DISCIPLINA: ELE ELETRICIDADE PARA ENGa. CIVIL SEM: 2008/2 TURMA A

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1 DISCIPLINA: ELE ELETRICIDADE PARA ENGa. CIVIL SEM: 2008/2 TURMA A 1) GERAÇÃO, TRANSMISSÃO, DISTRIBUIÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA 2) CIRCUITOS DE CORRENTE ALTERNADA 1ª AVALIAÇÃO P1-PROVA TEÓRICA

2 DISCIPLINA: ELE ELETRICIDADE PARA ENGa. CIVIL SEM: 2008/2 TURMA A 1) GERAÇÃO, TRANSMISSÃO, DISTRIBUIÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA 2) CIRCUITOS DE CORRENTE ALTERNADA 1ª AVALIAÇÃO P1-PROVA TEÓRICA 3) LUMINOTÉCNICA (UNIDADES FOTOMÉTRICAS, LÂMPADAS, LUMINÁRIAS) 2ª AVALIAÇÃO T1 - TRABALHO EM GRUPO DE 4 ALUNOS 4) INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 3ª AVALIAÇÃO P2 -PROVA TEÓRICA 4ª AVALIAÇÃO T2 -TRABALHO EM DUPLA PROJETO PREDIAL

3 DISCIPLINAELE ELETRICIDADE PARA ENGa. CIVIL SEM: 2008/2 TURMA A 1) GERAÇÃO, TRANSMISSÃO, DISTRIBUIÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA 2) CIRCUITOS DE CORRENTE ALTERNADA 1ª AVALIAÇÃO P1-PROVA TEÓRICA 3) LUMINOTÉCNICA (UNIDADES FOTOMÉTRICAS, LÂMPADAS, LUMINÁRIAS) 2ª AVALIAÇÃO T1 - TRABALHO EM GRUPO DE 4 ALUNOS 4) INSTALAÇÕES ELÉTRICAS DE BAIXA TENSÃO (RESIDENCIAL) 3ª AVALIAÇÃO P2 -PROVA TEÓRICA 4ª AVALIAÇÃO T2 -TRABALHO EM DUPLA PROJETO PREDIAL 5) SEGURANÇA NAS INSTALAÇÕES ELÉTRICAS 6) CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO PREDIAL 5ª AVALIAÇÃO P3-PROVA TEÓRICA 6ª AVALIAÇÃO T3 - TRABALHO EM GRUPO DE 4 COM APRESENT. INDIVIDUAL

4 DISCIPLINA: ELE ELETRICIDADE PARA ENGa. CIVIL SEM: 2008/2 TURMA A 1ª. AVALIAÇÃO 2ª. AVALIAÇÃO 3ª. AVALIAÇÃO 4ª. AVALIAÇÃO 5ª. AVALIAÇÃO 6ª. AVALIAÇÃO P1 PROVA TEÓRICA T1 TRABALHO EM GRUPO P2 PROVA TEÓRICA T2 TRABALHO EM DUPLA P3 PROVA TEÓRICA T3 GRUPO+ DEFESA INDIVIDUAL 20% 10% 10% 30% 10% 20%

5 DISCIPLINA: ELE ELETRICIDADE PARA ENGa. CIVIL SEM: 2008/2 TURMA A GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO E CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA

6 GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Ao conjunto de equipamentos e das instalações para a geração e transmissão de grandes blocos de energia dá-se o nome de Sistema Elétrico de Potência. Há 3 fases entre a geração da energia elétrica e o consumo de energia: Produção Transmissão Distribuição

7 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Tipos de usinas brasileiras: Hidroelétricas (cerca de 74,7%); Termoelétricas(carvão ou óleo); Nuclear (urânio enriquecido); Outros tipos de combustíveis alternativos como biomassas (bagaço de cana, casca de amêndoa do caju, óleo de mamona), turbinas movidas a gás, centrais solares e aproveitamento dos ventos (eólicas) e das marés, etc.

