Prova Eletrônica - Fator de Potência e Classificação de Cargas

QUESTÃO 01 3 pontos Leia atentamente as afirmações a seguir e assinale a única afirmação que é incorreta Justifique a sua resposta a Quando em um circuito elétrico estão presentes cargas indutivas e capacitivas isto poderá acarretar uma diferença de fase entre as ondas de tensão e corrente b A corrente em um capacitor está atrasada de 90 graus em relação à tensão neste capacitor c A tensão em um indutor está adiantada de 90 graus em relação à corrente neste indutor d Entre as possíveis causas para um baixo fator de potência podemos citar transformadores operando com pequenas cargas reatores de lâmpadas fluorescentes e motores de indução operando em vazio e Em um sistema de distribuição de energia elétrica é comum o uso de capacitores para compensar as energias reativas produzidas por cargas indutivas ou reatâncias de linha e consequentemente obter um melhor perfil da onda de tensão QUESTÃO 02 3 pontos Um conjunto de cargas de consumidores supridos por um sistema de potência possui diversas características que lhe são comuns tais como localização geográfica dependência da energia elétrica perturbações causadas pela carga ao sistema tarifação finalidade a que se destina a energia fornecida tensão de fornecimento entre outras A partir dessas características é possível fixar critérios de classificação dos consumidores em relação a tais cargas Com base nestes critérios leia atentamente as afirmações a seguir e assinale a única afirmação que é incorreta Justifique a sua resposta a Em relação à localização o sistema de distribuição deve atender tanto consumidores em zonas urbanas que apresentam densidade elevada de carga e hábitos de consumo semelhantes quanto consumidores em zonas rurais onde ocorre baixa densidade de carga e hábitos de consumo diferenciados b Em relação à dependência da energia elétrica as cargas podem ser classificadas em sensíveis semissensíveis e normais As cargas ditas semissensíveis são aquelas em que a interrupção mesmo momentânea no fornecimento de energia elétrica acarreta grandes prejuízos ou danos irreversíveis c De acordo com o efeito da carga sobre o sistema de distribuição as cargas podem ser classificadas em transitórias cíclicas transitórias acíclicas e contínuas As cargas transitórias especialmente se forem de grande potência podem ocasionar perturbações indesejáveis ao sistema d Em relação ao tipo de utilização da energia elétrica as cargas podem ser classificadas em residenciais comerciais de iluminação e condicionamento de ar em edifícios de escritórios industriais trifásicas com predomínio de motores de indução rurais governamentais e cargas de iluminação pública CURSO ENGENHARIAS UNIDADE BOTAFOGO TURNO NOITE PERÍODO 9 DATA 20042023 DISCIPLINA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA VA1 PROFESSOR GERALDO MOTTA AZEVEDO JUNIOR ACADÊMICO a Assinatura do alunoa NOTA e De acordo com a tensão de fornecimento o sistema de distribuição deve atender consumidores em baixa tensão ou secundários consumidores em média tensão ou primários consumidores em tensão de subtransmissão e em alguns casos consumidores em alta tensão ou tensão de transmissão QUESTÃO 03 5 pontos O Sistema Interligado Nacional SIN apresenta uma vasta rede interligada de energia elétrica evidenciando os setores de geração e transmissão de energia Com tamanho e características que permitem considerálo único em âmbito mundial o sistema de produção e transmissão de energia elétrica do Brasil é um sistema hidrotérmico de grande porte com forte predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários Para cada afirmativa abaixo referente ao SIN assinale verdadeiro ou falso justificando todas as suas respostas O Sistema Interligado Nacional está dividido em três subsistemas o nortenordeste o sulsudeste e o centrooeste O sistema de distribuição de energia elétrica que atende o Brasil está formado totalmente pelo Sistema Interligado Nacional não existindo mais Sistemas Isolados desde o ano de 2004 Existe um Sistema Isolado apenas na Região Norte pois todas as demais regiões são atendidas plenamente pelo Sistema Interligado Nacional desde o ano de 2004 Algumas vantagens da implantação do Sistema Interligado Nacional são o aumento de unidades geradoras e a maior possibilidade de atendimento a demandas de emergências A principal desvantagem da implantação do Sistema Interligado Nacional está na necessidade