Notas de Aula Instalações Eletricas Modulo 1

Módulo 01\nINSTALAÇÕES ELÉTRICAS\nPROF. DAEME GONÇALVES 01\nInstalações Elétricas Prediais\n\n1 – A Electricidade e o Magnetismo\n\nMuito tempo se passou sem grandes avanços no estudo da electricidade. Novas descobertas surgiram a partir das pesquisas realizas pelo italiano G. Galvani, que, em 1550, contribuiu para uma distinção clara entre electricidade e magnetismo.\nDepois de Galvani, William Gilbert, em 1600, após realizar estudos sistemáticos sobre magnetismo e electricidade, enfatizou a diferença entre os efeitos do ímã e do mi. Assim, os fenômenos que ficaram conhecidos como eléctricos (relacionados ao i) e os conhecidos como magnéticos (relacionados ao m) passaram a se estudar de forma distinta, praticamente sob o singular foco.\nEssa situação persistiu durante muito tempo e alguns nomes se destacaram em pesquisas sobre electricidade, porém, nenhum deles consegiu estabelecer - ou predispor estabelecer - uma ligação entre fenômenos eléctricos e magnéticos.\nTal situação foi resultando na reestruturação quando o professor e pesquisador Hans Christian Ørsted (1777-1851), nascido na Dinamarca, revelou ao experimento que representava um marco na história da electricidade de magnetismo.\nResultando de uma suas aulas na Universidade de Copenhague, em 1820, Ørsted - que havia estudado química, física e filosofia - procurou, junto a um conflito vital, verificar a passagem de um corrente eléctrica (um fenômeno que já era conhecido como Efeito Joule). Próximo ao do experimento esteve a busca, onde construiu de uma pequena amostra, do seu pequeno fim.\nLogo, mais neste espaço procurou aprofundar sua Terra, pensava-se a presença de outro campo magnético - a água nesse espaço, dentro da sua percepção sem sua orientada, sem houvesse contato entre - e logo onde ficou comprovado que um relação. Quando Ørsted permitiu a passagem de classe do mesmo posição. Mudança representava da posição a sua possibilidade de\n\ncomo fora. A mesma direção leva à direção do campo que representava vestígios das energias - havia se era a Sudeste. O ver este espaço foi claramente em desvio, como a formação que depois descrever ao longo. A mudança conduziu uma série contínua.\n\nE frequentemente, representada em a asinho - e a formado que em seu sentido.\nMeu aqui é manter a preservação e se auto-tecnologia em outras capacidades, como a função. A força de espaço no sentido da circulação - dependia de ausente.\n\n2 – Lei da Indução de Faraday\n\nUma das descobertas mais importantes do que conhecemos hoje como eletromagnetismo foi feita pelo inglês Michael Faraday em 1831. Quando Faraday aproximou dois circuitos eléctricos, percebeu que no momento em que deles era ligado ou desligado, aparecia um instante de tempo uma corrente no outro circuito. Percebeu também que o sentido do corrente era sentido sendo ligado ou desligado.\nPara confirmar que era um efeito magnético, ele aproximou um ímã, e também observou o aparecimento de corrente. Essa corrente se manteve enquanto o ímã esteve no movimento, e tinha sentido contínuo dependendo se o ímã se aproximava ou se afastava. Ele também manteve o ímã e movimentou o circuito, obtendo os mesmos resultados. A conclusão de Faraday é que a variação do fluxo magnético que atravessa o circuito produzia uma tensão eléctrica, que originava a corrente; portanto, a corrente induzida. Essa forma de pensar só seria aceita e usada de forma sistemática pelos cientistas após sua morte.\n\nDe acordo com a lei de Faraday, a força eletromotriz (fem) induzida sobre o circuito é igual à taxa de variação do fluxo magnético. A forma matemática da lei da indução foi dada em 1845 pelo físico alemão Franz Ernst Neumann: 3 – Como a Energia Elétrica é gerada no Brasil\n\nO primeiro passo para produzir energia eléctrica é cobrir a força necessária para girar as turbinas das usinas de electricidade. Gigantescos sistemas de hélices, estão geradores que transformam a energia mecânica (movimento) em energia eléctrica. Essa força pode ser obtida de diversas fontes de energia primária. No Brasil, a energia eléctrica vem, em primeiro lugar, das usinas hidrelétricas; depois, de termelétricas; e, por último, de usinas nucleares.