Energia Eléctrica

xicca · 2008-08-10T23:21:25+0100

A electricidade é um ramo da física que estuda os fenómenos que resultam da existência de partículas com carga eléctrica.
Está sujeita à lei da conservação da energia e é uma das formas que esta pode adoptar originando vários fenómenos, tais como caloríficos, mecânicos, luminosos, entre outros.

Dependendo do sinal das cargas eléctricas, estas desencadeiam forças eléctricas de atracção e repulsão. Estas forças possuem uma intensidade que é maior que a das forças gravíticas, sendo originadas mediante distribuições adequadas das cargas, o que provoca o aparecimento de campos eléctricos.
O nome electricidade provém do vocábulo grego elektron que significa âmbar. Tal designação deve-se ao facto de ter sido o filósofo e matemático da Grécia antiga Tales de Mileto, cerca de 600 a. C., que verificou esfregando num pano um corpo de um material designado âmbar que este passava a atrair penas e outros objectos muito leves. Hoje, sabe-se que o âmbar adquire carga eléctrica quando friccionado num pano.

Só muito mais tarde, no século XVI, o médico e cientista William Gilbert descobriu que para além do âmbar, também outras substâncias tinham a capacidade de atrair corpos leves quando friccionadas e decidiu designar essa força de atracção por electricidade.

Foi no século XVIII, com a descoberta do pára-raios por Benjamim Franklin que o estudo pelos fenómenos eléctricos se começou a generalizar.
Em 1800, o físico italiano Alessandro Volta construiu o primeiro gerador de corrente eléctrica contínua: a pilha de Volta.

A produção de electricidade pode apresentar as formas mais diversas: fricção entre dois corpos ou compressão de certos materiais, diferença de temperatura entre dois metais unidos por uma soldadura, por reacções químicas (pilhas e acumuladores) ou por indução electromagnética (dínamos e alternadores).

É nas centrais que se produz a energia eléctrica que chega até nossas casas. Esta é transportada por linhas aéreas ou cabos subterrâneos.
Consoante o tipo de fonte de onde provém a energia, assim é designada a central que lhe corresponde.

As duas centrais mais utilizadas em Portugal para produção de electricidade são as centrais hidroeléctricas e as centrais termoeléctricas.
Uma central hidroeléctrica aproveita a energia das quedas de água (barragens). Assim, quando as comportas de uma barragem abrem, a energia potencial gravítica da água armazenada na albufeira é transformada em energia cinética. Na central, a energia cinética da água é transferida para as pás das turbinas, movendo-as, e estas, por seu lado, accionam os ímanes dos geradores eléctricos.

São os geradores que transformam a energia mecânica em energia eléctrica que posteriormente é transferida para habitações, indústrias, hospitais, entre outros locais.

Uma central termoeléctrica aproveita a energia proveniente da queima dos combustíveis fósseis (carvão, petróleo) ou gás natural. Quando se procede à queima destes combustíveis liberta-se uma grande quantidade de calor que, ao ser transferido para a água, aquece-a e transforma-a em vapor.
Vai ser este vapor o responsável pelo movimento das turbinas que, por seu lado, accionam os ímanes dos geradores eléctricos que vão produzir a electricidade que chega até nós.

Porto Editora, Lda.

xicca · 2008-08-10T23:27:41+0100

1. O que é corrente contínua? E alternada?
A corrente contínua é constante com o tempo. A alternada é variável. A mais comum é a alternada, de forma senoidal. Ela repete 60 ciclos completos por segundo isto é, sua freqüência é de 60 hertz, símbolo Hz.

2. Que equipamentos usam uma e outra?
A corrente contínua é utilizada em pilhas e acumuladores, motores, circuitos eletrônicos e outras aplicações especiais. A corrente alternada é usada em motores, geradores, transformadores, retificadores, instalações elétricas prediais e industriais.

3. É possível converter uma na outra?
Sim, é possível.

4. O que é tensão elétrica?
A diferença de potencial entre dois pontos é chamada tensão elétrica. Comparando-se com um sistema hidráulico, a pressão para elevar um líquido para um depósito em nível superior, seria a tensão e o escoamento do mesmo seria a corrente, dependente da pressão.

5. O que é potência elétrica? E trabalho elétrico?
É a potência desenvolvida quando se realiza, contínua e uniformemente, um trabalho de um joule, em cada segundo. A unidade de potência é o watt. O trabalho elétrico é o resultado de uma tensão em um circuito para manter uma corrente em um tempo determinado. Se a tensão for de um volt, a corrente de um ampère e o tempo um segundo, o trabalho será de um volt x ampère x segundo, isto é, um joule. Nos circuitos de corrente alternada essa unidade toma o nome de volt.ampère.segundo (VAs) quando se refere à energia aparente ou reativa, e watt.segundo (Ws) quando se refere à energia ativa. Se o tempo for expresso em hora e a potência em watt o trabalho será de um watt.hora ou 3600 joules. Um kWh é portanto igual a 3,600 kJ.