de um maior intercambio sazonal de energia QUESTÃO 04 5 pontos Um gerador alimenta apenas duas cargas A primeira carga apresenta potência ativa de 600 kW e fator de potência igual a 085 A segunda carga apresenta potência aparente de 1000 kVA e fator de potência igual a 088 Determine as potências ativa reativa e aparente do conjunto de cargas QUESTÃO 05 5 pontos Considere a seguinte curva diária de carga de um determinado consumidor em que a demanda está expressa em kW e a energia acumulada está expressa em kWh Determine o fator de carga deste consumidor QUESTÃO 06 3 pontos Apresente pelo menos duas definições do conceito de energia e descreva algumas das formas em que a energia ocorre na natureza Sugestão 150 a 200 palavras QUESTÃO 07 6 pontos A demanda medida de um consumidor comercial é apresentada na tabela a seguir onde as demandas são expressas em kW e o fator de potência mantémse constante nos intervalos Tabela 01 Dias úteis de 2ª a 6ª Hora Demanda kW Fator de Potência 0006 400 086 0608 800 086 0810 2200 092 1012 2000 090 1213 2500 092 1315 1500 090 1517 1800 092 1720 3000 088 2024 400 086 Tabela 02 Sábados e Domingos Hora Demanda kW Fator de Potência 0006 350 086 0608 350 086 0810 400 086 1012 400 086 1213 350 086 1315 600 090 1517 750 090 1720 550 088 2024 350 086 Pedese determinar a curva de duração de carga mensal para este consumidor em kVA Sugestão considere um mês de 30 dias com 22 dias úteis 4 sábados e 4 domingos Instalações Elétricas QUESTÃO 01 3 pontos Leia atentamente as afirmações a seguir e assinale a única afirmação que é incorreta Justifique a sua resposta a Quando em um circuito elétrico estão presentes cargas indutivas e capacitivas isto poderá acarretar uma diferença de fase entre as ondas de tensão e corrente b A corrente em um capacitor está atrasada de 90 graus em relação à tensão neste capacitor c A tensão em um indutor está adiantada de 90 graus em relação à corrente neste indutor d Entre as possíveis causas para um baixo fator de potência podemos citar transformadores operando com pequenas cargas reatores de lâmpadas fluorescentes e motores de indução operando em vazio e Em um sistema de distribuição de energia elétrica é comum o uso de capacitores para compensar as energias reativas produzidas por cargas indutivas ou reatâncias de linha e consequentemente obter um melhor perfil da onda de tensão Resposta B é alternativa falsa A corrente é um capacitor é adiantada 90 em relação à tensão QUESTÃO 02 3 pontos Um conjunto de cargas de consumidores supridos por um sistema de potência possui diversas características que lhe são comuns tais como localização geográfica dependência da energia elétrica perturbações causadas pela carga ao sistema tarifação finalidade a que se destina a energia fornecida tensão de fornecimento entre outras A partir dessas características é possível fixar critérios de classificação dos consumidores em relação a tais cargas Com base nestes critérios leia atentamente as afirmações a seguir e assinale a única afirmação que é incorreta Justifique a sua resposta a Em relação à localização o sistema de distribuição deve atender tanto consumidores em zonas urbanas que apresentam densidade elevada de carga e hábitos de consumo semelhantes quanto consumidores em zonas rurais onde ocorre baixa densidade de carga e hábitos de consumo diferenciados b Em relação à dependência da energia elétrica as cargas podem ser classificadas em sensíveis semissensíveis e normais As cargas ditas semissensíveis são aquelas em que a interrupção mesmo momentânea no fornecimento de energia elétrica acarreta grandes prejuízos ou danos irreversíveis c De acordo com o efeito da carga sobre o sistema de distribuição as cargas podem ser classificadas em transitórias cíclicas transitórias acíclicas e contínuas As cargas transitórias especialmente se forem de grande potência podem ocasionar perturbações indesejáveis ao sistema d Em relação ao tipo de utilização da energia elétrica as cargas podem ser classificadas em residenciais comerciais de iluminação e condicionamento de ar em edifícios de escritórios industriais trifásicas com predomínio de motores de indução rurais governamentais e cargas de iluminação pública Resposta Letra B As cargas semisensíveis são aquelas em que as interrupções de cerda de 10 minutos não ocasionam prejuízos como perda de produção ou danificação da instalação Falso O SIN está dividido em 4 subsistemas O Sistema