Circuitos Eletricos

GERAÇÃODE ENERGIA CA SENOIDAL

Sistemas de fornecimento de energia elétrica

O desenvolvimento da eletricidade trouxe, já no começo do século XIX, importantes variações no interior das residências e prédios. Até o aparecimento desta energia, gás era o alimento dos sistemas de aquecimento, refrigeração eiluminação das moradias. Sua principal aplicação se fez na iluminação e mais tarde no acionamento dos motores elétricos.

Nas primeiras redes elétricas urbanas o usuário recebia a energia sob a forma de corrente contínua, que era produzida em pequenas centrais dispersas pela rede urbana, com pouca segurança no fornecimento. Posteriormente estas foram substituídas por outras de corrente alternada, que permite o uso de transformadores através dos quais se tornou possível e fácil a elevação de tensão possibilitando o transporte a grandes distâncias. Esta substituição permitiu a interconexão das redes, tornando, assim, o fornecimento de energia elétrica mais confiável. Começa então o desenvolvimento crescente da eletricidade nos prédios e residências.

Fontes primárias de energia elétrica

Como já foi mencionada, a energia elétrica é produzida a partir de outras formas de energia.

As formas de energia encontradas na natureza e utilizadas para gerar energia elétrica são chamadas de fontes primárias.

As fontes primárias podem ser divididas em fontes convencionais, inicialmente utilizadas que permitiram o uso generalizado da eletricidade e ainda hoje responsáveis pela maior parte da energia elétrica produzida, e fontes alternativas que envolvem as formas de obtenção de energia elétrica as quais diferem das tradicionais e, embora sejam hoje utilizadas em pequena escala, podem vir a ser importantes no futuro.

As principais fontes primárias de energia elétrica estão discriminadas no quadro abaixo.

➢ Fontes Convencionais:

• Reação eletroquímica (baterias, pilhas); Hídrica;

• Fóssil; Carvão; Petróleo; Gás natural; Nuclear (fissão do urânio).

➢ FontesAlternativas:

• Solar; Eólica; Biomassa; Eletroquímica (células combustíveis);

• Geotérmica; Marés.

➢ Fontes Convencionais:

• Reação eletroquímica

As baterias e as pilhas produzem eletricidade através de reações eletroquímicas sem combustão, em que o suprimento dos reagentes é finito, ou seja, acabam após um certo tempo. Inúmeros reagentes têm sido usados para converter energia química em energia elétrica, destacando-se as baterias de chumbo-ácido (utilizadas em veículos), pilhas de zinco-carbono (pilha seca comum), pilhas de zinco-dióxido de manganês (pilha alcalina), baterias de níquel-cádmio ou lítio (usadas em telefones celulares).

• Hídrica

A geração de eletricidade a partir de fontes hídricas consiste no aproveitamento de desníveis no relevo geográfico para acumular grandes volumes de água dos rios através de barragens. Essa água represada é acelerada por gravidade, indo acionar uma turbina hidráulica que converte a energia cinética da água em energia mecânica em um eixo, que, por sua vez, aciona um gerador de eletricidade (chamado de alternador. pois fornece tensão na forma alternada). Um alternador converte a energia mecânica entregue pela turbina em energia elétrica. O conjunto de instalações e equipamentos envolvidos no processo é chamado de usina hidrelétrica.

• Fóssil

Utilizam combustíveis fósseis encontrados na natureza, como o carvão mineral, o petróleo e o gás natural, são não renováveis. A geração de energia elétrica a partir desses combustíveis passa necessariamente por um processo de geração de calor, e por isso o conjunto de instalações e equipamentos envolvidos na operação é chamado de usinatermelétrica. Nas usinas termelétricas a carvão ou a oléo combustível (derivado de petróleo) realiza-se a combustão das respectivas substâncias em uma caldeira apropriada para a produção de vapor de água. Esse vapor é canalizado para uma turbina a vapor (também chamada de turbina de condensação) que gera energia mecânica em um eixo que, por sua vez, aciona um alternador que produz energia elétrica.

Se o combustível for gás natural utiliza-se uma turbina a gás em vez da turbina a vapor, dispensando-se a caldeira. As turbinas a gás necessitam da injeção de ar comprimido a alta pressão na câmara de combustão, obtido através de um turbocompressor acionado pelo próprio eixo da turbina. Os gases com alta temperatura e velocidade provenientes combustão são dirigidos para a turbina que produz energia mecânica no eixo. Como a velocidade de rotação da turbina é alta, geralmente usam-se caixas redutoras de velocidade para conectá-la ao alternador.

Outro derivado de petróleo utilizado para gerar energia elétrica é o óleo diesel. Nesse caso usam-se motores de combustão interna a pistão que acionam diretamente os geradores de eletricidade. Essa forma de geração é comumente usada para fornecer energia elétrica às localidades isoladas ou como fonte alternativa de emergência se ocorrer uma interrupção no fornecimento normal.

• Nuclear

As usinas termelétricas nucleares utilizam geralmente urânio enriquecido como combustível, que é fissionado (quebrado) dentro do reator nuclear produzindo quando quantidade de calor. Esse calor, ao ser retirado do reator para resfriá-lo, é utilizado para produzir vapor d’água em uma caldeira apropriada. Em seguida, esse vapor é canalizado para acionaruma turbina a vapor que, por sua vez, aciona um alternador acoplado no mesmo eixo.

➢ Fontes Alternativas:

• Solar

Eletricidade pode ser produzida a partir da energia solar de duas maneiras:

a) Concentrando os raios solares, através de espelhos refletores, que aquecem uma caldeira de vapor que, por sua vez, aciona um conjunto turbina+gerador;

b) Utilizando painéis de células fotovoltaicas. Essa segunda forma, bem mais usada que a primeira, baseia-se na propriedade física de certos materiais que conseguem converter diretamente