6. Qual o papel dos transformadores?
Um transformador serve para mudar valores de tensão ou corrente em um circuito de corrente alternada. Exemplo: A linha de 15kV alimentando um transformador para obter 127 V.

7. Qual a vantagem da rede de distribuição elétrica nas ruas ser de alta tensão?
A rede de distribuição é em média tensão, isto é, até 15 kV. Como a potência é o produto da tensão pela corrente, verifica-se que quanto maior a tensão, menor a corrente, para uma mesma potência alimentada. Quanto menor a corrente, menor a secção do condutor.

8. Os cabos de alta tensão exigem isolamento elétrico especial?
Depende de onde instalados. As linhas de alta tensão aéreas não têm qualquer isolação. Por exemplo o chamado linhão, que transporta energia de Itaipu em 600 kV em corrente contínua ou de 500 kV e 345 kV em corrente alternada, de S. Roque para São Paulo não tem isolação.

9. Para uso residencial, quais as vantagens de usar tensão de 110 volt ou 220 volt?
Praticamente nenhuma. Considerando a mesma carga, pode-se dimensionar circuitos em 220 V com condutores de menor bitola. Porém isso pode ser contra especificações de norma técnica e além disso a concessionária de energia tem norma própria para fornecer 127 ou 220 V. Por exemplo, casas populares só são alimentadas em 127 V.

10. É verdade que equipamentos que funcionam em 220 V são mais econômicos?
Não é verdade.

11. O que significa ser um consumidor monofásico, bifásico, trifásico ou multifásico? Consumidor monofásico tem a entrada de energia em dois condutores, fase e neutro em 127 V.
O bifásico recebe alimentação por três condutores, duas fases e um neutro. Entre as duas fases tem-se 220 V. Entre qualquer das fases e o neutro, 127 V.
O trifásico recebe a alimentação por quatro condutores, três fases e um neutro. Entre quaisquer das fases tem-se 220 V. Entre qualquer fase e o neutro 127 V.
Os multifásicos são considerados outros sistemas, especiais, por exemplo o hexafásico e o octafásico.

12. As lâmpadas fluorescentes são mesmo econômicas?
São mais econômicas que as incandescentes. Como exemplo, uma lâmpada fluorescente de 20 W, luz do dia, tem um fluxo luminoso de 1060 lumens e uma incandescente normal de 40 W, no máximo 1.000 lumens.

13. O que significa o fator de potência destas lâmpadas?
Em uma primeira análise a luz, nessas lâmpadas, é produzida por descarga em gases. Para providenciar a tensão correta de funcionamento e limitar a corrente, deve-se utilizar reatores eletromagnéticos ou eletrônicos, em série com as mesmas. Esses reatores introduzem uma defasagem entre as senóides de tensão e de corrente. Por exemplo enquanto a de tensão está passando pela origem de um sistema de eixos coordenados, a de corrente está atrasada, alguns graus. Ao cosseno desse ângulo de defasagem entre a tensão e a corrente dá-se o nome de fator de potência.

14. As lâmpadas fluorescentes com rosca, que estão substituindo as incandescentes consomem exatamente a sua potência nominal?
Não. Como exemplo, uma lâmpada de 9 W, 127 V, 60 Hz, tem uma corrente de linha 0,18 A. As perdas, devido ao reator eletrônico são de 2,8 W a um fator de potência 0,5.

15. Como funcionam as lâmpadas a vapor de mercúrio e de sódio usadas na iluminação pública? Porque as de sódio são mais econômicas ?
Ligada a lâmpada, no tubo de ignição inicia-se uma descarga, pela ionização do argônio, entre o eletrodo de partida e o principal. Essa descarga vaporiza o mercúrio. O interior do bulbo fica altamente condutor estabelecendo-se a descarga entre os eletrodos principais. A radiação emitida é parte visível, verde amarelado, de cor desagradável, e parte ultravioleta. A pintura interna do bulbo, com materiais compostos excitáveis pelo ultravioleta, é quem faz a correção do espectro. Atualmente utiliza-se o vanadato de ítrio que introduz a cor vermelha para corrigir o espectro visível. Outros elementos, iodetos metálicos ou multivapores metálicos também são utilizados para melhorar a distribuição espectral relativa e a eficiência dessas lâmpadas. Veja a figura 1.

Figura 1: Esquema de uma lâmpada a vapor de mercúrio

As lâmpadas de sódio têm funcionamento semelhante, claro, utilizando o sódio como elemento principal. Elas são mais econômicas por que podem produzir o mesmo fluxo luminoso que uma de mercúrio com uma potência menor. Por exemplo uma lâmpada de sódio de 400 W produz um fluxo luminoso duas vezes maior que a de mercúrio de mesma potência.

16. A energia gerada em uma central hidrelétrica pode ser armazenada?
Não pode. O que se pode armazenar é a água, até 100% da capacidade das represas.

17. Então, economizar energia significa reter água na represa?
Sim.

Regina H. Porto Francisco, CDCC - USP

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