UNIVERSIDADE ANHANGUERA

PRÓ-REITORIA ACADÊMICA

CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPEVISIONADAS

NOME DO ALUNO MATRÍCULA- Daniel Abreu Campos 3233546888- Renato Maicon Neves da Silva 1099553179

Disciplina de Energias Renováveis e AlternativasProfessora: Elizabete

Período: 9º sérieTurno: Noite

Sala: 7

NITERÓI

2015

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 2 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

SUMÀRIO

1. OBJETIVO 4

2. REFERÊNCIA E BIBLIOGRAFIA 43. CONCEITO E FUNDAMENTO DE FORÇA: 54. CONCEITO E FUNDAMENTO DE ENERGIA: 55. CONCEITO E FUNDAMENTO DE POTÊNCIA: 66. FONTES DE ENERGIA (RECURSO ENERGÉTICO) 67. ENERGIAS NÃO RENOVAVAM E SEUS TIPOS 77.1. ENERGIA A BASE DO CARVÃO 77.2. ENERGIA A BASE DO PETRÓLEO 87.3. ENERGIA A BASE DO GÁS NATURAL (GN) 97.4. ENERGIA NUCLEAR 98. ENERGIA RENOVÁVEIS E SEUS TIPOS 108.1. ENERGIA POR HIDRELÉTRICAS 108.2. ENERGIA SOLAR 108.3. ENERGIA EÓLICA 118.4. ENERGIA DE BIOMASSA 118.5. ENERGIA DAS ONDAS E DAS MARÉS 128.6. ENERGIA DAS ONDAS E DAS MARÉS 128.7. ENERGIA DO HIDROGÊNIO 139. RESERVA ENERGÉTICA DO BRASIL 139.1. O ÓLEO 149.2. O GÁS NATURAL 149.3. O CARVÃO MINERAL 149.4. O URÂNIO 1410. MATRIZ ENERGÉTICA DO BRASIL 1511. SISTEMAS DE CONVERSÃO DE ENERGIA 1611.1. COMBUSTÃO 1711.2. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA 1711.3. PERMUTADOR 1811.4. MOTOR ELÉTRICO 1811.5. TURBINAS 19

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 3 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

11.6. GRUPO DE GERADOR 1911.7. COGERAÇÃO 1911.8. TERMOELÉTRICA 2011.9. CENTRAL NUCLEAR 2012. Conclusão 21

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 4 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

1. ObjetivoO objetivo deste trabalho é apresentar o conceito Força, Energia e Potência, bem

como apresentar as principais formas de energia existente, sendo classificas em renováveis ou não renováveis e destacando as que podem ser encontradas em nossa região. Também será feito uma citação sobre sistemas de conversão de energia.

2. Referência e Bibliografia

http://luznafisica.wikidot.com/leis-de-newton-conceito-de-forca

http://www.ageneal.pt/content01.asp?btreeid=00/01&treeid=00/01&newsid=7

http://www.portal-energia.com/fontes-de-energia/

HTTP://WWW.BRASILESCOLA.COM/GEOGRAFIA/FONTES-RENOVAVEIS-energia.htm

https://pt.wikipedia.org/wiki/energia_renov%c3%a1vel

https://pt.wikipedia.org/wiki/pol%c3%adtica_energ%c3%a9tica_do_brasil

https://pt.wikipedia.org/wiki/for%c3%a7a

https://drive.google.com/file/d/0B4DWrkB2Lh2sU3g0ZElRQmJtZnM/view

https://drive.google.com/file/d/0B4DWrkB2Lh2sM0NHZHZyVHhZMTg/view

https://drive.google.com/file/d/0B4DWrkB2Lh2sU3pkRUdhNXhOUkU/view

http://www.read-enerarea.com/acessibilidades/conversao.html

http://www.neoenergia.com/pages/o%20setor%20el%c3%a9trico/matrizenergetica.aspx

http://www.mundoeducacao.com/geografia/fontes-energia-brasil.htm

http://www.ceee.com.br/pportal/ceee/Component/Controller.aspx?CC=3324

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 5 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

3. Conceito e Fundamento de Força:Força é um dos conceitos tratados na FÍSICA NEWTONIANA, é uma grandeza que

tem a capacidade de vencer a INÉRCIA de um corpo, alterando a velocidade ou deformação

a um corpo flexível.

Pelo fato da Força ser considerado um vetor, ou seja, tem dois elementos: a

magnitude e a DIREÇÃO.

A força aplicada sobre corpo fixo é chamada tensão MECÂNICA ou estresse

mecânico, um termo técnico para as influências que causam deformação da matéria.

Em geral costuma-se associar força a movimento, porém a pesar de correto essa

afirmação ela está incompleta. Forças podem ser exercidas sem que haja um movimento

visível. Um exemplo seria o estudo da isostática, que o objetivo maior é que os somatórios

das forças aplicadas na estrutura tendam a zero, não havendo assim um deslocamento, ao

menos visivelmente.