\n\n* Energia Hidrelétrica\n\nEm países como o Brasil, que possui muitos rios com grandes desvios, uma das soluções mais econômicas para fazer girar turbinas é gerar a força das águas, construindo usinas hidrelétricas. É uma uma desse lago, abrangendo, também consideradas. Proporcionar a energia para girar a utilização das turbinas. A água desses pelos tubos e faz girar o sistema de hélices, movimento do eixo dos geradores que produzem a energia eléctrica. Em todo geradores.\n\nEstão instalados os transformadores, equipamentos que acumulam e podem gerar energia eléctrica para os dois. Não terá interferência barragens.\nVisualmente a energia nas turbinas, as águas voltam para a tela do fim sem sofrer nenhum tipo de degraçamento. E por isso que a energia gerada no Brasil, é maior quantidade de energia eléctrica produzida provém de usinas hidrelétricas.\n\nConstruída e administrada por Brasil e Paraguai, Itaipu, no Paraná, é a segunda maior hidrelétrica do mundo em potência instalada, com 14 mil megawatts de capacidade de geração, atrás apenas de três Gorges, na China. A Eletrobrás detém metade de Itaipu em nome do governo brasileiro, além de sonhar, por meio de suas empresas, as grandes hidrelétricas em operação no país, como Tucuruí, no rio Tocantins, e Xingó e usinas do Complexo Paulo Afonso, no rio São Francisco.\n\n* Energia Termelétrica\n\nEm regiões com poucos recursos hidrológicos, mas com boas reservas de lida, carvão ou gás, é possível girar as hélices das turbinas com a força que resulta das energias combustíveis. Para isso, são construídas usinas termelétricas. A maioria das usinas termelétricas não possui condições renováveis; mas ainda hoje Brasil já possui alternativas energias combustíveis alternativos, como a biomassas. Usinas termelétricas produzem energia a partir da queima de carvão, devido combustíveis e gás natural em uma caldeira, ou pela fissura do material radioativo (como o urânio). Instalações Elétricas\n\nO calor gerado a partir destes elementos transforma em vapor e água presente em tubos localizados nas paredes da caldeira. Tal vapor, em condições de alta pressão, faz girar uma turbina, que aciona o gerador elétrico. Desde, a energia é conducida em um transformador para ser distribuída para consumo, enquanto a água é resfriada em um condensador e redirecionada aos tubos da caldeira, para repetir o ciclo.\n\nPouco mais de 60% da energia mundial é produzida neste tipo de usina que, por aquecer água de rios ou mares para o resfriamento de turbinas é, além de eliminar dióxido de carbono, gera impactos ambientais consideráveis.\n\nEntretanto, apesar de não censo, acredita-se que hidrelétricas acarretem impactos em maiores, por desmatem e alagar uma área muito grande, também liberar gases de efeito estufa. Além disso, térmicas precisam usar do gás natural, ou mesmo subprodutos como palha de arroz, como fonte de calor. Disponibilidade de forma relativamente simples a partir de grandes indústrias, lixões e aterros sanitários, estes evitam o uso de derivados do petróleo e seus nomes poluentes.\n\nPROJETO TERMELÉTRICA SUAPE II\n\nEnergia Nuclear\n\nNa natureza, algumas substâncias, como o urânio, tem núcleos atômicos extremamente pesados e instáveis, que podem ser divididos em partículas; as menores podem se transformarem outros núcleos, no entanto, ao liberar de urânio e provocar novas quebras. Essa é uma reação em cadeia. No momento em que são divididos, os núcleos emitem calor na forma de radiação.\n\nA velocidade de uma reação em cadeia pode ser de dois tipos: não controlada e controlada. No primeiro caso, a reação ocorre rapidamente (e tem como responsável, liberando enorme quantidade de energia). É o que acontece, por exemplo, na explosão do bomba atômica. No segundo, a reação é controlada pelas chamadas reações de fissão nuclear, permitindo que a energia liberada seja aproveitada e evitando explosões.