Eletricidade: Visão Geral, Geração, Transmissão e Consumo

Visão Geral da Eletricidade

A eletricidade é uma fonte secundária de energia, ou seja, derivada de outras fontes primárias. No Brasil, as principais fontes primárias de energia são:

• Hidroelétrica: 51%
• Gás Natural: 34%
• Carvão: 9%
• Outras (Óleo, etc.): 6%

A energia elétrica corresponde a cerca de 17% das fontes de energia no país, enquanto outras fontes incluem:

• Petróleo: 38%
• Gás Natural: 26%
• Lenha: 13%
• Carvão: 6%

A eletricidade está presente em quase todos os processos de produção, incluindo indústria, mineração, residências e serviços públicos. É praticamente impensável viver sem ela hoje em dia.

No Chile, a cobertura dos serviços de eletricidade é de aproximadamente 99% em áreas urbanas e 90% em áreas rurais.

Estágios do Sistema Elétrico

O sistema elétrico geralmente reconhece três estágios principais:

1. Geração: Usinas de energia, geralmente localizadas distantes dos centros urbanos devido à necessidade de fontes de energia para garantir um volume adequado e segurança.
2. Transmissão: Linhas de energia que transportam a energia gerada das usinas para os centros urbanos. O papel deste ator é aumentar a intensidade da energia gerada e passá-la através de redes para os centros de consumo.
3. Distribuição: Empresas que distribuem a energia recebida dos transmissores para o consumidor final.

Consumidor Final: Aqueles que recebem energia para uso final como insumo em seu processo de produção.

A indústria da construção é um consumidor final que usa a eletricidade em suas diversas fases, seja como uma entrada em um processo de produção ou como um serviço.

Tensão Elétrica (Diferença de Potencial)

Corpos eletricamente carregados adquirem um potencial elétrico que permite atrair ou repelir outras cargas na sua zona de influência. Se tivermos dois corpos com cargas elétricas diferentes e, portanto, com diferentes potenciais, qualquer carga elétrica (elétrons) que circule entre eles fluirá do corpo com maior potencial para o de menor potencial. Essa capacidade de realizar trabalho sobre as cargas é chamada de tensão.

Para causar um fluxo de elétrons em um corpo, é necessário submetê-lo a uma tensão ou diferença de potencial. A tensão é simbolizada pela letra V e medida em volts.

Tensão: Representa o trabalho necessário para mover uma certa quantidade de carga elétrica.

A tecnologia permite oferecer uma propriedade potencial a um corpo condutor e, a partir daí, gerar uma fonte de tensão.

Fontes de Tensão

Tensão Contínua: Mantém suas características de polaridade ao longo do tempo, gerando o movimento de cargas sempre na mesma direção. Exemplos comuns são pilhas, baterias e células fotovoltaicas, que polarizam dois terminais com polaridades diferentes por meio de processos físico-químicos.

Qualquer corpo sob uma diferença de potencial provoca um movimento de cargas do terminal positivo para o negativo.

Tensão Alternada: Varia a direção e magnitude do potencial elétrico. É a fonte de tensão mais utilizada em indústrias, residências e comércios. A diferença de potencial é obtida entre outros corpos ou entre um potencial V e um potencial 0 (neutro). A tensão alternada utilizada em redes nacionais corresponde a um sinal senoidal de frequência igual a 50 Hz e um máximo de 311,13 volts.

Corrente Elétrica

A corrente elétrica é o fluxo de elétrons resultante em um corpo condutor submetido a uma diferença de potencial ou tensão. É caracterizada pela letra "I" e medida em amperes. É definida como o número de cargas que atravessam a seção transversal de um condutor na unidade de tempo.

Para que ocorra o fluxo de corrente, o corpo sob a diferença de potencial deve ser condutivo, ou seja, possuir elétrons livres que se liberam facilmente com a energia fornecida pela tensão. Materiais como cobre e alumínio são utilizados para essa função. Em contrapartida, materiais que exigem alta tensão para liberar elétrons livres são conhecidos como dielétricos ou isolantes, permitindo o uso de isoladores elétricos.

Circuitos Elétricos

Um circuito elétrico básico é composto por:

• Fonte de Alimentação: Produz uma diferença de potencial ou tensão, fornecendo a energia necessária para o movimento das cargas elétricas.
• Condutores: Permitem o fluxo de energia da fonte para a carga elétrica sem interferir em suas características ou comportamento. Geralmente são fios com baixa resistência elétrica.
• Carga Elétrica: Transforma energia elétrica em outro tipo de energia ou efeito prático.

As cargas são geralmente divididas em três tipos: motor, luz e calor.

Os circuitos podem ser encontrados em três condições:

1. Circuito Fechado: A fonte de tensão está ligada diretamente à carga através dos condutores, permitindo que a corrente flua de forma controlada ou determinada pela carga.
2. Circuito Aberto: O condutor é interrompido, impedindo a união da carga à fonte e interrompendo o fluxo de corrente.
3. Curto-Circuito: A ligação direta dos terminais de uma fonte de tensão causa um curto-circuito, um fenômeno que pode causar destruição do circuito devido ao aumento da corrente e liberação de alta energia térmica.

As fontes de tensão são conhecidas como elementos ativos, pois fornecem energia, enquanto as cargas são elementos passivos, pois consomem eletricidade.

Composição de uma Carga Elétrica

As cargas são os elementos que produzem a transformação da energia e são sempre compostas por três elementos:

• Resistência Elétrica
• Indutância Elétrica
• Capacitância Elétrica

Resistência Elétrica

A resistência elétrica corresponde à oposição que um corpo oferece à passagem da corrente elétrica. É um elemento passivo que libera energia na forma de calor. É representada pela letra "R" e medida em ohms. A resistência de um condutor depende de suas características físicas, como a condutividade e o comprimento.

A variação da resistência com a temperatura é uma característica notável, definida pelo coeficiente de variação.

Indutância

A indutância é a propriedade de um circuito composto por um condutor elétrico organizado em uma ou mais espiras. Sua principal característica é a capacidade de armazenar energia em um campo magnético. Este fenômeno é utilizado para a geração de energia cinética, como em motores elétricos. É simbolizada pela letra "L" e medida em henry. As características da indutância de uma bobina dependem do número de espiras e da intensidade do campo magnético ou fluxo.