Além disso, a ideia de empurrar ou puxar está quase sempre associada a ideia de

contato. A atração gravitacional entre o Sol entre os planetas, por exemplo, é exercida a

milhões de quilômetros de distância.

Mas afinal qual é o significado físico da palavra força? Como mencionado acima,é

uma grandeza vetorial, da qual não se tem uma definição precisa, única, expressa em uma

frase montada. Existem expressões matemáticas provenientes de leis físicas que nos

permitem apontar a direção o sentido de um vetor força, calcular ou medir seu módulo e

definir a sua unidade de medida.

4. Conceito e Fundamento de Energia:No Século IV A.C., Aristóteles na sua obra Metafísica, descrevia energia como uma

realidade em movimento. Já na concepção moderna, energia corresponde ao conceito

desenvolvido juntamente com as leis da Termodinâmica que em meados do Século XIX é

utilizado para descrever uma gama variedade de fenômenos físicos. Uma definição comum,

que pode ser encontrada em muitos livros didáticos, afirma que “energia é a medida da

capacidade de efetuar trabalho”. A rigor, esta definição não está errada, no entanto encontra-

se incompleta e pode-se aplicar apenas a alguns tipos de energia, como a mecânica e a

elétrica, que, em princípio são “totalmente” conversíveis em outras formas de energia. Porém

esse modo de definir energia perde o sentido ao ser observado a forma de energia Calor,

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 6 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

forma de energia que é parcialmente conversível em trabalho. Quando está à temperatura

pouco diferente à do ambiente, o calor pouco vale como trabalho. Desta forma a definição

acima não é completa.

Em 1872, Maxwell propôs uma definição que pode ser considerada mais coesa do

que a anterior. Marwell definiu como: “energia é aquilo que permite uma mudança na

configuração de um sistema, em oposição a uma força que resiste à esta mudança”.

Esta definição refere-se a mudanças de condições, do estado em um sistema.

As modificações de estado implicam em vencer resistências e é justamente a

energia que permite alcançar estas modificações de estado. Assim, para elevar um corpo a

uma certa altura, aquecer ou esfriar um material, transformar uma semente em planta, ler

este texto, enfim, qualquer processo que se associe a alguma mudança, implica em se ter

fluxos energéticos.

5. Conceito e Fundamento de Potência:O conceito de Potência está totalmente atrelado ao conceito de Energia, onde o para

se entender o conceito de Potência é imprescindível uma boa compreensão do conceito de

Energia.

Potência pode ser definida como: a velocidade na qual a energia é produzida ou

consumida. Por exemplo, motor elétrico de 5 KW funcionando durante dez horas consome a

mesma energia que um motor de 100 KW durante meia hora, mas permitem obter efeitos

muito diferentes.

Logo se entende que qualquer capacidade instalada pode atender qualquer

necessidade enérgica, desde que lhe seja dado tempo suficiente.

6. Fontes de Energia (Recurso Energético)

Pode-se afirmar que são reservas ou fluxos de energia disponíveis na Natureza e que

podem ser utilizados para suprir às necessidades da sociedade, podendo e que podem ser

classificadas essencialmente como recursos fósseis (Energia não renovável) ou como

recursos renováveis (Energia Renovável).

Para o casso dos recursos fósseis (não renováveis), referem-se aos estoques de

materiais que armazenam energia química, acumulada primariamente a partir da radiação

solar em épocas geológicas, como é o caso do petróleo, carvão mineral, xisto betuminoso,

turfa, gás natural (GN), bem como podendo acumular energia atômica na forma de material

físsil, por exemplo, o urânio e o tório.

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 7 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

Enquanto as reservas fósseis são finitas e se diminuem à medida que são exploradas,

os recursos energéticos renováveis são dados por fluxos naturais, como a energia solar, a

energia hidráulica, a energia eólica, a energia das ondas do mar e a energia por queima de

biomassa, bem como nos fluxos energéticos dependentes do movimento do translação do

planeta, por exemplo, a energia talassomotriz, ou seja, associada à variação do nível das

marés e à energia geotérmica.

Deve-se ressaltar que a utilização de forma desenfreada e sem planejamento de

alguns potenciais energéticos renováveis pode ocasionar em seu fim, como por exemplo, o

que pode acontecer em reservatórios geotérmicos sobre explorados ou nos recursos de

biomassa, quando explorados além de sua taxa natural, ou seja, retirando mais recursos do

que o sistema do que ele pode repor. Assim, se uma reserva florestal for explorada acima de

sua taxa típica de renovação sustentável, esse recurso energético perderá seu caráter de

renovabilidade, colocando assim o sistema em caráter não renovável.

7. Energias Não Renovavam e seus tipos

Conforme já mencionado acima, as fontes de energia não renováveis são aquelas que

se encontram na natureza em quantidades limitadas e se acabam com a utilização. Uma vez

esgotadas, as reservas não podem se regenerar. As fontes de energia não renováveis são os

combustíveis fósseis (carvão, petróleo bruto e gás natural) e o urânio, que é a matéria-prima

necessária para obter a energia resultante dos processos de fissão ou fusão nuclear. As

fontes de energia fosseis e nucleares têm reservas finitas, uma vez que é necessário muito

tempo para as recompor, e a sua distribuição geográfica não é homogénea, ao contrário das

fontes renováveis.

