Amplie seus conhecimentos no setor elétrico e tecnológico. [Parte 2]

Setor elétrico e sua riqueza de informações, com aplicações que podem dar a você oportunidades nas mais variadas áreas.

Alguns dos desafios que o setor elétrico terá de enfrentar nos próximos anos.

Setor elétrico-Hidrelétrica

  • A mudança no perfil de consumo de energia.
  • A dificuldade de sincronismo entre oferta e demanda por energia elétrica nos períodos de pico.
  • A necessidade de investimento em ampliação da infraestrutura de geração, transmissão e distribuição.
  • A crescente inclusão de fontes intermitentes de geração.
  • A cobrança do regulador pela melhoria dos índices de qualidade e continuidade do fornecimento de energia.

Continue lendo para ficar ciente da importância da qualificação e da obtenção de experiência prática. Nesta segunda parte do artigo sobre o setor elétrico você vai conhecer as seguintes áreas:

  • Instalações de média e baixa tensão
  • Iluminação
  • Energia alternativa
  • Automação
  • Atmosferas explosivas
  • Condicionamento de energia

Instalações de média e baixa tensão no setor elétrico

Setor elétrico-Instalação

Conceito de projeto

É a previsão escrita da instalação, com:

Todos os seus detalhes;

Localização dos pontos de utilização da energia elétrica;

Comandos;

Trajeto dos condutores;

Divisão em circuitos;

Seção dos condutores;

Dispositivos de manobra; carga de cada circuito, carga total, etc.

Então, projetar uma instalação elétrica de um edifício consiste basicamente em:

  • Quantificar, determinar os tipos e localizar os pontos de utilização de energia elétrica.
  • Dimensionar, definir o tipo e o caminhamento dos condutores e condutos.
  • Dimensionar, definir o tipo e a localização dos dispositivos de: proteção, comando, medição de energia elétrica. E também dos demais acessórios.
Setor elétrico-Diagrama de sistema elétrico
Diagrama de sistema elétrico.

Baixa tensão

As instalações elétricas de baixa tensão são regulamentadas pela norma NBR-5410, da ABNT, que estabelece de 1000 volts como o limite para a baixa tensão em corrente alternada e de 1500 volts para a corrente contínua.

A frequência máxima de aplicação desta norma é de 400 Hz. Toda a energia gerada para atender a um sistema elétrico é sob a forma trifásica, alternada, tendo sido fixada a freqüência de 60 ciclos/segundo para uso em todo o território brasileiro, por decreto governamental.

Aqui nesse link você pode baixar a NBR-5410.

Média tensão

A norma que determina os requisitos mínimos de qualidade e segurança das instalações de média tensão de 1,0 kV a 36,2 kV é a ABNT NBR 14039 e o grupo de estudos que acompanha e desenvolve o texto dessa norma é a CE-03:064.11 – Comissão de Estudo de Instalações Elétricas de Alta e Média Tensão.

Baixe a NBR-14309 aqui nesse link.

As particularidade da iluminação no setor elétrico

Setor elétrico-iluminação pública

Iluminação Pública – Serviço que tem por objetivo prover de luz os logradouros públicos no período noturno ou dos locais que necessitam de iluminação permanente durante o dia.

Hoje, ao iluminarmos nossas residências, ainda temos as mesmas preocupações como: ter uma boa luz para as atividades que fazemos em cada ambiente, os deixando mais bonito e agradáveis, além de destacar detalhes da arquitetura, objetos de arte e quadros.

Ao considerarmos conceitos básicos de iluminação, levamos à nossa casa ambientes belos e mais aconchegantes, além de economizarmos em eletricidade.

Temperatura de cor

Quando falamos em luz quente ou fria, não estamos nos referindo ao calor físico da lâmpada, e sim à tonalidade de cor que ela dá ao ambiente.

A tonalidade de cor de luz por uma fonte luminosa é denominada Temperatura de Cor e sua unidade de medida é o Kelvin (K).

