Relatorio Atividade Prática - versão final

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA
BACHARELADO EM ENGENHARIA DA ELÉTRICA
DISCIPLINA DE SISTEMAS DE POTÊNCIA
 
ATIVIDA PRÁTICA DE SISTEMAS DE POTêNCIA
 
aluno: JOÃO MARTINS DA SILVEIRA NETO
professorA: Ma. Eliane Silva Custódio
UBERABA - MG
2026 
SUMÁRIO
RESUMO	i
1	INTRODUCAO	1
1.1	FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA	1
1.2	OBJETIVOS	2
1.2.1	Objetivo geral	2
1.2.2	Objetivos específicos	2
2	METODOLOGIA	3
2.1	tamanho do trabalho	3
2.2	Especificações gerais para a formatação do texto	3
2.3	equações	4
3	resultados e discussões	5
4	CONCLUSÕES	7
5	AGRADECIMENTOS	8
6	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	9
ANEXO A	10
RESUMO
Este relatório apresenta um estudo aprofundado sobre o funcionamento da Usina Hidrelétrica de Itaipu, abordando desde os princípios básicos de geração hidrelétrica até os sistemas de transmissão e distribuição de energia. O trabalho descreve as características técnicas da usina, seu sistema de geração com 20 unidades geradoras e potência instalada de 14.000 MW, bem como o complexo sistema de transmissão que conecta a usina aos sistemas elétricos do Brasil e do Paraguai. Adicionalmente, o estudo investiga o sistema de distribuição de energia elétrica na cidade de Uberaba – MG, operado pela Cemig, detalhando os níveis de tensão utilizados e a estrutura da rede de distribuição local. O trabalho foi desenvolvido com base em pesquisa bibliográfica em fontes confiáveis, incluindo o site oficial da Itaipu Binacional, literatura especializada e normas técnicas da Cemig.
Palavras-chave: Itaipu, Hidrelétrica, Geração de energia, Transmissão, Distribuição.
i
10
1. INTRODUCAO 
A energia elétrica é um dos insumos mais importantes para o desenvolvimento econômico e social de qualquer nação. No Brasil, a matriz energética é predominantemente renovável, com destaque para a geração hidrelétrica, que responde por uma parcela significativa da energia consumida no país. Entre as usinas hidrelétricas brasileiras, destaca-se a Usina Hidrelétrica de Itaipu, um empreendimento binacional localizado no Rio Paraná, na fronteira entre o Brasil e o Paraguai, que se consolidou como uma das maiores e mais eficientes usinas do mundo.
A Usina de Itaipu é operada pela empresa Itaipu Binacional, constituída em 17 de maio de 1974 com igual participação no capital por parte da Eletrobras e da Ande (entidade responsável pelos serviços de energia elétrica no Paraguai). Sua construção teve início em 1975, e a primeira unidade geradora entrou em operação em maio de 1984. Desde então, a usina vem desempenhando papel fundamental no suprimento de energia elétrica para ambos os países, fornecendo cerca de 17% da energia consumida no Brasil e 75% no Paraguai.
Este relatório tem como objetivo aprofundar os conhecimentos sobre os sistemas de potência, por meio do estudo detalhado do funcionamento da Usina de Itaipu, abrangendo seus princípios de operação, sistemas de geração, transmissão e distribuição, bem como a correlação com o sistema elétrico local da cidade de Uberaba – MG.
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
As usinas hidrelétricas são instalações de engenharia destinadas à produção de energia elétrica a partir do aproveitamento da energia hidráulica dos rios. O princípio de funcionamento baseia-se na transformação da energia potencial gravitacional da água armazenada em um reservatório em energia cinética, que é convertida em energia mecânica pelas turbinas e, finalmente, em energia elétrica pelos geradores.
Os principais componentes de uma usina hidrelétrica incluem o reservatório (formado pela barragem), o circuito hidráulico (que conduz a água até as turbinas), a casa de força (onde estão instalados os geradores) e o canal de fuga (que devolve a água ao rio). A eficiência do processo depende de diversos fatores, como a altura de queda d'água, a vazão e as características dos equipamentos empregados.
A geração, transmissão e distribuição de energia elétrica constituem as três etapas fundamentais do sistema elétrico de potência. A geração ocorre nas usinas, onde a energia é produzida em níveis de tensão relativamente baixos. A transmissão é responsável pelo transporte da energia em alta tensão por longas distâncias, minimizando as perdas. Por fim, a distribuição entrega a energia aos consumidores finais em níveis de tensão adequados ao consumo residencial, comercial e industrial.
OBJETIVOS
Objetivo geral
Compreender o funcionamento da Usina Hidrelétrica de Itaipu, desde o princípio de geração até os sistemas de transmissão e distribuição de energia, correlacionando os conceitos teóricos de sistemas de potência com um empreendimento real de grande porte.
Objetivos específicos
· Descrever o princípio de funcionamento de uma usina hidrelétrica, detalhando as transformações de energia envolvidas;
· Caracterizar o funcionamento da Usina de Itaipu, incluindo sua história, capacidade instalada e importância para o sistema elétrico brasileiro e paraguaio;