As fontes de energia não renováveis também são denominadas como fontes de energia

convencionais, uma vez que o sistema energético atual assenta na utilização dos

combustíveis fósseis. São consideradas como energias sujas, já que sua utilização ocasiona

danos maios para o meio ambiente e para a sociedade, sendo eles: destruição de

ecossistemas, danos em bosques e aquíferos, doenças, redução da produtividade agrícola,

corrosão de edificações, monumentos e infraestruturas, deterioração da camada de ozono

(Efeito Estufa) ou chuva ácida.

Abaixo segue uma breve descrição sobre as formas de Energia Não Renovável:

7.1. Energia a Base do Carvão

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 8 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

O carvão é um tipo de rocha orgânica com propriedades combustíveis, constituída em

maior parte por cadeias de carbono. A exploração nas jazidas de carvão é feita em mais de

50 países, o que demonstra a sua abundância na crosta terrestre. Esta situação implica para

que este combustível seja também o mais barato.

Inicialmente, o carvão era utilizado na maioria dos processos industriais e, ao nível

doméstico, em fornos, fogões, etc. Foi inclusive o primeiro combustível fóssil a ser utilizado

para a produção de energia elétrica nas usinas termelétricas. Refira-se que, em 1950, o

carvão cobria 60% das necessidades energéticas mundiais, mas atualmente esta

percentagem sofreu uma redução significativa. Nos dias de hoje, devido ao petróleo e seus

derivados, deixou de ser utilizado na indústria, com exceção da metalúrgica, e do sector

doméstico. Estima-se que, com o atual ritmo de consumo, as reservas disponíveis durem

apenas para os próximos 120 anos.

7.2. Energia a Base do Petróleo

O petróleo é um óleo mineral, constituído basicamente por hidrocarbonetos. O refino do

petróleo bruto (crude) consiste na sua separação em diversos componentes e permite obter

variados combustíveis e matérias-primas.

Os primeiros produtos obtidos são os gases butano e o propano, que são separados e

comercializados individualmente. No entanto, podem também ser misturados com o etano

formando assim o GLP (Gás Liquefeito do Petróleo).

Um dos principais objetivos das refinarias é obtenção da maior quantidade possível de

gasolina. Esta é a fração mais utilizada do petróleo e, também, a mais rentável, tanto para a

indústria quanto para o Estado. Lembrando que maior parte dos transportes, a nível mundial,

dependem da gasolina, do jet-fuel (usado pelos aviões) e do gasóleo. Por esta razão, as

refinarias têm otimizado, cada vez mais, os processos de transformação das frações mais

pesadas do petróleo bruto em gasolina e gasóleo.

Estima-se que, com o atual ritmo de consumo, as reservas planetárias de petróleo se

esgotem nos próximos 30 ou 40 anos.

Trata-se de um combustível muito nocivo para o ambiente em todas as fases do

consumo:

Durante a extração, devido à possibilidade de derrame no local da furação dos

poços;

Durante o transporte, o perigo advém da falta de confiabilidade dos meios

envolvidos, bem como, da utilização de infraestruturas obsoletas;

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 9 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

Na refinação, o perigo de contaminação através dos resíduos das refinarias é

uma realidade e no momento da combustão, devido à emissão de gases com

efeito de estufa na atmosfera;

7.3. Energia a Base do Gás Natural (GN)

O gás natural (GN) é um combustível fóssil com origem semelhante à do petróleo bruto,

ou seja, formou-se durante milhões de anos a partir dos sedimentos de animais e plantas. Tal

como o petróleo, encontra-se em jazidas subterrâneas, onde é extraído. A principal diferença

prende-se com a possibilidade de ser usado tal como é extraído na origem, sem necessidade

de refino.

Constituído por pequenas moléculas apenas com carbono e hidrogénio, o GN

apresenta uma combustão mais limpo comparado a qualquer outro derivado do petróleo.

Acresce também, que no que respeita à emissão de gases com efeito de estufa (dióxido de

carbono, dióxido de enxofre e óxidos de azoto), a combustão do gás natural apenas origina

dióxido de carbono e uma quantidade de óxidos de azoto muito inferior à que resulta da

combustão da gasolina.

7.4. Energia Nuclear

A energia nuclear é produzida a partir de reações de fissão ou fusão dos átomos,

durante as quais são libertadas grandes quantidades de energia que podem ser utilizadas

para produzir energia elétrica. A fissão nuclear utiliza o urânio, um mineral presente na Terra

em quantidades bem limitada, como combustível e consiste na partição de um núcleo pesado

em dois núcleos de massa aproximadamente igual.