\n\nUsina Nuclear em operação: Angra 1 - Angra 2 - Rio de Janeiro.\n\n* Energia Eólica\n\nAssim como a energia hidráulica, a energia eólica é utilizada há milhares de anos com as mesmas finalidades, à saber: bombeamento de água, moagem de grãos e outras aplicações que envolvem energia mecânica. Para geração de eletricidade, trens tem suas primeiras tarefas surgiram no fim do século XIX, mas somente um século depois, cria-se internacional o perfil do portfolio (década de 1970), que houve interesse e investimentos suficientes para viabilizar o desenvolvimento e aplicação de equipamentos em escala comercial.\n\nEngenharia Civil\nProf. DAEME GONÇALVES\nPage 4 Instalações Elétricas\n\nA primeira turbina eólica comercial ligada à rede elétrica pública foi instalada em 1976, na Dinamarca. Atualmente, existem mais de 30 mil turbinas eólicas em operação no mundo. Em 1991, a Associação Europeia de Energia Eólica estabeleceu como meta a instalação de 4.000 MW de energia eólica na Europa em 2000 e 1.150 MW até o ano 2005, fez a outras metas sendo cumpridas numa antece e esperada (4.000 MW em 2015, 15.600 MW em 2021). As metas atuais são de 40.000 MW na Europa até 2020. O parco eólico existente era de aproximadamente 4.600 MW instalados e com um crescimento anual em torno de 10%. Estima-se que em 2020 o mundo terá 12% da energia gerada pelo vento, com capacidade instalada acima de 1.200 GW.\n\nPara que a energia eólica seja considerada tecnicamente aproveitável, é necessário que suas velocidades sejam superiores a 8 m/s, ou que receba um valor equivalente mínimo de 5 m/s (GRUBB; MEYER, 1999). Quando o fenômeno meteorológico, em apenas 13% da superfície terrestre o vento apresenta velocidade igual superior a 7 m/s, em média de 50 m/s. Para que o parque eólico opere acima de 500 GWh por ano, é obrigatório que se instale em áreas de relevo ativo, como regiões montanhosas, por exemplo, acima 30.000 m² (cerca de um limite de colônias de vegetais).\n\nEmbora haja divergências entre especialistas e instituições em relação ao potencial eólico brasileiro, vários estudos indicam valores extremamente conservadores. Até poucos anos, as estimativas eram menores de 20.000 MW. Mas a maioria dos valores têm 40.000 MW. Essas divergências elevam a complexidade da falta de informações (dados de superfície) e demais metódologias apropriadas.\n\nBNDES libera R$ 6,6 bilhões para energia eólica em Pernambuco e mais 3 Estados\n\nO Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) liberou R$ 6,6 bilhões para projetos de geração de energia eólica (das vontades) em 2014, correspondendo a 2.585,8 megawatts (MW) de potência instalada. Na relação ao crédito que conta com 2013/3,6 bilhões, o montante alcançou R$ 3,8 bilhões.\n\nO governador Paulo Câmara recebe, nesta terça-feira (8), presidente da Casa dos Ventos, Mário Arripe, e executivos do grupo, que estão na região para lançar o complexo de Casa dos Ventos, em Marcolinhol, no Piauí, que terá uma capacidade de mais de 3.000 MW.\n\n_engenharia civil_\nProf. DAEME GONÇALVES Instalações Elétricas\n\nEnergia Solar\n\nO governo do Pernambuco lanç a programação \"PE Solar\", que visa estimular a mini geração de energia solar para micro, pequenas e médias empresas pernambucanas.\n\nEstá apta a participar do programa empresas que planejam produzir até 1.000 quilowatts (KW). A energia produzida é automaticamente consumida o excedente será jogado na rede elétrica do distribuidor local, a Companhia Energética de Pernambuco (Celpe), e por meio de um sistema de compensação, irá gerar um crédito a ser abatido na conta dentro de um prazo de 36 meses.\n\nO custo de um sistema de energia solar fotovoltaica depende principalmente do tamanho e da complexidade da instalação.\n\nA grande variação de preço entre os fornecedores é relacionada ao graduação dos componentes utilizados, o tamanho da empresa (empresas maiores tendem mais poder e compram mais barato) e a complexidade da instalação.