Interligado Nacional é constituído por quatro subsistemas Sul SudesteCentroOeste Nordeste e a maior parte da região Norte Falso No Brasil ainda existem 212 localidades isoladas A maior parte está na região Norte nos estados de Rondônia Acre Amazonas Roraima Amapá e Pará A ilha de Fernando de Noronha em Pernambuco e algumas localidades de Mato Grosso completam a lista Entre as capitais Boa Vista RR é a única que ainda é atendida por um sistema isolado O consumo nessas localidades é baixo e representa menos de 1 da carga total do país A demanda por energia dessas regiões é suprida principalmente por térmicas a óleo diesel Falso Existem 212 localidades isoladas no Brasil Verdadeiro Com a implantação do SIN houve A interconexão dos sistemas elétricos por meio da malha de transmissão propicia a transferência de energia entre subsistemas permite a obtenção de ganhos sinérgicos e explora a diversidade entre os regimes hidrológicos das bacias A integração dos recursos de geração e transmissão permite o atendimento ao mercado com segurança e economicidade Falso Esse tipo de integração promove um melhor aproveitamento das matrizes energéticas reduzindo os custos de produção e aumentando a segurança e competitividade do mercado Isso porque o mercado tem a garantia de que caso falte ou sobre energia um país ou região pode equalizar sua demanda QUESTÃO 04 5 pontos Um gerador alimenta apenas duas cargas A primeira carga apresenta potência ativa de 600 kW e fator de potência igual a 085 A segunda carga apresenta potência aparente de 1000 kVA e fator de potência igual a 088 Determine as potências ativa reativa e aparente do conjunto de cargas Para Q1 P600kW fp 085 Tendo as seguintes relações é possível calcular a potência reativa e a potência aparente Equação 1 Equação 2 Utilizando inicialmente a fórmula do fator de potência 085600kW S Rearranjando a equação e resolvendoa temos que a potência aparente da carga 1 é SQ1 70588kVA Assim utilizando a Equação 1 poderemos calcular a potência reativa 70588k600k 2Q 2 Rearranjando a equação e resolvendoa temos que a potência reativa da carga 1 é QQ1 37148kVAr Para Q2 Utilizando inicialmente a fórmula do fator de potência 088 P 1000kVA Rearranjando a equação e resolvendoa temos que a potência ativa da carga 2 é PQ2 880kW Assim utilizando a Equação 1 poderemos calcular a potência reativa 1000k880k 2Q 2 Rearranjando a equação e resolvendoa temos que a potência reativa da carga 2 é QQ2 47997kVAr QUESTÃO 05 5 pontos Considere a seguinte curva diária de carga de um determinado consumidor em que a demanda está expressa em kW e a energia acumulada está expressa em kWh Determine o fator de carga deste consumidor Tendo o fator de carga como c Dmed Dmax inicialmente é necessário calcular Dmed Dmed1241252232284212282324426 44614kWh24h Dmed816 KWh 24h 3 4 KW Pelo gráfico é possível perceber que Dmax 12KW Assim o fator de carga será C 34kW12kW 0283 QUESTÃO 06 3 pontos Apresente pelo menos duas definições do conceito de energia e descreva algumas das formas em que a energia ocorre na natureza Sugestão 150 a 200 palavras Uma definição usual desenvolvida junto com a Termodinâmica afirma que energia é a medida da capacidade de efetuar trabalho Em 1872 Maxwell propôs a seguinte definição energia é aquilo que permite uma mudança na configuração de um sistema em oposição a uma força que resiste à esta mudança Apesar de ser usada em vários contextos diferentes o uso científico da palavra energia tem um significado bem definido e preciso Potencial inato para executar trabalho ou realizar uma ação Qualquer coisa que esteja trabalhando movendo outro objeto ou aquecendoo por exemplo está gastando transferindo energia Energia é um dos conceitos essenciais da Física e pode ser encontrado em todas as suas disciplinas mecânica termodinâmica eletromagnetismo mecânica quântica etc assim como em outras disciplinas particularmente na Química Formas de Energia A energia potencial é a energia armazenada Por exemplo as águas de um rio têm energia potencial uma pedra no alto de uma montanha também Quando a pedra rola ou quando as águas do rio caem em cascata sua energia potencial se transforma em energia cinética capaz de exercer força e movimentar outros corpos Esta é a energia mecânica uma forma comum de manifestação da energia A queima de um recurso natural como a lenha carvão ou petróleo gera energia térmica também chamada de calor Há ainda a energia radiante ou energia de