Ainda que a quantidade de energia produzida através da fissão nuclear seja

significativa, este processo apresenta problemas de difícil resolução:

Perigo de explosão nuclear e de fugas radioativas;

Produção de resíduos radioativos;

Contaminação radioativa e Poluição térmica.

A energia nuclear também pode ser produzida através do processo de fusão nuclear,

que por sua vez consiste na união de dois núcleos leves para formar outro de massa maior e

com menor conteúdo energético, através do qual também se liberam também grandes

quantidades de energia. Este processo envolve átomos leves, como os de deutério, trítio ou

hidrogénio, que são substâncias muito abundantes na natureza.

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 10 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

O impacto ambiental resultante no processo de fusão é muito menor, quando

comparado com o da energia nuclear produzida por fissão. Atualmente, esta fonte de energia

encontra-se ainda numa fase experimental, já que a tecnologia ainda não conseguiu criar

reatores de fusão devido às altas temperaturas necessárias para levar a cabo o processo.

Enquanto não se encontrar uma forma segura de utilizar a energia nuclear e de

proceder ao tratamento eficiente e durável dos resíduos resultantes desta atividade, esta

continuará a ser encarada como um rico desaconselhável.

8. Energia Renováveis e seus tipos

As fontes de energia renováveis são aquelas em que a sua utilização e uso é

renovável, como citado já citado acima, e pode-se manter e ser aproveitado ao longo do

tempo sem possibilidade de esgotamento fonte.

Existem vários tipos de energias renováveis, com o constante desenvolvimento das

tecnologias e inovações, se descobrem novas formas de produção de energia elétrica.

Das diversas formas existentes de energia renovável iremos tratar apenas de algumas:

8.1. Energia Por Hidrelétricas

E a energia elétrica obtida da energia potencial gravitacional de água, contida em uma

represa elevada. A potência gerada é proporcional à altura da queda de água e à vazão do de

água.

O processo de geração consiste em transformar a energia potencial em energia

cinética. A transformação em energia elétrica se dá quando a agua passa por turbinas. A

energia liberada pela passagem dessa água move a turbina, que aciona um gerador elétrico.

A queda d' água pode ser natural,ou artificial, criada por uma barragem.

Como é necessária uma área de inundação no ambiente em que se instala uma usina

hidrelétrica, a sua construção é recomendada em áreas de planalto, onde o terreno é mais

íngreme e acidentado, pois rios de planície necessitam de mais espaço para represamento da

água, o que gera maior impacto ambiental.

Por um lado, as hidroelétricas trazem diversos prejuízos ambientais, não só pela

inundação das áreas naturais e desvio dos rios, como também pelo dióxido de carbono

emitido pela decomposição da matéria orgânica que forma-se nas áreas alagadas. Por outro

lado, ela é considerada uma forma eficiente de geração de eletricidade, além de ser menos

poluente, comparado asas termoelétricas movidas a combustíveis fósseis.

8.2. Energia Solar

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 11 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

Consiste em aproveitar a radiação emitida pelo sol sobre a Terra. Portanto é considera

uma fonte de energia inesgotável e altamente potente, pois uma grande quantidade de

radiação é emitida sobre o planeta todos os dias. A sua principal questão não é a sua

disponibilidade na natureza, e sim as formas de aproveitá-la para a geração de eletricidade.

Existem basicamente duas formas de utilização da energia solar, a fotovoltaica, em que

placas fotovoltaicas convertem a radiação solar em energia elétrica, e a térmica, que aquece

a água e o ambiente, sendo utilizada em casas ou também em termoelétricas através da

conversão da água em vapor, nesta utilizada para movimentar as turbinas que acionam os

geradores.

Existem também dois componentes na radiação solar: radiação direta e radiação difusa.

A radiação direta é a que vem diretamente do Sol, sem reflexões ou refrações intermediárias.

A radiação difusa é emitida pelo céu durante o dia, graças aos diversos fenómenos

de REFLEXÃO e REFRAÇÃO da ATMOSFERA solar, nas NUVENS, e nos restantes

elementos da atmosfera terrestre. A RADIAÇÃO refletida direta pode ser concentrada e

utilizada. No entanto, tanto a radiação direta quanto a radiação difusa podem ser utilizadas.

A grande vantagem da energia solar é que ela permite a geração de energia, no

mesmo local onde haverá o consumo, através da INTEGRAÇÃO DA ARQUITETURA.

Assim, pode ser levada a sistemas de geração distribuída, quase eliminando quase que

completamente as perdas ligadas aos TRANSPORTES, que representam cerca de 40% do

total. Porém a sua desvantagem é de não poder ser usada à noite, a menos que se

tenham BATERIA, o que eleva o custo de implementação.

8.3. Energia Eólica

Baseasse no aproveitamento da força provenientes dos ventos para a produção de

energia. Sua importância vem crescendo na atualidade, pois, assim como a energia solar, ela

não emite poluentes na atmosfera. As usinas eólicas utilizam-se de grandes cata-ventos

instalados em áreas onde a movimentação das massas de ar é intensa e constante na maior

parte do ano. Os ventos giram as hélices, que, por sua vez, movem as turbinas, ativando os

geradores.

