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Governo Federal

Presidente da República Luiz Inácio Lula da Silva

Ministro da Educação Fernando Haddad

Secretário-Executivo José Henrique Paim Fernandes

Secretário de Educação Básica Maria do Pilar Lacerda Almeida e Silva

Diretor do Departamento de Articulação e Desenvolvimento dos Sistemas de Ensino Horácio Francisco dos Reis Filho

Coordenadora Geral do Programa Nacional de Valorização dos Trabalhadores em Educação Sirlene Alves dos Santos Pacheco

Coordenação Técnica do Profuncionário Eva Socorro da Silva Nádia Mara Silva Leitão

Apoio Técnico Adriana Lopes Cardozo

Universidade de Brasília – UnB

Reitor Timothy Martin Muholland

Vice-Reitor Edgar Nobuo Mamiya

Coordenação Pedagógica do Profuncionário Bernardo Kipnis – Cead/FE/UnB Dante Diniz Bessa – Cead/UNB Francisco das Chagas Firmino do Nascimento – SEE-DF João Antônio Cabral de Monlevade – FE/UnB Maria Abádia da Silva – FE/UnB Tânia Mara Piccinini Soares – MEC

Centro de Educação a Distância – Cead/UnB Diretor interino – Sylvio Quezado Coordenação Executiva – Jonilto Costa Sousa Coordenação Pedagógica – Maria de Fátima Bruno de Faria

Unidade de Pedagogia Gestão da Unidade Pedagógica – Leandro Santos Designer Educacional – Ezequiel Neves Gestão da Unidade Produção – Leandro Santos Revisão – Danúzia Maria Queiroz Cruz Gama Designer gráfico – Raimunda Dias Ilustração – Nestablo Ramos Neto

Unidade de Apoio Acadêmico e Logístico Gestão da Unidade – Silvânia Nogueira de Souza Gestora Operacional – Diva Peres Gomes Portela

F475eFigueiredo, Chênia Rocha.

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)

Equipamentos elétricos e eletrônicos. / Chênia Rocha Figueiredo. – Brasília : Universidade de Brasília, 2007. 104 p.

ISBN: 978-85-230-0971-7

1. Consumo de água. 2. Consumo de energia elétrica.

I. Título. I. Profuncionário – Curso Técnico de Formação para os Funcionários da Educação.

CDD 659

Apresentação

Você, funcionário de escola pública, com este módulo, dará continuidade ao Profuncionário, curso profissional de nível médio a distância que vai habilitá-lo a exercer, como técnico, uma das profissões não docentes da educação escolar básica.

A eficiência da escola em que você trabalha é dada por todo um conjunto de soluções que tem por objetivo otimizar o uso do espaço, tornando este local um ambiente agradável, limpo, em perfeito funcionamento.

Afinal, você, seus colegas educadores e os estudantes passam boa parte do dia na escola. Medidas que tenham como objetivo reduzir, ao máximo, o custo operacional da escola, incluindo o consumo energético de água e luz e a correta manutenção e conservação dos equipamentos são de grande importância. E você poderá colaborar com isso!

Objetivo

Este módulo tem como um de seus objetivos ampliar seus conhecimentos sobre o fornecimento da energia elétrica, desde sua geração até o destino final. Iremos abordar a importância da boa iluminação dos ambientes e conhecer os diversos tipos de lâmpadas, bem como os demais equipamentos e acessórios elétricos que contribuem para que a energia elétrica chegue até a escola, nas tomadas e/ou nas lâmpadas. Este módulo também tem como objetivo entender um projeto elétrico, desde sua concepção, oferecendo conhecimentos que permitam que você faça o correto uso e manutenção da sua escola.

Ementa

Eletricidade como fonte de energia. Fundamentos teóricos e aplicações na escola. Iluminação de ambientes externos e internos ao prédio escolar. Equipamentos e gasto de energia: estrutura e funcionamento. Ventilação e condicionamento artificiais do ar. Instalações elétricas. Manutenção e reparo de instalações e equipamentos. Aparelhos eletrônicos: manuseio, manutenção e reparos. Progresso científico e impacto ambiental da produção de energia.