Quanto mais alta a temperatura de cor de uma lâmpada, mais clara a tonalidade de luz emitida por ela. Ex.: uma lâmpada de temperatura de cor de 2.700K  tem tonalidade suave , uma de 6500 K tem tonalidade clara.

Em uma residência o ideal é variar entre 2.700 e 5.000 K conforme o ambiente a ser iluminado; áreas sociais e dormitórios devem ter tonalidade mais suave ou neutra (3.000 K / 4.000 K) e salas de estudos devem ter tom neutro ou frio, induzindo maior atividade.

Reprodução de cor

Um dos pontos mais importantes na decoração de um ambiente é a harmonia e combinação de cores, que podem ser prejudicadas se as lâmpadas não forem adequadas.

A reprodução de cores de uma lâmpada é medida por uma escala chamada IRC (Índice de Reprodução de Cores).

Quanto mais próximo este índice for ao IRC 100 (dado à luz solar), mais fielmente as cores serão vistas na decoração. Isto ocorre porque, na verdade, o que enxergamos é o reflexo da luz que ilumina os objetos, já que no escuro não vemos as cores.

A capacidade das lâmpadas reproduzirem bem as cores (IRC) independe de sua temperatura de cor (K). Existem lâmpadas com diferentes temperaturas de cor e que apresentam o mesmo IRC. Em áreas residências e comercias devemos utilizar lâmpadas com boa reprodução de cores (IRC acima de 80), pois a cor é fundamental para o conforto e beleza do ambiente.

Eficiência e Economia

Uma lâmpada é mais eficiente quando a maior parte da energia consumida por ela é transformada em luz.

Da energia utilizada em lâmpadas incandescentes e halógenas, temos:

  • 80% é transformada em calor e lançada no ambiente, o que causa aumento da temperatura e desconforto.
  • 15% gera luz.

Lâmpadas fluorescentes e fluorescentes compactas (Energy Saver – economizadoras de energia) tem outra maneira de funcionar, produzindo mais luz e emitindo pouco calor.

As opções do setor elétrico para a energia alternativa

Setor elétrico-energia alternativa

Energia eólica

Em uma usina eólica, a conversão da energia é realizada por meio de um aerogerador, ou seja, um gerador de eletricidade acoplado a um eixo que gira com a força do vento nas pás da turbina.

Para isso, os ventos precisam ter velocidade média anual superior a 3,6 metros por segundo. Além disso, as turbinas eólicas podem ser utilizadas em conexão com redes elétricas já existentes ou em lugares isolados.

Energia solar

A energia solar pode ser aproveitada para a produção de eletricidade e de calor. Coletores solares para o aquecimento de água são um dos exemplos mais bem-sucedidos da aplicação de energia solar em todo o mundo.

A instalação de painéis fotovoltaicos para absorver a energia solar é uma solução para levar eletricidade para residências, escolas e postos de saúde em regiões que ainda não possuem serviço regular de distribuição de energia elétrica.

Biomassa

Chamamos de biomassa materiais de origem orgânica que geralmente são desperdiçados em processos industriais. Ela pode ser aproveitada para produzir tanto calor como eletricidade.

O biogás, obtido na decomposição do lixo orgânico, é um exemplo de biomassa que pode ser utilizada na produção de energia.

Pequenas centrais hidrelétricas

Existem várias razões técnicas que definem o tamanho das usinas hidrelétricas. As mais importantes são o volume de água do rio, as características das suas quedas e as necessidades dos consumidores que a usina vai atender.

Além disso, os estudos também consideram as questões econômicas e os aspectos sociais e ambientais da região onde a usina será construída.

Uma usina é considerada uma pequena central hidrelétrica quando sua capacidade instalada é superior a 1 MW e igual ou inferior a 30 MW e a área do seu reservatório tem até 3 km2.

Para ter uma ideia do que isso significa, Itaipu tem uma potência instalada de 14 mil MW e seu lago ocupa 1.350 km2.