Embora essa fonte de energia seja bem eficiente e elogiada, ela apresenta algumas

limitações, como o caráter não totalmente constante dos ventos durante o ano, havendo

interrupções, e a dificuldade no armazenamento da energia produzida.

Umas das grandes vantagens é que as áreas utilizadas para a implantação dos

parques eólicos podem ser aproveitas para outros fiz em concomitância as atividades de

geração, podendo ser utilizadas, por exemplo, para agricultura.

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 12 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

8.4. Energia de Biomassa

Baseia-se em toda e qualquer matéria orgânica que não seja fóssil. Assim, pode-se

utilizar esse material para a queima e produção de energia, por isso ela é considerada uma

fonte renovável, caso não seja explorada em taxa maior que a sua regeneração. Sua

importância está no aproveitamento de materiais que, em tese, seriam descartáveis, como

restos agrícolas (principalmente o bagaço da cana-de-açúcar), e também na possibilidade de

cultivo.

A biomassa é utilizada como fonte de eletricidade e também como biocombustível.

Existem três tipos de biomassa utilizados como fonte de energia:

Combustíveis sólidos: podemos citar a madeira, o carvão vegetal e os restos

orgânicos vegetais e animais.

Combustíveis líquidos: o etanol, o biodiesel e qualquer outro líquido obtido pela

transformação do material orgânico por processos químicos ou biológicos.

Combustíveis gasosos: aqueles que são obtidos pela transformação industrial

ou até natural de restos orgânicos, como o biogás e o gás metano coletados em

áreas de aterros sanitários.

8.5. Energia das Ondas e das Marés

É possível utilizar a movimentação da água do mar para a produção de eletricidade

tanto pelos movimentos das ondas quanto pela variação das MARÉS. No primeiro caso, a

movimentação das ondas em ambientes onde elas são mais intensas para a geração de

energia. Já no segundo caso, o funcionamento lembra o de uma hidrelétrica, pois cria-se uma

barragem que capta a água das marés durante as suas cheias, e essa água é liberada

quando as marés diminuem. Durante essa liberação, a água gira as turbinas que ativam os

geradores.

8.6. Energia das Ondas e das Marés

É possível utilizar a movimentação da água do mar para a produção de eletricidade

tanto pelos movimentos das ondas quanto pela variação das MARÉS. No primeiro caso, a

movimentação das ondas em ambientes onde elas são mais intensas para a geração de

energia. Já no segundo caso, o funcionamento lembra o de uma hidrelétrica, pois cria-se uma

barragem que capta a água das marés durante as suas cheias, e essa água é liberada

quando as marés diminuem. Durante essa liberação, a água gira as turbinas que ativam os

geradores.

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 13 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

Esses fenômenos ocorrem devido à FORÇA GRAVITACIONAL entre a LUA,

a TERRA e o SOL, que causam as marés, ou seja, a diferença de altura média dos mares de

acordo com a posição relativa entre estes três ASTROS. Esta diferença de altura pode ser

explorada em locais estratégicos como os GOLFOS, BAÍAS e ESTUÁRIOS que

utilizam TURBINAS HIDRÁULICAS na circulação natural da água, junto com os mecanismos

de canalização e de depósito, para avançar sobre um eixo.

A energia das marés tem a qualidade de ser renovável, como fonte de energia primária

não está esgotada pela sua exploração e, é limpa, uma vez que, na transformação de energia

não produz POLUENTES derivados na fase operacional. No entanto, a relação entre a

quantidade de energia que pode ser obtida com os atuais meios econômicos e os custos e

o IMPACTO AMBIENTAL da instalação de dispositivos para o seu processo impediram uma

notável proliferação deste tipo de energia.

Outras formas de extrair energia a partir das ondas oceânicas são, a energia produzida

pelo movimento das ondas do oceano e de energia devido ao gradiente térmico, que faz uma

diferença de temperatura entre as águas superficiais e profundas do oceano.

8.7. Energia do Hidrogênio

É a energia que se obtém da combinação do HIDROGÊNIO com oxigênio

produzindo VAPORes de água e liberando ENERGIA que pode ser convertida

em ELETRICIDADE. Já existem alguns VEÍCULOS que são movidos a hidrogênio. Embora

não seja uma fonte primária de energia, o hidrogênio se constitui em uma forma conveniente

e flexível de transporte e uso final de energia, pois pode ser obtido de varias fontes

energéticas (GÁS NATURAL, PETRÓLEO, eletricidade, ENERGIA SOLAR) e sua

combustão não é poluente, além de ser uma fonte de energia barata.

O uso do hidrogênio como combustível vem avançando, havendo

diversos PROTÓTIPOS de carros nos países desenvolvidos que são movidos a hidrogênio,

que gera eletricidade, e descarregam água no ESCAPAMENTO. Estimasse que já na

próxima década existirão modelos comerciais de automóveis elétricos cujo combustível será o

hidrogênio líquido.