Mensagem da autora

Meu nome é Chenia Rocha Figueiredo, filha de Zara e Mario, pais maravilhosos que me ensinaram com amor o valor do trabalho e da vida. Sou casada com o Leonardo e mãe de uma criança muito alegre, o Guto. Nasci em Mogi- Mirim e me mudei para Goiânia aos 4 anos, onde passei bons anos da minha vida, até a conclusão do meu curso superior em Engenharia Civil, na Universidade Federal de Goiás. Durante minha graduação, tive várias oportunidades de conhecer o mercado profissional por meio das empresas onde fiz estágio. Mudei para Brasília em 1996 para fazer um curso de mestrado na Universidade de Brasília (UnB) e moro na cidade desde então. Concluí o doutorado em 2004 também na Universidade de Brasília. Nesses últimos dez anos, trabalhei em vários locais como engenheira e professora, locais especiais que muito me ensinaram como profissional e ser humano, permitindo que em 2002 eu me tornasse professora da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo (FAU) da UnB, onde trabalho atualmente. Devo muito a cada oportunidade profissional que tive e a cada pessoa que teve um tempinho para me ensinar. Dou aulas na Graduação e na Pós-Graduação do curso de Arquitetura e Urbanismo, na área de tecnologia, em disciplinas como: instalações, patologia e manutenção das edificações, sistemas construtivos, planejamento e orçamento de obras.

É com grande satisfação que escrevo este Módulo e espero que ele possa ser de grande utilidade para a sua qualificação como cidadão, educador e gestor. Acredito que o conhecimento e o discernimento obtidos por meio do trabalho e do aprendizado são os grandes triunfos da vida e para conquistarmos isso precisamos de dedicação, sendo assim, espero poder ajudá-lo nesse processo especial de formação profissional e de cidadania que você se dispôs a seguir. Sempre temos algo novo a aprender e isso é muito importante, pois nos estimula para a vida, para nosso engrandecimento pessoal e para que possamos também transmiti-lo ao próximo, como educador. Devemos sempre procurar ler, praticar e aprender. Insisto nestes argumentos, pois sei que não há como ensinar a quem não está interessado em aprender. Portanto, o sucesso desse curso depende também de você, do seu empenho. “O caminho se faz ao caminhar”. Sucesso neste novo desafio!

Chenia Rocha Figueiredo

Sumário Sumário

UNiDADE 1 – Eletricidade como fonte de energia 1

UNiDADE 2 – Das teorias da física às aplicações no cotidiano da escola 19

UNiDADE 3 – Iluminação dos ambientes 29

UNiDADE 4 – Equipamentos e gastos de energia 45

UNiDADE 5 – Funcionamento das instalações elétricas 61

UNiDADE 6 – Princípios e desenvolvimento da eletrônica 79

UNiDADE 7 – Conservação, uso e manutenção das instalações e dos aparelhos elétricos 91

REFERÊNCiAS 104

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– Eletricidade como fonte de energia

1.1 introdução

A energia, nas suas diversas formas, é indispensável à sobrevivência da espécie humana. A energia dos braços para segurar e levantar coisas; a energia das pernas para se locomover. Mais do que sobreviver, o homem procurou sempre evoluir, descobrindo fontes e maneiras alternativas de se adaptar ao ambiente em que vive e de atender às suas necessidades. Dessa forma, a exaustão, a escassez ou a inconveniência de um recurso tendem a ser compensadas pelo surgimento de outro. Um dia inventou a alavanca para deslocar uma pedra, outro dia a roldana e a corda para puxar água de um poço.

Como suprimento energético, a eletricidade tornou-se uma das formas mais versáteis e convenientes de energia, passando a ser um recurso indispensável e estratégico para o desenvolvimento socioeconômico de muitos países e regiões.