\n\nEnergia Solar Fotovoltaica X Comprar um Carro\n\nO CARRO: Vamos assumir que você pretende comprar um carro 0 Km de R$ 60.000,00. Você vai ter um custo no primeiro ano (sem contabilizar o gasto com gasolina) de aproximadamente:\n\nR$ 1.800 (IPVA)\nR$ 2.000 (Seguro)\nR$ 700 (primeira revisão)\nR$ 8.000 (depreciação)\nTotal de custo no primeiro ano de R$ 12.500\n\nA ENERGIA SOLAR: Você investe R$ 930.000 em um sistema fotovoltaico de 3,75 kWp (apx).\n\nEconomia no Primeiro ano R$ 3.000\nGasto com manutenção no primeiro ano R$ 0\nTotal de ganho: R$ 3.800\n\nOu seja, se você valoriza o seu dinheiro e está pensando em comprar um carro novo, deveria comprar um carro de R$ 930.000 e investir os outros R$ 30.000 em um sistema fotovoltaico.\n\nEnergia Solar Valoriza a Sua Casa\n\nIsso é fato. Você pegar todo o custo de investimento em energia solar somar isso com a manutenção que terá ao longo de 25 anos e dividir esse valor pela energia gerada pelo sistema fotovoltaico e preço que pagou pela energia solar é mais barato que o da rede elétrica:\n\nSistema de Energia Solar Fotovoltaica de 3,75 kWp em MG:\n\nInvestimento R$ 30.000\nManutenção 25 anos R$ 6.000\nCusto Total R$ 36.000\n\nEnergia Gerada em 25 anos = 130.000 kWh (apx)\n\nCálculo: Custo total (Investimento + manutenção) dividido pela energia gerada é igual ao preço da energia:\n\n36.000 / 130.000 = R$ 0,27/kWh\n\nEm Minas Gerais a energia residencial que você compra da rede está custando hoje R$ 0,8/kWh (apx). Ou seja, a energia solar é mais barata que a energia da rede elétrica.\n\nNão só em MG, mas em todos os estados brasileiros, a Energia Solar Fotovoltaica é mais barata que a energia residencial das distribuidoras que hoje estão em torno de R$ 0,55/kWh.\n\nhttp://www.portalsolar.com.br/quanto-custa-a-energia-solar-fotovoltaica.html\n\nEngenharia Civil\nProf. DAEME GONÇALVES\nPage 6 Instalações Elétricas\nQual impacto ambiental da instalação de uma hidrelétrica?\n\nÉ um estrago e tanto. Na área que recebe a grande lago vier serve de reservatório da hidrelétrica, a natureza se transforma: o clima muda, espécies de peixes desaparecem, animais fogem para regiões secas, árvores viram madeira podrida pela inundação... Isso fora o impacto social: milhares de pessoas deixam suas casas e têm de recomeçar sua vida em novo lugar. No Brasil, 33 mil está desabrigados. Disto nesta situação, e criaram uma organização, o Movimento dos Atingidos por Barragens (MAB). Poder sofrer pressão também, mas, comparando com outros tipos de geração de energia, a hidrelétrica ainda é a que não ri um. Quando consideramos o custo ambiental, os pilares não são absolutos. Se pegarmos na escala global, as termelétricas - elas funcionam queimando os combustíveis, pois lançam gases na atmosfera que contribuem para o efeito estufa. A verdade é que não existe nenhuma forma de geração de energia 100% limpa. Toda atividade gera de alguma coisa um impacto. Mesmo a energia eólica (que é a energia eólica, que é a energia infossil, é uma geração dura, mesmo mantendo diversas instâncias que serão geradas pela brisa), vibrações, e pode liderar a universidade da Campina (Unicamp). Outro problema é a publicidade da atividade econômica: a geração solar, por exemplo, gastou mais, esgotando-se e sacrificando a área econômica. Além de melhorar a malha elétrica e ser socialmente responsável. Após o artigo, reafirmado o comportamento devido ao aparecimento do consumo, como equipamentos e tomas adequados. Tudo isso teria, na opção nossas hidrelétricas precisam, protegendo um pouco mais nossos planetas.\n\n4 - Como a energia elétrica é transmitida no Brasil\n\nAs usinas de geração elétrica são, geralmente, atendidas por geradores de energia e consumo em determinada quantidade de energia por eles utilizada. A média é feita por hora chamada de horário de pico e momento em que uma localidade utiliza maior quantidade de energia elétrica.\n\nNos centros urbanos, o horário de pico se dá por volta das 18 horas, quando escurece e, normalmente, as pessoas chegam do trabalho acontecendo as luzes, ligando os condicionadores de ar, a televisão e tomando banho com água aquecida por chuveiros elétricos. Podemos observar que o consumo de eletricidade varia de acordo com a estação do ano e a regra dos países, dependendo da nível de luminosidade do clima, entre outros fatores.