9. Reserva Energética do Brasil

O BRASIL é o 10º maior consumidor de energia no mundo e o maior na AMÉRICA DO

SUL e ao mesmo tempo, é um importante produtor de óleo e gás produzido na região e o

segundo maior produtor mundial do combustível ETANOL.

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 14 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

As principais fontes de energia do Brasil, atualmente, são: energia hidroelétrica,

petróleo, carvão mineral e os biocombustíveis, além de algumas outras utilizadas em menor

escala, como gás natural e a energia nuclear.  

9.1. O Óleo

O Brasil é o 15° maior produtor de petróleo no mundo. O monopólio do petróleo

pertencia a PETROBRAS até 1997.

Em 2006, o Brasil tinha 11,2 bilhões de barris (1,78 × 10^9 m²), a segunda maior

reserva provada de petróleo na América do Sul depois da Venezuela. A maioria das reservas

provadas estão localizados nas bacias de Campos e Santos, ao largo da costa sudeste do

Brasil. Em 2007, a Petrobras anunciou que acredita que o CAMPO PETROLÍFERO DE

TUPItem entre 5 e 8 bilhões de barris (1,3 × 10^9 m²) de óleo leve recuperável e os campos

vizinhos podem até conter ainda mais, o que poderia resultar no Brasil, se tornando um dos

os maiores produtores de petróleo do mundo.

TRANSPETRO, uma subsidiária da Petrobras, explora uma rede de transporte de

petróleo bruto. O sistema consiste de 6.000 km de dutos de petróleo, terminais de importação

costeiros e interiores de instalações de armazenamento.

9.2. O Gás Natural

No fim de 2005, as reservas provadas de gás natural no Brasil foram 306 x 10^9 m²,

como possíveis reservas deverão ser até 15 vezes maior. Até recentemente, o gás natural foi

produzido como um subproduto da indústria do petróleo. As principais reservas em uso estão

localizadas em bacias de Campos e Santos. Outras bacias de gás natural incluem Foz do

Amazonas, Ceará e Potiguar, Pernambuco e Paraíba, Sergipe / Alagoas, Espírito Santo e

Amazonas (terra).

9.3. O Carvão Mineral

O total de reservas de carvão mineral do Brasil é de cerca de 30 bilhões de toneladas,

mas os depósitos variam de acordo com a quantidade e qualidade. As reservas provadas

recuperáveis são de cerca de 10 bilhões de toneladas. Em 2004 o Brasil produziu 5,4 milhões

de toneladas de carvão, enquanto o consumo de carvão atingiu 21,9 milhões de toneladas.

Quase toda a de saída carvão do Brasil é o carvão a vapor, dos quais cerca de 85% é ateado

a fogo em centrais elétricas. As reservas de carvão estão localizadas principalmente nos

estados do RIO GRANDE DO SUL, SANTA CATARINA e PARANÁ.

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 15 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

9.4. O Urânio

O Brasil tem a 6º maior reserva de urânio do mundo. Depósitos de urânio são

encontrados em oito estados do Brasil. As reservas provadas são de 162.000 toneladas. A

produção acumulada no final de 2002 foi inferior a 1.400 toneladas. O centro de produção

de POÇOS DE CALDAS, em MINAS GERAIS foi fechado em 1997 e foi substituído por uma

nova fábrica em Lagoa Real, na Bahia. Existe um plano para construir outro centro de

produção no Ceará.

10. Matriz Energética do Brasil

O Brasil tem mais de mil usinas hidrelétricas espalhadas por todo território nacional,

que juntas produzem 65% da energia do país. Um contraste em relação ao que acontece no

resto do mundo. As fontes renováveis participam em torno de 13% da matriz energética dos

países industrializados. O percentual cai para 6% entre as nações em desenvolvimento.

 A adoção brasileira pelo modelo hidrelétrico se deve à existência de grandes rios de

planalto, que são alimentados por chuvas tropicais abundantes e constituem uma das

maiores reservas de água doce do mundo. Além disso, a energia hidrelétrica é, em geral,

mais barata no aspecto operacional e emite menos CO2 comparado as termelétricas.

Porém, os aproveitamentos hidráulicos para grandes e médias usinas sofrem impactos

significativos nos custos de transmissão por estarem localizados cada vez mais longe das

regiões de maio consumo. Além disso, devido aos impactos socioambientais, as usinas

hidrelétricas s sujeitas a restrições para obter o licenciamento ambiental.

Secundariamente na matriz energética brasileira vêm as usinas termelétricas, que

ganharam importância como complementação da matriz hidráulica, especialmente a partir do

final da década de 90. Há ainda um significativo percentual de energia importada formada,

principalmente pela energia correspondente à parcela paraguaia gerada em Itaipu.

As termelétricas também têm participação considerável na matriz energética brasileira,

representando 25% na geração. Apesar de tudo isso, 6% da energia elétrica nacional são

importados de países da América Latina, principalmente da parcela paraguaia da Usina

Hidrelétrica de Itaipu.