Energia dos oceanos

Existem duas maneiras de aproveitar a energia dos oceanos: pela força das marés, associada às correntes marítimas, e pela força das ondas, que tem maior potencial de exploração.

Automação também no setor elétrico

Setor elétrico-Painel CLP
Painel de CLP.

Alguns sistemas elétricos industriais são muito complexos, requerendo sistemas de automação, supervisão e controle igualmente complexos.

O sistema elétrico de uma refinaria de petróleo, por exemplo, pode conter uma quantidade grande de dispositivos eletrônicos inteligentes, entre dispositivos de proteção e controle de alimentadores, transformadores, geradores, motores, bancos de capacitores, etc

O sistema elétrico destas instalações requer sistemas de automação extremamente confiáveis e com alta disponibilidade, pois a parada não programada de uma refinaria de petróleo pode gerar prejuízos monetários enormes.

Em sistemas industriais complexos, encontramos dois tipos de automação/supervisão, a automação do processo industrial e a automação do sistema de distribuição de energia elétrica. 

Presença de atmosferas explosivas no setor elétrico

Uma atmosfera explosiva é quando existe em contato com o oxigênio uma proporção tal de gás, vapor, poeira ou fibras, onde uma faísca proveniente de um circuito elétrico ou o aquecimento de um equipamento pode ser fonte de ignição e provocar uma explosão.

Os equipamentos elétricos instalados devem eliminar ou isolar a fonte de ignição, evitando a ocorrência simultânea dos três componentes que formam o triângulo do fogo: combustível, oxigênio e fonte de ignição.

Atmosferas propícias a uma explosão podem ser encontradas nos mais diversos segmentos da Indústria como o Petroquímico, Alimentício, Usinas de Açúcar e Etanol, Farmacêutico, Têxtil, Papel e Celulose entre tantos outros.

Condicionamento de energia

Setor elétrico-Condicionamento de energia

Por condicionamento da energia elétrica entendemos todo processo que visa adequar o fornecimento de energia às necessidades da carga e melhorar a qualidade da energia absorvida da rede elétrica.

As ações de controle abaixo caracterizam o condicionamento da energia elétrica:

  • Regulação e balanceamento da tensão de suprimento.
  • Maximização do fator de potência nas cargas.
  • Estabilização das oscilações eletromecânicas entre geradores.
  • Redução do conteúdo harmônico da tensão e da corrente.
  • Flexibilização no uso do sistema de energia elétrica.

Regulação e balanceamento da tensão de suprimento

Esse é o principal problema que afeta a qualidade da energia suprida. Uma boa parte dos distúrbios provoca variações do nível de tensão e/ou desequilíbrio.

O problema básico reside no fato de que o consumidor detém a liberdade de poder ligar a sua carga no momento que quiser.

Maximização do fator de potência nas cargas

A melhoria do fator de potência pode ser tratada como uma questão de suprir localmente a potência não-ativa que a carga demanda.

O fator de potência (FP) é definido pela fração da potência ativa (P) em relação à potência aparente (S).

Pela regulamentação brasileira, este valor deve ser igual ou maior que 0,92, com procedimentos de medição definidos pelos órgãos competentes, ou seja:

P/S = FP = cosφ ≥ 0,92

Para ondas de tensão e de corrente senoidais, φ corresponde à defasagem entre tais grandezas.

Estabilização das oscilações eletromecânicas entre geradores

Esse problema afeta a estabilidade dinâmica de todo o sistema interligado, pois atua sobre o sincronismo dos geradores que operam em paralelo, mesmo estando conectados em pontos distantes entre si.

Redução do conteúdo harmônico da tensão e da corrente

No sistema elétrico, de modo geral, os efeitos produzidos pelas harmônicas tendem a ser nocivos, aumentando perdas, criando vibrações, erros de medidas e falhas de controle.

Para minimizar o conteúdo harmônico em um sistema elétrico, contaminado por fontes harmônicas, recorre-se à filtragem da tensão e/ou da corrente.

É importante que você leia também a primeira parte.