolvimento da rede, gerenciando as conexões com outras redes e com grandes consumidores; (ii) prover o acesso à rede de transmissão aos produtores e consumidores de grande porte; e (iii) observar a funcionalidade da rede. Algumas vezes, um operador do sistema pode ter atuação regional (caso dos Estados Unidos, que têm três grandes redes), podendo, desse modo, ser apenas um operador ou a combinação deste com uma empresa de transmissão, caso que, às vezes, é identificado como Transco (Transmission Company).

 

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