8 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Os geradores de eletricidade necessitam de energia mecânica(energia cinética) para fazerem girar rotores das turbinas, nos quais estão acoplados, no mesmo eixo, os rotores dos geradores de eletricidade. Uma turbina hidráulica ou térmica é montado no mesmo eixo de um gerador síncrono.

9 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA CUSTO DE ENERGIA COMPREENDE: Custo da usina; Custo de operação; Custo de manutenção; Custo de transmissão; Custo de perdas de potência. MENOR CUSTO FINAL DE ENERGIA

10 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Análise de um programa de geração otimizado: Tipos de fontes disponíveis e sua localização; Inventários de bacias hídricas e definição da capacidade de geração das fontes disponíveis; Dados de produção de combustíveis (carvão, óleo diesel, gás natural); Custos de fontes de geração (operacionais e combustíveis); Restrições (prazo de construção, capacidade de produção industrial de equipamentos, de ordem ambiental e de segurança) Custos de operação e manutenção; Custos globais.

11 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 2 tipos principais de fontes de energia elétrica: USINAS HIDRÁULICAS Alto custo inicial; Baixo custo operação e manutenção; Produção de energia condicionada à hidrologia. USINAS TÉRMICAS (óleo, carvão, nucleares ou gás). Menor custo inicial; Maior custo operação e manutenção;

12 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A tensão de saída dos geradores é ampliada a níveis mais altos por meio de transformadores elevadores de usina. Finalidade: viabilizar as transmissões a longa distâncias, pois diminui-se a corrente elétrica e assim os níveis de perdas joules e queda de tensão ao longo das linhas de transmissão.

13 GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Potência de algumas usinas hidrelétricas brasileiras USINA DE ITAIPU: MW USINA DE TUCURUÍ: MW USINA DE ILHA SOLTEIRA: MW USINA DE P. AFONSO I-II-III-IV: MW USINA DE JUPIÁ: MW USINA DE SERRA DA MESA: MW USINA DE FURNAS: MW

14 TRANSPORTE DE ENERGIA ELÉTRICA Definidos com base na função que exercem: TRANSMISSÃO: redes que interligam a geração ao centros de carga; INTERCONEXÃO: interligação entre sistemas independentes; SUBTRANSMISSÃO: rede onde a distribuição não se conecta a transmissão. Há estágio intermediário de repartição da energia entre várias regiões. DISTRIBUIÇÃO: rede que interliga a transmissão (ou subtransmissão) aos pontos de consumo.

15 TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Tensões usuais de transmissão adotados no Brasil em corrente alternada: 138kV (AT Alta tensão) 230kV (AT Alta tensão) 345kV (EAT Extra alta tensão) 440kV (EAT Extra alta tensão) 500kV (EAT Extra alta tensão) 765kV (UAT Ultra alta tensão, acima de 750kV)

16 TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA CC ou CA CA Constituído por geradores, estações de elevação de tensão, LTs, estações seccionadoras e estações transformadoras abaixadoras. CC Na transmissão CC difere na presença das estações conversoras CA/CC junto a subestação elevadora (para retificação da corrente) e junto à subestação abaixadora (inversão da corrente) e ausência de subestações intermediárias abaixadoras ou de seccionamento.

17 TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA CC ou CA CA 440kV CA (Ilha Solteira) 500kV CA (Paulo Afonso IV e Tucuruí) 750kV CA 60Hz (metade da Itaipu) CC Linhas de transmissão em CC é mais barata; Estações conversoras possuem custo elevado; Vantagem em sistemas com freqüências diferentes ou grandes distâncias. 600kV CC (Itaipu) 750kV CC (Rússia)

18 INTERCONEXÃO DE ENERGIA ELÉTRICA A interligação de sistemas é economicamente vantajosa permitindo caminhos alternativos para o seu suprimento, necessitando de menos unidades geradoras de reserva para o atendimento de picos de cargas; Fornece melhor aproveitamento das disponibilidades energéticas de determinadas regiões;