Atualmente, o Brasil opera 2.700 empreendimentos de geração de energia elétrica, com

capacidade instalada total de 128 MW. Nos próximos anos, devem ser inauguradas mais de

700 geradoras todo território nacional, com potência outorgada de 48 MW.

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 16 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

11. Sistemas de Conversão de Energia

Energia é conservada, não se cria ou se perde apenas se transforma. Há certa

quantidade dela, e nunca será qualquer outra quantidade a mais, ou a menos. Quando se

fala, em relação ao mundo, que está “faltando energia”, o que elas realmente querem dizer é

que um determinado ‘tipo de energia’ está em falta. Boa parte do trabalho realizado pelo

mundo moderno é converter a energia química do carvão e óleo em energia cinética, em

outras formas de energia química, em energia térmica, e energia radiante (luz). O maior tento

lavrado pela tecnologia é exatamente este: proporcionar mais energia disponível aos seres

humanos.

Aqui está uma lista parcial dos diferentes tipos de energia, seguida de um simples

exemplo:

Cinética;

Potencial gravitacional;

Elástica;

Calor;

Química;

Radiante;

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 17 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

Nuclear;

Elétrica;

Sonora;

Abaixo estão listadas algumas formas de conversão de energia e suas interações:

11.1. Combustão

A combustão foi seguramente o primeiro sistema de conversão energético utilizado pelo

Homem. A luz e calor resultante da combustão eram utilizados pelo Homem para se

aquecer, iluminar, cozinhar e, mais tarde, criar os primeiros artefatos.

A combustão não passa de uma reação química em que dois elementos (combustível e

comburente) se recombinam, resultando desse processo a libertação de calor. Como

produto da combustão obtém genericamente gases e resíduos sólidos.

Dependendo das condições em que ocorre a combustão, os produtos que dela

resultam são diferentes, pelo que as emissões gasosas, normalmente poluentes, dependem

em grande medida das condições de queima. Como atualmente, do ponto de vista

energético, a combustão é empregue para a obtenção de calor, as condições de queima

são normalmente ajustadas de forma a maximizar-se a temperatura de queima, de forma a

reduzir tanto quanto possível a emissão de gases poluentes.

A emissão de gases poluentes, varia em função do tipo de combustível utilizado e das

condições de queima (partindo do princípio que o comburente a utilizar é o ar).

11.2. Motor de combustão interna

Motores de combustão interna são dispositivos que transformam a energia contida num

combustível em energia mecânica. Para tal, recorre a dois sistemas de conversão de energia,

a combustão que origina a expansão da mistura combustível / comburente e a libertação de

calor, sendo que esta reação ocorre no interior de uma câmara de combustão, que por sua

vez tem a capacidade de converter essa expansão em energia mecânica. De uma forma

esquemática ocorre o seguinte:

É pouco eficiente do ponto de vista energético, uma vez que para além de

produzir energia mecânica, produz grandes quantidades de calor (que na maior

parte dos casos é simplesmente dissipado para o meio ambiente). Por outro

lado, a condição de operação da maior parte destes motores impede que a

queima de combustível seja completamente realizada, como resultado são

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 18 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

libertadas para o meio ambiente quantidades apreciáveis de combustível por

queimar. 

Genericamente, todos os elementos susceptíveis de entrar em combustão

poderão ser utilizados num motor de combustão interna, devendo, no entanto o

motor ser redesenhado de forma a tirar o máximo rendimento das capacidades

energéticas do combustível, reduzindo ao mínimo as quantidades de poluentes

emitidas.

Os motores de combustão interna, dada a sua portabilidade e capacidade

descentralizada de produzir energia, têm inúmeras aplicações das quais a mais

comum é a motorização de viaturas automóveis.

11.3. Permutador

Na realidade, não são sistemas de conversão de energia mas antes sistemas de

transferência energética, sendo normalmente utilizados para transferir (permutar) calor de um

sólido para um fluído e vice-versa, ou entre fluidos, como por exemplo o radiador de um

automóvel ou o dissipador de calor de um processador (CPU). Normalmente, estes sistemas

são utilizados para manter as condições térmicas de operacionalidade de um determinado

sistema e/ou para recuperar energia térmica que de outra forma se iria perder.

Por se tratar de um sistema de transferência energética e não de conversão, a sua

eficiência é muito elevada, sendo que a entropia gerada / poluição é muito reduzida, por

vezes quase desprezável.

11.4. Motor Elétrico

O motor elétrico é um dispositivo que quando alimentado por uma corrente elétrica,

produz um movimento de rotação com uma determinada potência.

Um gerador é um dispositivo com um princípio de funcionamento em tudo idêntico ao

do motor elétrico, mas que funciona de forma inversa, ou seja, quando acionado por um

movimento rotativo produz energia eléctrica.

