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Curso de Manutenção de Curso de Manutenção de Curso de Manutenção de Curso de Manutenção de ferrovias ferrovias ferrovias ferrovias –––– Eletrotécnica IIEletrotécnica IIEletrotécnica IIEletrotécnica II
Sistemas de força e energiaSistemas de força e energiaSistemas de força e energiaSistemas de força e energia
Prof. Prof. Prof. Prof. MscMscMscMsc. Jean . Jean . Jean . Jean CarlosCarlosCarlosCarlosAula 01Aula 01Aula 01Aula 01
Eletricidade
-Maneira mais fácil de transportar energia paraa sua utilização nos processo de produção;
-Surgiu como forma de substituir a energia damáquina a vapor;
-Sua produção se dá de diversas formas etransformações;
-Consumo racional de energia.
Evolução no consumo
-o crescimento dos setores produtivos noBrasil aumentou a demanda por eletricidade;
-superando, em alguns momentos, acapacidade de crescimento do sistema degeração de energia;
-outras formas de geração;
-cogeração de energia;
-consumo racional da mesma.
Estimativa da evolução da geração
-estimativa de crescimento da geraçãomundial de eletricidade para os próximos 20anos superior a 50%.
Eletricidade características
−dificuldade de armazenamento em termoseconômicos;
−variações em tempo real na demanda, e naprodução em caso de fontes renováveis;
−falhas randômicas em tempo real na geração,transmissão e distribuição;
−necessidade de atender as restrições físicaspara operação confiável e segura da redeelétrica.
Divisão dos sistemas de energia elétrica
-Os sistemas elétricos são tipicamentedivididos em segmentos;geração,
transmissão,
distribuição,
utilização
comercialização.
Energia
-É a quantidade de trabalho que um sistema écapaz de fornecer, ela não pode se criada,consumida ou destruída, mas pode sertransformada e transmitida de diferentesformas;
-Todas as movimentações que ocorrem nouniverso podem gerar forças capazes detransformar a energia em um encadeamentosucessivo, ou seja, em modalidadesdiferentes de energia (Cavalin, 2011).
Tipos de energia
-Energia mecânica-cinética e potencial;
-Energia elétrica;
-Energia térmica
-Energia luminosa;
-Energia sonora;
-Energia química;
-Energia atômica;
-Energia eólica;
Potência
-Energia transferida por unidade de tempo;-watt,
-quilowatt,
-megawatt,
-A potência pode ser medida a qualquerinstante de tempo, enquanto a energiaprecisa ser medida em um intervalo detempo.
-outras unidades de medida de potência.
Sistema de energia
-É um termo técnico genérico que especificaum grupo de equipamentos eletromecânicose eletroeletrônicos que tem como objetivo, ageração, a conservação e a transformaçãode energia elétrica.
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 osreguladores eletromecânicos
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 energiaelétrica.
Geração
-Para movimentar as máquinas primárias, porexemplo, 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 geraçãohidráulica.
Cogeração
-cogeração de energia elétrica é definida comoprocesso de produção combinada de calor eenergia elétrica (ou mecânica), a partir deum mesmo combustível (ANEEL).
-A atividade de cogeração contribuiefetivamente para a racionalizaçãoenergética, uma vez que possibilita maioraproveitamento do combustível.
Cogeração
-Um bom exemplo de cogeração é oreaproveitamento dos resíduos de energiade fornos ou caldeiras para a geração deenergia elétrica, o que diminui as perdas e,consequentemente, aumenta a eficiênciadessa fonte de energia.
Sistema de geração
O sistema de geração é formado pelosseguintes equipamentos:- Máquina primária;
- Geradores;
- Transformador e sistema de controle;
- Comando e proteção.
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 alimentadopor uma tensão elétrica de 220V DC. Encontre a corrente elétrica nessa carga ea dissipação de potência da mesma.
10-Supondo que a carga acima fica ligada durante 8 horas por dia e considerandoum mês de 30 dias, encontre a energia transformada em calor por essacarga(consumida).
Geração hidráulica
-uma tensão alternada é produzida,
-expressa por uma onda senoidal,-frequência fixa
-amplitude variável
-onda senoidal propaga-se pelo sistemaelétrico mantendo a frequência constante emodificando a amplitude à medida quetrafega pelos transformadores.