radiações eletromagnéticas como a luz e o calor do sol as ondas de rádio e televisão os raios X e as microondas QUESTÃO 07 6 pontos A demanda medida de um consumidor comercial é apresentada na tabela a seguir onde as demandas são expressas em kW e o fator de potência mantémse constante nos intervalos Pedese determinar a curva de duração de carga mensal para este consumidor em kVA Sugestão considere um mês de 30 dias com 22 dias úteis 4 sábados e 4 domingos A Figura a seguir apresenta a curva de duração de carga Foi elaborada no Excel 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 288 312 336 360 384 408 432 456 480 504 528 552 576 600 624 648 672 696 720 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 CURVA DE DURAÇÃO DE CARGA Instalações Elétricas QUESTÃO 01 3 pontos Leia atentamente as afirmações a seguir e assinale a única afirmação que é incorreta Justifique a sua resposta a Quando em um circuito elétrico estão presentes cargas indutivas e capacitivas isto poderá acarretar uma diferença de fase entre as ondas de tensão e corrente b A corrente em um capacitor está atrasada de 90 graus em relação à tensão neste capacitor c A tensão em um indutor está adiantada de 90 graus em relação à corrente neste indutor d Entre as possíveis causas para um baixo fator de potência podemos citar transformadores operando com pequenas cargas reatores de lâmpadas fluorescentes e motores de indução operando em vazio e Em um sistema de distribuição de energia elétrica é comum o uso de capacitores para compensar as energias reativas produzidas por cargas indutivas ou reatâncias de linha e consequentemente obter um melhor perfil da onda de tensão Resposta B é alternativa falsa A corrente é um capacitor é adiantada 90 em relação à tensão QUESTÃO 02 3 pontos Um conjunto de cargas de consumidores supridos por um sistema de potência possui diversas características que lhe são comuns tais como localização geográfica dependência da energia elétrica perturbações causadas pela carga ao sistema tarifação finalidade a que se destina a energia fornecida tensão de fornecimento entre outras A partir dessas características é possível fixar critérios de classificação dos consumidores em relação a tais cargas Com base nestes critérios leia atentamente as afirmações a seguir e assinale a única afirmação que é incorreta Justifique a sua resposta a Em relação à localização o sistema de distribuição deve atender tanto consumidores em zonas urbanas que apresentam densidade elevada de carga e hábitos de consumo semelhantes quanto consumidores em zonas rurais onde ocorre baixa densidade de carga e hábitos de consumo diferenciados b Em relação à dependência da energia elétrica as cargas podem ser classificadas em sensíveis semissensíveis e normais As cargas ditas semissensíveis são aquelas em que a interrupção mesmo momentânea no fornecimento de energia elétrica acarreta grandes prejuízos ou danos irreversíveis c De acordo com o efeito da carga sobre o sistema de distribuição as cargas podem ser classificadas em transitórias cíclicas transitórias acíclicas e contínuas As cargas transitórias especialmente se forem de grande potência podem ocasionar perturbações indesejáveis ao sistema d Em relação ao tipo de utilização da energia elétrica as cargas podem ser classificadas em residenciais comerciais de iluminação e condicionamento de ar em edifícios de escritórios industriais trifásicas com predomínio de motores de indução rurais governamentais e cargas de iluminação pública Resposta Letra B As cargas semisensíveis são aquelas em que as interrupções de cerda de 10 minutos não ocasionam prejuízos como perda de produção ou danificação da instalação Falso O SIN está dividido em 4 subsistemas O Sistema Interligado Nacional é constituído por quatro subsistemas Sul SudesteCentroOeste Nordeste e a maior parte da região Norte Falso No Brasil ainda existem 212 localidades isoladas A maior parte está na região Norte nos estados de Rondônia Acre Amazonas Roraima Amapá e Pará A ilha de Fernando de Noronha em Pernambuco e algumas localidades de Mato Grosso completam a lista Entre as capitais Boa Vista RR é a única que ainda é atendida por um sistema isolado O consumo nessas localidades é baixo e representa menos de 1 da carga total do país A demanda por energia dessas regiões é suprida principalmente por térmicas a óleo diesel Falso Existem 212 localidades isoladas no Brasil Verdadeiro Com a implantação do SIN