19 SUBTRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Tensões usuais de subtransmissão adotados no Brasil em corrente alternada: 34,5kV 69kV 88kV 138kV

20 DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA É subdividida em distribuição primária (MT) e distribuição secundária (nível de uso residencial); A distribuição primária é entregue à indústria, centros comerciais, hospitais, etc.; Níveis de tensões primárias: 3,8kV 6,6kV 11,9kV 13,8kV 34,5kV

21 DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Níveis de tensões secundárias: 127/220V 115/230V 120/208V 220V

22 TENSÕES PARA GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO

23 TENSÕES PARA GERAÇÃO, TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO

24 REGULAMENTAÇÃO/FISCALIZAÇÃO GERAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL Órgão federal DNAEE Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica: Portaria 222/87 Condições Gerais de Fornecimento: pedido, limites de fornecimento em termos de demandas requeridas, ponto de entrega, classificação e cadastro dos consumidores, leitura, faturamento, etc; Portaria 043/73 Níveis de tensão; Portaria 046/78 Níveis de Confiabilidade de Atendimento.

25 REGULAMENTAÇÃO/FISCALIZAÇÃO GERAÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL -> Normas Técnicas: E (nov.2007) substitui e cancela a DPSC/NT-01-BT INSTALAÇÕES DE BAIXA TENSÃO SÃO REGULAMENTADAS PELA NORMA NBR-5410 DA ABNT => 1000V em CA => 1500V em CC => freqüência máxima é de 400Hz (decreto governamental no BR é 60 ciclos/s.

26 FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM TENSÃO PRIMÁRIA Carga superior a 75kW e demanda igual ou inferior a 2500kW => TENSÃO PRIMÁRIA Caso a demanda for superior a 2500kW até 5000kW a Concessionária irá analisar a viabilidade em distribuição primária ou tensão de subtransmissão (69kV, 130kV ou 34,5kV).

27 FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM TENSÃO PRIMÁRIA Restrições: Não é permitido paralelismo de geradores particulares com a rede da Concessionária; Não é permitida alteração da potência instalada, sem análise da Concessionária; Suspensão: Fraude de consumo,interligação clandestina, falta de segurança das instalações e violação dos

28 FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM TENSÃO PRIMÁRIA Pedido de estudo: O interessado deve enviar regime de trabalho, potência instalada, cargas de luz, de aparelhos e motores, equipamentos de maior potência,etc. Tipos de fornecimento: Permanente; Provisório (canteiro de obras, circos, parques de diversão, comerciais, industrias,etc).

29 FORNECIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA EM TENSÃO SECUNDÁRIA Carga INSTALADA inferior a 75kW. Aplicam-se a consumidores individuais residenciais, comércio, indústrias e unidades consumidoras em loteamentos particulares e em condomínios fechados.

30 CATEGORIAS DE FORNECIMENTO CATEGORIA I exclusivamente residencial para Iluminação e uso doméstico; CATEGORIA II Comercial e Industrial; CATEGORIA III Tensão Primária (Potência instalada ultrapassa 50/75kW); CATEGORIA IV Tensão de subtransmissão e transmissão (Demanda não inferior a 2500/5000kW por mais de 15 min.) Entre 2500 a 5000kW a Concessionária irá definir o melhor nível de tensão.