Estes equipamentos para além da produção de energia eléctrica ou mecânica

(conforme se trate de um gerador ou de um motor) produzem apenas uma quantidade

relativamente reduzida de calor, pelo que têm rendimentos energéticos muito elevados.

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 19 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

11.5. Turbinas

Basicamente, uma turbina é constituída por um eixo sobre o qual são aplicadas pás,

com o objetivo de realizar trocas de energia mecânica com fluidos, ou seja, por exemplo,

“capturar” a energia da água ou do ar em movimento.

Este tipo de máquinas são normalmente reversíveis, ou seja, uma máquina que

absorva a energia da água em movimento é também capaz de colocar água em movimento

se acionada pela correspondente energia de rotação.

Os recentes desenvolvimentos da aerodinâmica e da hidrodinâmica fazem com que

este tipo de máquinas assuma rendimentos muito elevados.

11.6. Grupo de Gerador

Um grupo de gerador é composto por um motor de combustão interna, acoplado a um

gerador elétrico. 

Este sistema utiliza o motor para converter a energia do combustível (normalmente

diesel) em energia mecânica de rotação, que por sua vez é transformada pelo gerador em

energia eléctrica. Tendo por base um motor de combustão interna, este sistema acaba por ter

uma eficiência energética muito reduzida, a vantagem ser um sistema de produção de

energia altamente descentralizado e de poder assumir uma elevada portabilidade. 

São muito utilizados em edifícios que necessitam de ininterruptibilidade no fornecimento

de energia elétrica, dispõem de sistemas de backup, para fornecer a necessária energia

elétrica em caso de falha da rede principal.

Em algumas situações, constituem ainda uma medida de racionalização dos consumos

energéticos. É por exemplo o caso de uma instalação fabril, que disponha de um

equipamento cujo funcionamento seja esporádico e que consuma muita energia elétrica, em

vez de assumir um contrato de fornecimento de energia muito dispendioso (derivado da

elevada potência contratada), é frequentemente preferível dispor de um grupo de gerador que

suprima esse pico de consumo e assumir um contrato de fornecimento de energia de

potência inferior.

11.7. Cogeração

Cogeração é um sistema idêntico ao grupo de gerador, mas com a particularidade de

dispor de um permutador de calor que permite aproveitar o calor que o grupo gerador

desperdiça. 

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 20 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

De referir que, de acordo com o ponto anterior, a cogeração apresenta uma eficiência

energética significativamente superior, resultante do aproveitamento do calor libertado. Este

calor pode ter inúmeras utilidades, nomeadamente, climatização, aquecimento de águas

sanitárias, utilização em processos industriais, etc.

11.8. Termoelétrica

As centrais termoeléctricas são grandes instalações de produção de energia elétrica

que tipicamente funcionam do seguinte modo: é queimado um combustível (fóssil ou

biomassa) e através da utilização de um permutador de calor é produzido vapor de água,

sendo este vapor por sua vez utilizado para acionar uma turbina que acoplada a um gerador

produz energia elétrica. Depois de perder parte da sua energia na turbina, o vapor, atravessa

um permutador de calor de forma a arrefecer e a retomar o estado líquido, após o que a água

é novamente bombeada para o permutador, que a irá transformar em vapor.

O bom funcionamento destas centrais depende em grande medida do arrefecimento do

vapor à saída da turbina de vapor. Existem basicamente duas técnicas para garantir a

libertação de grandes quantidades de calor. Uma das técnicas passa pela utilização de torres

de arrefecimento que transformam o calor libertado no condensador em vapor de água,

necessitando, para tal, de um abundante fornecimento de água.

A outra técnica passa por libertar o calor proveniente do condensador numa massa de

água suficientemente grande para absorver toda a energia térmica libertada.

Para além de libertarem quantidades significativas de poluentes resultante da queima

do combustível, estas centrais necessitam de grandes quantidades de água, podendo

inclusive assumir um impacte ambiental apreciável resultante do calor libertado, pelo que

estas centrais se localizam sempre nas imediações de cursos de água caudalosos ou na orla

costeira.

11.9. Central Nuclear

O esquema de funcionamento de uma central nuclear é idêntico a uma central

termoelétrica, diferindo apenas no combustível utilizado (urânio) e no reator nuclear que

substitui o queimador utilizado na central termoeléctrica.

ENGENHARIA ELÉTRICA

Disciplina de Energias Renováveis e Alternativas Prof.: Elizabete FOLHA 21 de 21TÍTULO:

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADASGRUPO DE ESTUDO

SALA 7

12. Conclusão

Deste modo pode-se observar-se que o Modelo OSI serviu e ainda é o padrão utilizado

por diversos protocolos de comunicações, sejam eles em redes “comerciais” ou industriais.

Utilizado como parâmetro desde os primeiros protocolos até o mais utilizado nos dias atuais.

Baseado também no modelo OSI pode-se notar que o Padrão Ethernet também vem

sendo adotado e substituindo os outros protocolos nas estações industriais devido a sua

flexibilidade e facilidade de utilização.