Termoelétrica
-O funcionamento de uma planta de potência avapor é baseado no aquecimento de águaatravés da queima de algum combustível,
-sólidos:-minerais, o carvão,
-não-minerais, a lenha, a serragem e o bagaço decana de açúcar.
-líquidos-refinados do petróleo ,xisto betuminoso, os álcoois eos óleos vegetais.
Termoelétrica
-gasosos-gases do pântano e de petróleo.
-A instalação básica de uma plana geradora deenergia a vapor é composta por:- Bomba;
- Caldeira;
- Turbina;
- Condensador.
Termoelétrica
-A combustão ocorre na caldeira, dentro dacâmara de combustão, onde são injetados ocombustível e o comburente (ar), gerandogases e cinzas.
-A liberação de energia térmica devido aqueima do combustível aquece a água nacaldeira até evaporar.
-Uma vez na tubulação um superaquecedoreleva a temperatura do vapor aumentandoassim a pressão para entrar na turbina.
Termoelétrica
-Ao passar pela turbina o vapor perde pressãoe vai para o condensador onde volta aoestado líquido, sendo bombeado de volta acaldeira.
-A turbina é a máquina que transforma aenergia da pressão do vapor em energiacinética de rotação e, através de um eixo deacoplamento, transmite essa energia para ogerador.
Termonucleares
-As usinas termonucleares funcionamutilizando o mesmo princípio defuncionamento das usinas térmicas, ou seja,as máquinas que entregam energia para ogerador são as turbinas a vapor, a diferença,é que ao invés de uma reação química decombustão, temos uma liberação de energiaa nível atômico.
Termonucleares
-A maioria dos reatores nucleares usa comocombustível o urânio enriquecido.-normalmente em forma de óxido,
-acondicionado em longas hastes, alojadasparalelamente, formado elementos cilíndricos.
-Ao se fissionarem seus núcleos liberam nêutronscom alta energia para que possam ser usado emnovas fissões de núcleos.
Termonucleares
-Hastes de controle regulam a reação emcadeia e assim a energia produzida. O calorgerado nessa reação é absorvido no circuitode refrigeração.
Turbinas a gás
-Um gás de escape sai devido a diferença depressão entre o interior e o exterior,transformando energia cinética de escapeem energia cinética de rotação que serátransmitida a um gerador através do eixoacoplado as hélices.
-Em um ciclo simples da turbina, o ar a baixapressão entra em um compressor onde temsua pressão elevada.
Turbina a gás
-O combustível é acionado ao ar comprimido eenviado à câmara de combustão onde ocorreo processo de combustão.
-O produto dessa combustão entra na turbinae se expande para o último estagio.
-O trabalho produzidofazer o compressor funcionar
fazer funcionar o equipamento auxiliar e produzirenergia elétrica.
Turbina eólica
-Uma turbina eólica obtém potênciaconvertendo a força dos ventos em umtorque que atua nas pás do rotor.
-A quantidade de energia que o ventotransfere para o rotor depende da densidadedo ar, da área do rotor, e da velocidade dovento.
-Esta última é extremamente importante, poisa energia do vento varia com o cubo davelocidade média do mesmo.
Turbina eólica
-captar a energia cinética do vento e transferirpara a flange do rotor transformando eenergia cinética de rotação,
-as pás do rotor são desenhadas conformeasas de um avião.
-A flange do rotor é ligada a um eixo de baixarotação, onde estão localizadas as bombaspara os sistema hidráulico que opera o frioaerodinâmico, é acoplada a um ampliador.
Turbina eólica
-O ampliador é um dispositivo mecânico quetransmite potência através de dois eixosgirando em velocidades diferentes.
-Um eixo de alta rotação interliga o ampliadore o gerador.
-O gerador usado nas turbinas eólicas é umgerador de indução ou assíncrono o, que otorna o gerador eólico mais barato.
Turbina eólica
-controlador eletrônico mantem a turbinasempre na posição perpendicular aincidência de vento, isso através de ummotor elétrico.
-torre (40 a 60m) sustenta o corpo e o rotor daturbina.
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.