Atualmente, é enorme e crescente a influência que a energia elétrica exerce em todos os setores da atividade humana. Somos, a cada dia, mais dependentes desta energia, no lar, na escola, no trabalho, nos locais de lazer, de compras, enfim, em toda parte.

Os avanços tecnológicos na geração, na transmissão e no uso final de energia elétrica permitem que ela chegue aos mais diversos lugares do planeta, transformando regiões desocupadas ou pouco desenvolvidas em pólos industriais e grandes centros urbanos.

Apesar de os avanços tecnológicos e benefícios proporcionados pela energia elétrica, cerca de um terço da população mundial ainda não tem acesso a esse recurso; dos dois terços restantes, uma parcela considerável é atendida de forma muito precária.

No Brasil, a situação é menos crítica, mas ainda muito preocupante. Apesar da grande extensão territorial do país e da abundância de recursos energéticos, há uma grande diversidade regional e uma forte concentração de pessoas e atividades econômicas em regiões com problemas de suprimento energético. Como revelado no último censo demográfico, mais de 80% da população brasileira vive na zona urbana. A grande maioria desse contingente está na periferia dos grandes centros urbanos, onde as condições de infra-estrutura são deficitárias. Os que vivem em zonas rurais afastadas estiveram privados de redes de distribuição de eletricidade e tinham de

Censo demográfico é o conjunto de dados estatísticos sobre a população de um país. No Brasil, os censos demográficos são realizado de 10 em 10 anos e o Instituto Brasileiro de Geografia e e Estatística (IBGE) é, por lei, o órgão responsável pela sua realização.

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– Eletricidade como fonte de energia dispor de geradores próprios, de custo às vezes inacessível. Recentemente, o Programa Luz para Todos fez chegar energia elétrica a mais de três milhões de residências do campo.

No entanto, grande parte dos recursos energéticos do país se localiza em regiões pouco desenvolvidas, distantes dos grandes centros consumidores e sujeitos a restrições ambientais. Promover o desenvolvimento econômico–social dessas regiões, preservar a sua diversidade biológica e garantir o suprimento energético das regiões mais desenvolvidas são alguns dos desafios da sociedade brasileira.

Informe-se sobre os problemas atuais de suprimento de energia elétrica no Brasil. Você se lembra do “apagão” de 2001? O que se fez para superá-lo na ponta do consumo e na de produção de energia? Entreviste algum engenheiro de sua cidade e pergunte o que ele acha sobre a construção de usinas atômicas e hidrelétricas no Brasil. Registre em seu memorial.

1.2 Geração, transmissão e distribuição de energia elétrica

Você sabe como é gerada a energia elétrica?

No Brasil, o consumo de eletricidade, que era de cerca de 213 GWh (giga watts hora) em 1991, chegou a quase 306 GWh em 2000, observando-se uma redução no ano seguinte para 282 GWh, em função de práticas de racionalização de consumo durante e depois da ocorrência do racionamento de energia ocorrido em 2001, conhecido como período do “apagão”.

Em termos setoriais, dados de 2003 mostram que o setor industrial é responsável por 41,1% do consumo nacional, e o setor residencial é o segundo maior consumidor de energia elétrica no país.

1 GWh= 109 Wh, ou seja, 1 bilhão de Watts x hora. Mais à frente você aprenderá sobre esta unidade de pótência (Watt).

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– Eletricidade como fonte de energia

1.2.1 Geração de energia elétrica

A energia elétrica pode ser gerada industrialmente pelo uso da energia potencial da água, denominada geração hidroelétrica, ou utilizando a energia potencial dos combustíveis, denominada geração termoelétrica.

O sistema de geração de energia elétrica do Brasil é basicamente hidrotérmico – que consiste na geração de energia a partir do movimento da água e/ou de geração de calor – com forte predominância de usinas hidrelétricas. Isto ocorre porque o nosso país possui um rico potencial hidráulico, ou seja, água em abundância. Podemos citar como usinas hidrelétricas brasileiras as usinas de Itaipu (foto), Ilha Solteira, Paulo Afonso, Jupiá e Furnas.