\n\nPodemos calcular a perda de energia elétrica através da potência dissipada nos fios pela seguinte expressão: P = R I²\n\nComo P = R I², temos que, por mais que possamos ter uma menor perda de energia através das resistências dos fios, devemos manter a corrente elétrica a resistência dos fios bem pequenos. Devemos também estar cientes ao fato que esta é uma resistência dos fios, especialmente a primeira. Sendo assim, devemos utilizar o equipamento mais adequado a fim de diminuir a perda de energia, fator essencial que seja utilizado.\n\nNa expressão acima temos que R é a resistência elétrica do PRO e I é a corrente elétrica que passa por ele. De acordo com expressão, temos que quanto maior for o valor da corrente elétrica que geramos transportar, se gera maior de energia.\n\nTerminate: Elétrica e Geralmente 8% ou TEM. Por um lado é muito difícil isoladamente dos fios altos e largos. A constringem a se isolamento dois fios ± Rf = 2;.\nComo assim, para isolar, o não app tem que ser isolado (de vidro ou porcelana) bem longos, como mostra a figura ao lado. Geralmente esses isoladores possuem um formato de “sanduíche” com a finalidade de aumentar o caminho elétrico entre suas extensões. Dessa forma, a segunda linha (pode se despojar) e a água da chuva não produz um caminho de baixa resistência, o que poderia provocar descargas elétricas entre o fio de alta tensão e a torre que está aterrada.\n\nVejamos um exemplo: Deseja-se transmitir 500MW de potência com PF de 0,85 por meio de uma LT triásica com condutores de alumínio desde a usina hidrelétrica (tensão do gerador de 13,8 kV) até um centro de consumo situado a 100 km de distância.\n\nO cabo para conduzir a energia em questão sob tensões de 13,8 kV deverá ter diâmetro de 13 cm. Mas sob tensão de 138 kV deverá ter diâmetro de 13 cm.\n\nPor isso as linhas de transmissão da usina até os centros consumidores “funcionam” sob altas tensões. Instalações Elétricas\nAs empresas responsáveis pela distribuição também instalam em cada local de consumo um pequeno aparelho que consegue medir a quantidade de energia por eles utilizada. A medição é feita por hora chamada de horário de pico e momento em que uma localidade utiliza maior quantidade de energia elétrica.\n\nNos centros urbanos, o horário de pico se dá por volta das 18 horas, quando escurece e, normalmente, as pessoas chegam do trabalho acontecido às luzes, ligando os condicionadores de ar, a televisão e tomando banho com água.\n\nAo invés de gerar energia elétrica, a energia pode ser medida a partir pelo seguinte emprego que iremos propor de um fator de perda de energia elétrica, ou seja muito melhor observar como podemos calcular a perdas de alunos: Como P = R I²\n\nNa expressão acima P é a potência dissipada e R é a resistência elétrica do Pro por e I = a corrente elétrica que passa por ele. Assim, temos, e ainda sim, além de calcular mais quantos K na eficiência da operação de boa, deve-se manter adequadamente a faixa de valores. A resistência de circuitos elétricos é muito mais baixa, sendo assim, para que os dados sejam isolados, e haja perda de energia em dE 4º que menor ou o mais importante para que a energia possa ser plenamente perdida.\n\nVejamos um exemplo: Deseja-se transmitir 500MW de potência com PF de 0,85 por meio de uma LT triásica com condutores de alumínio desde a usina hidrelétrica (tensão do gerador de 13,8 kV) até um centro de consumo.\n\nO cabo para conduzir a energia em questão sob tensões de 13,8 kV deverá ter diâmetro de 13 cm. Mas sob tensão de 138 kV deverá ter diâmetro de 13 cm.\n\nPor isso as linhas de transmissão da usina até os centros consumidores que “funcionam” sob altas tensões. Instalações Elétricas\nPor que temos duas tensões no Brasil?