Informática. Eletricidade Instrumental. Prof. Msc. Jean Carlos

Transcrição

1 Informática Eletricidade Instrumental Prof. Msc. Jean Carlos

2 Energia: Geração ; Transmissão e Distribuição

3 Eletricidade -Maneira mais fácil de transportar energia para a sua utilização nos processo de produção; -Surgiu como forma de substituir a energia da máquina a vapor; -Sua produção se dá de diversas formas e transformações; -Consumo racional de energia.

4 Evolução no consumo -o crescimento dos setores produtivos no Brasil aumentou a demanda por eletricidade; -superando, em alguns momentos, a capacidade de crescimento do sistema de geração de energia; -outras formas de geração; -cogeração de energia; -consumo racional da mesma.

5 Estimativa da evolução da geração -estimativa de crescimento da geração mundial de eletricidade para os próximos 20 anos superior a 50%.

6 Consumo por fonte -o consumo final energético por fonte

7 Oferta nacional -oferta da energia elétrica nacional.

8 Eletricidade características difi culdade de armazenamento em termos econômicos; variações em tempo real na demanda, e na produção em caso de fontes renováveis; falhas randômicas em tempo real na geração, transmissão e distribuição; necessidade de atender as restrições físicas para operação confiável e segura da rede elétrica.

9 Divisão dos sistemas de energia elétrica -Os sistemas elétricos são tipicamente divididos em segmentos; geração, transmissão, distribuição, utilização comercialização.

10 Energia -É a quantidade de trabalho que um sistema é capaz de fornecer, ela não pode se criada, consumida ou destruída, mas pode ser transformada e transmitida de diferentes formas; -Todas as movimentações que ocorrem no universo podem gerar forças capazes de transformar a energia em um encadeamento sucessivo, ou seja, em modalidades diferentes de energia (Cavalin, 2011).

11 Tipos de energia -Energia mecânica -cinética e potencial; -Energia elétrica; -Energia térmica -Energia luminosa; -Energia sonora; -Energia química; -Energia atômica; -Energia eólica;

12 Tipos de energia

13 Potência -Energia transferida por unidade de tempo; -watt, -quilowatt, -megawatt, -A potência pode ser medida a qualquer instante de tempo, enquanto a energia precisa ser medida em um intervalo de tempo. -outras unidades de medida de potência.

14 Sistema de energia -É um termo técnico genérico que especifica um grupo de equipamentos eletromecânicos e eletroeletrônicos que tem como objetivo, a geração, a conservação e a transformação de energia elétrica.

15 Sistema de energia -nobreaks estáticos e dinamicos, -estabilizadores de tensão, -retificadores industriais, -conversores cc-cc, -conversores de frequência, -reguladores chaveados, -grupos geradores eletromecânicos, hidráulicos, térmicos e nucleares e os reguladores eletromecânicos

16 Geração -transformação de outro tipo de energia -exemplo de geração -uma máquina primária que transforma energia de outra natureza em energia cinética de rotação e, através de um gerador elétrico acoplado a ela, transforma a energia cinética de rotação em energia elétrica.

17 Geração -Para movimentar as máquinas primárias, por exemplo, uma turbina; -queda-d água (hidráulica), -propulsão a vapor (térmica), -queima de combustível (gasolina, diesel, carvão), -pela fissão de materiais como o urânio (nuclear). -Dessas a mais econômica é a geração hidráulica.

18 Cogeração -cogeração de energia elétrica é definida como processo de produção combinada de calor e energia elétrica (ou mecânica), a partir de um mesmo combustível (ANEEL). -A atividade de cogeração contribui efetivamente para a racionalização energética, uma vez que possibilita maior aproveitamento do combustível.

19 Cogeração -Um bom exemplo de cogeração é o reaproveitamento dos resíduos de energia de fornos ou caldeiras para a geração de energia elétrica, o que diminui as perdas e, consequentemente, aumenta a eficiência dessa fonte de energia.

20 Sistema de geração O sistema de geração é formado pelos seguintes equipamentos: - Máquina primária; - Geradores; - Transformador e sistema de controle; - Comando e proteção.

21 Exercícios Parte 1 1-Defina energia. 2-Cite cinco tipos de energia. 3-Quais as características da eletricidade? 4-Quais os segmentos dos sistemas elétricos? 5-Defina potência. 6-Defina sistemas de energia. 7-Diferencie geração de cogeração. 8-Cite alguns equipamentos do sistema de geração de energia. 9- Supondo que um circuito possui uma carga de 2k2Ω e que ele seja alimentado por uma tensão elétrica de 220V DC. Encontre a corrente elétrica nessa carga e a dissipação de potência da mesma. 10-Supondo que a carga acima fica ligada durante 8 horas por dia e considerando um mês de 30 dias, encontre a energia transformada em calor por essa carga(consumida).