houve A interconexão dos sistemas elétricos por meio da malha de transmissão propicia a transferência de energia entre subsistemas permite a obtenção de ganhos sinérgicos e explora a diversidade entre os regimes hidrológicos das bacias A integração dos recursos de geração e transmissão permite o atendimento ao mercado com segurança e economicidade Falso Esse tipo de integração promove um melhor aproveitamento das matrizes energéticas reduzindo os custos de produção e aumentando a segurança e competitividade do mercado Isso porque o mercado tem a garantia de que caso falte ou sobre energia um país ou região pode equalizar sua demanda QUESTÃO 04 5 pontos Um gerador alimenta apenas duas cargas A primeira carga apresenta potência ativa de 600 kW e fator de potência igual a 085 A segunda carga apresenta potência aparente de 1000 kVA e fator de potência igual a 088 Determine as potências ativa reativa e aparente do conjunto de cargas Para Q1 P600kW fp 085 Tendo as seguintes relações é possível calcular a potência reativa e a potência aparente Equação 1 Equação 2 Utilizando inicialmente a fórmula do fator de potência 085 600𝑘𝑊 𝑆 Rearranjando a equação e resolvendoa temos que a potência aparente da carga 1 é SQ1 70588kVA Assim utilizando a Equação 1 poderemos calcular a potência reativa 70588𝑘 600𝑘2 𝑄2 Rearranjando a equação e resolvendoa temos que a potência reativa da carga 1 é QQ1 37148kVAr Para Q2 Utilizando inicialmente a fórmula do fator de potência 088 𝑃 1000𝑘𝑉𝐴 Rearranjando a equação e resolvendoa temos que a potência ativa da carga 2 é PQ2 880kW Assim utilizando a Equação 1 poderemos calcular a potência reativa 1000𝑘 880𝑘2 𝑄2 Rearranjando a equação e resolvendoa temos que a potência reativa da carga 2 é QQ2 47997kVAr QUESTÃO 05 5 pontos Considere a seguinte curva diária de carga de um determinado consumidor em que a demanda está expressa em kW e a energia acumulada está expressa em kWh Determine o fator de carga deste consumidor Tendo o fator de carga como c Dmed Dmax inicialmente é necessário calcular Dmed 𝐷𝑚𝑒𝑑 12 4 12 52 2 3 2 28 4 2 12 28 2 3 2 44 2 64 46 14𝑘𝑊ℎ24ℎ 𝐷𝑚𝑒𝑑 816𝐾𝑊ℎ 24ℎ 34𝐾𝑊 Pelo gráfico é possível perceber que Dmax 12KW Assim o fator de carga será C 34kW12kW 0283 QUESTÃO 06 3 pontos Apresente pelo menos duas definições do conceito de energia e descreva algumas das formas em que a energia ocorre na natureza Sugestão 150 a 200 palavras Uma definição usual desenvolvida junto com a Termodinâmica afirma que energia é a medida da capacidade de efetuar trabalho Em 1872 Maxwell propôs a seguinte definição energia é aquilo que permite uma mudança na configuração de um sistema em oposição a uma força que resiste à esta mudança Apesar de ser usada em vários contextos diferentes o uso científico da palavra energia tem um significado bem definido e preciso Potencial inato para executar trabalho ou realizar uma ação Qualquer coisa que esteja trabalhando movendo outro objeto ou aquecendoo por exemplo está gastando transferindo energia Energia é um dos conceitos essenciais da Física e pode ser encontrado em todas as suas disciplinas mecânica termodinâmica eletromagnetismo mecânica quântica etc assim como em outras disciplinas particularmente na Química Formas de Energia A energia potencial é a energia armazenada Por exemplo as águas de um rio têm energia potencial uma pedra no alto de uma montanha também Quando a pedra rola ou quando as águas do rio caem em cascata sua energia potencial se transforma em energia cinética capaz de exercer força e movimentar outros corpos Esta é a energia mecânica uma forma comum de manifestação da energia A queima de um recurso natural como a lenha carvão ou petróleo gera energia térmica também chamada de calor Há ainda a energia radiante ou energia de radiações eletromagnéticas como a luz e o calor do sol as ondas de rádio e televisão os raios X e as microondas QUESTÃO 07 6 pontos A demanda medida de um consumidor comercial é apresentada na tabela a seguir onde as demandas são expressas em kW e o fator de potência mantémse constante nos intervalos Pedese determinar a curva de duração de carga mensal para este consumidor em kVA Sugestão considere um mês de 30 dias com 22 dias úteis 4 sábados e 4 domingos A Figura a seguir apresenta a curva de duração de carga Foi elaborada no Excel 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 288 312 336 360 384 408 432 456 480 504 528 552 576 600 624 648 672 696 720 CURVA DE DURAÇÃO DE CARGA