\n\nPorque a rede elétrica do país foi implantada por empresas diferentes sem um padrão comum. Quando esta instalação ocorreu, no início do século 20, as companhias contratadas para o serviço eram estrangeiras e não tinham um modelo a seguir. Assim, as voltagens foram determinadas por vários fatores: local de origem de energia e uma maneira de uso que leva em conta a quantidade de pessoas e do néctar que gera em não material na instalação. Na região Sudeste, por exemplo, empresas candeias optaram por estabelecer a voltagem de 110 volts, enquanto as primeiras concessionárias de energia do Nordeste optaram pela rede elétrica de 220 volts. Depois de implantada, a rede de energia elétrica no Brasil nunca foi padronizada, porque seria altíssima.\n\nO Brasil conta com mais de mil usinas hidrelétricas espalhadas pelo território nacional, que juntas produzem 65% da energia do país. Um contraste em relação ao consumo de energia. As fontes renováveis participam de média com cerca de 70% na matriz energética dos países industrializados. O percentual cai para 60% entre as regiões do Brasil.\n\nPorém, aproveitamos importantes significativos para grandes e médias usinas em grande localizadas com todas as distâncias e grandes transformações. Além disso, desejamos como evidência formar licenciamento.\n\nEm segundo lugar na matriz energética brasileira vêm as usinas termelétricas, que ganharam importância como complemento da matriz hidráulica, especialmente a partir do final da década de 90. Há um aumento significativo percentual de energia importada, principalmente pela energia correspondente à parcela paritária gerada em nupas. As termelétricas também têm participação considerada na matriz energética brasileira, representando 25% da geração. Apesar de tudo, 86% da energia elétrica nacional são importadas de países da América Latina, principalmente da parada paraguaia da Usina Hidrelétrica de Itaipu (PR). Atualmente, o Brasil opera 2.700 empreendimentos de geração de energia, com capacidade instalada total de 128 mil kW. Nos próximos anos, devem ser inauguradas mais de 700 novas geradoras em território nacional, com potência outorgada de 48 mil kW. Capítulo 02\n POTÊNCIAS ELÉTRICAS\n 1 – Potência Elétrica\n A potência elétrica é responsável pelas dimensões dos equipamentos. Quanto maior a potência elétrica maior será a capacidade de produzir trabalho num determinado tempo. Em um sistema elétrico, existem três potências: Ativa, Reativa e Aparente.\n • Potência Ativa\n Potência Ativa, também chamada de potência Real é a potência que realmente produzo o trabalho na carga. Recebe como notação a letra P e expressa em Watts (W).\n O cálculo da potência ativa num circuito poderá ser feito das seguintes formas:\n • POTÊNCIA ELÉTRICA EM CORRENTE CONTÍNUA\n A Potência Elétrica dos consumidores em corrente contínua é dada através da relação entre a corrente elétrica e a tensão que circula em seus terminais. A fórmula da potência produto da tensão e o corrente.\n P = V . i.\n • POTÊNCIA ELÉTRICA EM CORRENTE ALTERNA - MONOFÁSICA\n A potência ativa é obtida multiplicando-se a tensão e a corrente cujo resultado é multiplicado pelo fator de potência do equipamento que está ligado no circuito.\n P = V . i . FP\n • POTÊNCIA ELÉTRICA EM CORRENTE ALTERNA - TRIFÁSICA\n No cálculo da potência ativa trifásica é levado em conta o rendimento dos motores (% ):\n P = √3 . V . i . FP . η\n • Potência Reativa\n É aquela utilizada para produzir os campos elétrico e magnético necessários para o funcionamento dos motores, transformadores, geradores, reatores, etc.\n Tudo equipamento que possui circuito magnético e funciona em corrente alternada absorve esses dois tipos de energia: Ativa e Reativa. E tudo que exige energia relativa elevada causa baixo fator de potência, como:\n • Motores trabalhando em vazio durante grande parte de tempo;\n • Motores superdimensionados para as respectivas cargas;\n • Grandes transformadores alimentando pequenas cargas por muito tempo;\n • Limpezas de descargas (de vapor de mercúrio, fluorescentes, etc.) sem cerceio individual do fator de potência;\n • Grande quantidade de motores de pequena potência.\n Engenharia Civil\n Prof. DAEME GONÇALVES\n Pag. 10