22 Geração hidráulica -uma tensão alternada é produzida, -expressa por uma onda senoidal, -frequência fixa -amplitude variável -onda senoidal propaga-se pelo sistema elétrico mantendo a frequência constante e modificando a amplitude à medida que trafega pelos transformadores.

23 Usina hidrelétrica

24 -barragens; -condutos fechados; -casa de força itens de uma geração hidráulica

25 Termoelétrica -O funcionamento de uma planta de potência a vapor é baseado no aquecimento de água através da queima de algum combustível, -sólidos: -minerais, o carvão, -não-minerais, a lenha, a serragem e o bagaço de cana de açúcar. -líquidos -refinados do petróleo,xisto betuminoso, os álcoois e os óleos vegetais.

26 Termoelétrica -gasosos -gases do pântano e de petróleo. -A instalação básica de uma plana geradora de energia a vapor é composta por: - Bomba; - Caldeira; -Turbina; - Condensador.

27 Termoelétrica -A combustão ocorre na caldeira, dentro da câmara de combustão, onde são injetados o combustível e o comburente (ar), gerando gases e cinzas. -A liberação de energia térmica devido a queima do combustível aquece a água na caldeira até evaporar. -Uma vez na tubulação um superaquecedor eleva a temperatura do vapor aumentando assim a pressão para entrar na turbina.

28 Termoelétrica -Ao passar pela turbina o vapor perde pressão e vai para o condensador onde volta ao estado líquido, sendo bombeado de volta a caldeira. -A turbina é a máquina que transforma a energia da pressão do vapor em energia cinética de rotação e, através de um eixo de acoplamento, transmite essa energia para o gerador.

29 Termoelétrica

30 Termonucleares -As usinas termonucleares funcionam utilizando o mesmo princípio de funcionamento das usinas térmicas, ou seja, as máquinas que entregam energia para o gerador são as turbinas a vapor, a diferença, é que ao invés de uma reação química de combustão, temos uma liberação de energia a nível atômico.

31 Termonucleares -A maioria dos reatores nucleares usa como combustível o urânio enriquecido. -normalmente em forma de óxido, -acondicionado em longas hastes, alojadas paralelamente, formado elementos cilíndricos. -Ao se fissionarem seus núcleos liberam nêutrons com alta energia para que possam ser usado em novas fissões de núcleos.

32 Termonucleares -Hastes de controle regulam a reação em cadeia e assim a energia produzida. O calor gerado nessa reação é absorvido no circuito de refrigeração.

33 Turbinas a gás -Um gás de escape sai devido a diferença depressãoentreointerioreoexterior, transformando energia cinética de escape em energia cinética de rotação que será transmitida a um gerador através do eixo acoplado as hélices. -Em um ciclo simples da turbina, o ar a baixa pressão entra em um compressor onde tem sua pressão elevada.

34 Turbina a gás -O combustível é acionado ao ar comprimido e enviado à câmara de combustão onde ocorre o processo de combustão. -O produto dessa combustão entra na turbina e se expande para o último estagio. -O trabalho produzido fazer o compressor funcionar fazer funcionar o equipamento auxiliar e produzir energia elétrica.

35 Turbina a vapor

36 Turbina eólica -Uma turbina eólica obtém potência convertendo a força dos ventos em um torque que atua nas pás do rotor. -A quantidade de energia que o vento transfere para o rotor depende da densidade do ar, da área do rotor, e da velocidade do vento. -Esta última é extremamente importante, pois a energia do vento variacomocubodavelocidademédia do mesmo.

37 Turbina eólica -captar a energia cinética do vento e transferir para a flange do rotor transformando e energia cinética de rotação, -as pás do rotor são desenhadas conforme asas de um avião. -A flange do rotor é ligada a um eixo de baixa rotação, onde estão localizadas as bombas para os sistema hidráulico que opera o frio aerodinâmico, é acoplada a um ampliador.

38 Turbina eólica -O ampliador é um dispositivo mecânico que transmite potência através de dois eixos girando em velocidades diferentes. -Um eixo de alta rotação interliga o ampliador e o gerador. -O gerador usado nas turbinas eólicas é um gerador de indução ou assíncrono o, que o torna o gerador eólico mais barato.

39 Turbina eólica -controlador eletrônico mantem a turbina sempre na posição perpendicular a incidência de vento, isso através de um motor elétrico. -torre (40 a 60m) sustenta o corpo e o rotor da turbina.

40 Exercícios Parte 2 1-Que tipo de tensão é produzida na geração hidráulica? 2-Fale sobre a geração de energia elétrica através das hidrelétricas. 3-Como funcionam as termelétricas? 4-Qual o princípio de funcionamento das termonucleares? 5-Diferencie turbina a vapor da turbina eólica.

41