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

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Conteúdo do curso

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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%.

Consumo por fonte

-o consumo final energético por fonte

Oferta nacional

-oferta da energia elétrica nacional.

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;

Tipos de energia

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.

Usina hidrelétrica

itens de uma geração hidráulica

-barragens;

-condutos fechados;

-casa de força

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.

Termoelétrica

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.

Vídeo 5

Vídeo 5

3 minutos

Uma aventura nota 10.

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 a vapor

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.

FIM