31 TIPOS DE ATENDIMENTO AO CONSUMIDOR SECUNDÁRIO (NTU.01) TIPO A Fase/Neutro TIPO B - 2 Fases e Neutro TIPO C - 3 Fases e Neutro TIPO D - 2 Fases TIPO E - 3 Fases

32 FATORES DE PROJETO: FATOR DE DEMANDA FATORES DE PROJETO (FATOR DE DEMANDA, FATOR DE CARGA, FATOR DE PERDA, FATOR DE UTILIZAÇÃO,...) => VISA ECONOMICIDADE DO EMPREENDIMENTO. FATOR DE DEMANDA = DEMANDA MÁXIMA POTÊNCIA INSTALADA

33 DETERMINAÇÃO DA CARGA INSTALADA => define o tipo de fornecimento e o no. de fases Na determinação da carga instalada são considerados: Cargas de tomadas; Pontos de Luz; Aparelhos com potencia média determinada pela concessionária (chuveiro, máquina de lavar louça, forno de microondas, forno elétrico, ferro elétrico); Aparelhos com potência definidos pelo fabricante (condicionador de ar, aquecedor elétrico central fogão elétrico, outros com potência superior a 1000W); Motores e equipamentos especiais;

34 Exemplo de Aplicação do Cálculo de Demanda Uma residência de 180 m² de construção; Possui 12 cômodos; Possui os seguintes aparelhos: 2 aparelhos de ar condicionado de Btu (British Thermal unit) equivale a 1900W cada um; 4 chuveiros elétricos de 3500W cada um; 1 ferro elétrico de 1000W; 2 motores elétricos de 1,5CV cada um.

35 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DA CARGA TOTAL INSTALADA: TOMADAS PARA 180m²

36 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DA CARGA TOTAL INSTALADA: ILUMINAÇÃO RESIDENCIAL: 1 PONTO DE LUZ DE 100W POR CÔMODO. PORTANTO, SE NA RESIDÊNCIA TEM 12 CÔMODOS=> 12 X 100 = 1200W

37 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DA CARGA TOTAL INSTALADA: APARELHOS FIXOS: 2 APARELHOS DE AR CONDIC. = Btu => 2 x 1900W = 3800W 4 CHUVEIROS ELÉTRICOS = 4 x 3500W = 14000W 1 FERRO ELÉTRICO = 1 x 1000W = 1000W

38 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DA CARGA TOTAL INSTALADA: APARELHOS FIXOS: 2 MOTORES ELÉTRICOS DE 1,5CV = 1540W => 2 x 1540 = 3080W

39 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DA CARGA TOTAL INSTALADA: APARELHOS FIXOS: SOMATÓRIA TOTAL = TOMADAS E LUZ = 4200W ou 4,2kVA AR CONDIC. = 3800W ou 3,8kVA CHUVEIROS = 14000W ou 14kVA FERRO ELÉTRICO = 1000W ou 1kVA MOTORES = 3080W ou 2,17kVA 26080W ou 25,17kVA

40 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DE DEMANDA CALCULA-SE A DEMANDA REFERENTE A CADA ITEM ESPECÍFICO, UTILIZANDO TABELAS DE FATORES DE DEMANDA QUE FORNECEM ESTIMATIVA ENTRE RELAÇÃO ENTRE DEMANDA DO CONJUNTO E A POTÊNCIA INSTALADA.

41 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DE DEMANDA: TOMADA E ILUMINAÇÃO POT DEMANDA = 0,52 x 4200W = 2184W = 2,18kVA

42 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DE DEMANDA: CHUVEIROS, TORNEIRAS, FERROS ELÉTRICOS POT DEMANDA = 0,7 x 15000W = 10500W ou 10,5kVA

43 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DE DEMANDA: CONDICIONADOR DE AR POT DEMANDA = 1900W OU 2,1KVA x 2 x 1 = 4,2kVA

44 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DE DEMANDA: MOTORES FD = 1 para o maior motor e FD = 0,5 para os restantes. 1 X 2,17kVA + 0,5 x 2,17kVA = 3,26kVA

45 Resolução utilizando NTU.01 da Concessionária do estado de São Paulo CÁLCULO DE DEMANDA TOTAL : POTÊNCIA DE DEMANDA TOTAL = 2,18kVA (tomadas e ilumin.) 10,50kVA (chuveiros e ferro) 4,2kVA (Ar condicionado) 3,26kVA (motores) 20,14 kva (total) FD = 20,14kVA / 25,17kVA = 0,8