Usina hidrelétrica de itaipu

Fonte: Disponível em: <w.itaipu.gov.br>

O uso da energia hidráulica foi uma das primeiras formas de substituição do trabalho animal pelo mecânico, particularmente para bombeamento de água e moagem de grãos. Tinha a seu favor, para tanto, as seguintes características: disponibilidade de recursos, facilidade de aproveitamento e, principalmente, seu caráter renovável.

A energia hidráulica resulta da irradiação solar e da energia potencial gravitacional, que provocam a evaporação, a condensação e precipitação da água sobre a superfície terrestre. Ao contrário das demais fontes renováveis, a energia hidráulica representa uma parcela significativa da matriz energética

Saiba mais sobre energia hidráulica no site: http:// w.abcdaenergia.com/ enervivas/cap06.htm.

Matriz energética Conjunto de fontes de energia disponíveis para uso.

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– Eletricidade como fonte de energia mundial e possui tecnologias de aproveitamento devidamente consolidadas. Atualmente, é a principal fonte geradora de energia elétrica para diversos países e responde por cerca de 17% de toda a eletricidade gerada no mundo.

A contribuição da energia hidráulica na matriz energética nacional, segundo o Balanço Energético Nacional (2003), é da ordem de 14%, participando com quase 83% de toda a energia elétrica gerada no país. Apesar da tendência de aumento de outras fontes de energia como eólica, solar, bem como os bicombustíveis, por causa das restrições socioeconômicas e ambientais de projetos hidrelétricos e dos avanços tecnológicos no aproveitamento de fontes não convencionais, tudo indica que a energia hidráulica continuará sendo, por muitos anos, a principal fonte geradora de energia elétrica do Brasil.

Embora os maiores potenciais remanescentes estejam localizados em regiões com fortes restrições ambientais e distantes dos principais centros consumidores, estima-se que, nos próximos anos, pelo menos 50% da necessidade de expansão da capacidade de geração seja de origem hídrica.

As termelétricas nacionais utilizam diversos combustíveis. Esses podem ser fósseis, como o petróleo e o carvão mineral; não fósseis, como a madeira e o bagaço de cana-de-açúcar ou nucleares, como o urânio enriquecido.

No Brasil, menos de 1% da energia elétrica vem de fontes nucleares e, aproximadamente, 8% têm origem térmica. No mundo, menos de 20% da energia gerada tem origem hidráulica e quase 80% têm origem térmica, distribuída em 17% de origem nuclear, 63% térmica e menos de 1% geotérmica, como por exemplo, o vapor e a água quente provenientes do interior da Terra.

As usinas hidrelétricas são construídas nos espaços onde melhor se podem aproveitar as afluências e os desníveis dos rios, geralmente situados em locais distantes dos centros consumidores. Assim, foi necessário desenvolver no país um extenso sistema de transmissão de energia.

Essa distância geográfica, associada à grande extensão territorial e às variações climáticas e hidrológicas do país, tende a ocasionar o excesso ou a escassez de produção hidrelétrica em determinadas regiões e determinados períodos do ano.

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– Eletricidade como fonte de energia

Desde meados da década de 1970, a maior parte do sistema eletroenergético brasileiro é operado de forma coordenada, viabilizando a troca de energia entre as regiões, oferecendo menores custos e maior eficiência.

1.2.2 Transmissão de energia elétrica

A transmissão é o transporte da energia elétrica gerada até os centros consumidores. Tradicionalmente, o sistema de trasmissão é dividido em redes de transmissão e subtransmissão.

A rede primária é responsável pela transmissão de grandes “blocos” de energia, visando ao suprimento de grandes centros consumidores e a alimentação de eventuais consumidores de grande porte. A rede secundária, denominada de subtransmissão, é basicamente uma extensão da transmissão, objetivando o atendimento a pequenas cidades e consumidores industriais de grande porte. A subtransmissão faz a realocação dos grandes blocos de energia, recebidos de subestações de transmissão, entre as subestações de distribuição.

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