· Analisar o sistema de geração da Itaipu, com ênfase nas unidades geradoras, turbinas e transformadores;
· Estudar o sistema de transmissão da Itaipu, abordando as linhas de transmissão em corrente alternada e corrente contínua;
· Investigar o sistema de distribuição de energia elétrica na cidade de Uberaba – MG, identificando as tensões e a estrutura da rede local.
METODOLOGIA
A presente pesquisa foi desenvolvida por meio de metodologia de pesquisa bibliográfica e documental, com base em fontes primárias e secundárias de informação. Foram consultados documentos oficiais da Itaipu Binacional, disponíveis no site institucional da usina, além de artigos técnicos, normas de distribuição de energia e publicações especializadas no setor elétrico.
A pesquisa bibliográfica concentrou-se na coleta de informações sobre os princípios de funcionamento de usinas hidrelétricas, as características técnicas da Usina de Itaipu, seus sistemas de geração e transmissão, bem como os sistemas de distribuição de energia elétrica. Para a investigação do sistema de distribuição da cidade de Uberaba, foram consultadas as normas técnicas da Cemig (Companhia Energética de Minas Gerais), concessionária responsável pelo fornecimento de energia elétrica no município.
As informações coletadas foram organizadas e sistematizadas conforme a estrutura deste relatório, com o objetivo de responder às questões propostas na atividade prática e proporcionar uma visão integrada do sistema elétrico de potência, desde a geração até o consumo final.
resultados E discussão
Princípio de funcionamento de uma usina hidroelétrica
Uma usina hidrelétrica opera a partir da conversão da energia potencial gravitacional da água em energia elétrica. O processo inicia-se com a água armazenada em um reservatório, criado pela construção de uma barragem. Quando a comporta é aberta, a água é liberada e escoa por dutos denominados condutos forçados, ganhando velocidade e transformando a energia potencial em energia cinética.
Ao atingir a casa de força, a água em alta pressão incide sobre as pás das turbinas hidráulicas, fazendo-as girar. Esse movimento rotacional converte a energia cinética da água em energia mecânica. As turbinas, por sua vez, estão acopladas a geradores elétricos, que transformam a energia mecânica em energia elétrica por meio do princípio da indução eletromagnética.
A energia elétrica gerada nas usinas hidrelétricas é produzida em níveis de tensão relativamente baixos (geralmente entre 11 kV e 25 kV). Em seguida, transformadores elevadores aumentam essa tensão para níveis adequados à transmissão (138 kV, 230 kV, 500 kV ou superiores), permitindo o transporte da energia por longas distâncias com perdas reduzidas.
As turbinas utilizadas em usinas hidrelétricas podem ser de diferentes tipos, sendo a turbina Francis a mais comum em usinas de grande porte, como Itaipu. Esse tipo de turbina é adequado para médias e altas quedas d'água, apresentando alta eficiência e capacidade de operar em uma ampla faixa de vazões.
funcionamento da usina itaipu
A Usina Hidrelétrica de Itaipuestá localizada no Rio Paraná, na fronteira entre o Brasil e o Paraguai, nos municípios de Foz do Iguaçu (PR) e Hernandarias (Paraguai). O nome "Itaipu" tem origem na língua tupi e significa "pedra na qual a água faz barulho".
O empreendimento foi implantado com base no Tratado de Itaipu, celebrado em 26 de abril de 1973, que estabeleceu a decisão de realizar o aproveitamento hidrelétrico dos recursos hídricos do Rio Paraná, pertencentes em condomínio aos dois países. O Tratado determina que a energia produzida seja dividida igualmente entre Brasil e Paraguai, cabendo a cada país o direito de adquirir a energia não utilizada pelo outro.
As obras de construção foram iniciadas em 1975 e, em maio de 1984, entrou em operação a primeira unidade geradora. Em abril de 1991, a usina atingiu a capacidade de 12.600 MW, com nove unidades geradoras em cada uma das frequências (50 Hz e 60 Hz). Em 2006 e 2007, foram instaladas duas unidades geradoras adicionais de 700 MW, elevando a potência instalada para 14.000 MW.
A barragem de Itaipu tem 196 metros de altura, o equivalente a um prédio de 65 andares, e seu vertedouro tem capacidade máxima de vazão de 62,2 mil metros cúbicos de água por segundo. Essa estrutura imponente permitiu a formação de um reservatório com área alagada de 1.350 km².
A usina detém recordes mundiais de produção de energia limpa e renovável. Em 2016, estabeleceu sua maior produção anual, com 103.068.366 MWh. Ao longo de sua operação, já produziu mais de 2,5 bilhões de MWh, consolidando-se como a maior produtora de energia elétrica acumulada do planeta.
sistema de geração da itaipu
O sistema de geração da Usina de Itaipu é composto por 20 unidades geradoras, distribuídas igualmente entre as duas frequências elétricas: 10 unidades operam na frequência de 50 Hz, atendendo ao sistema elétrico paraguaio, e 10 unidades operam na frequência de 60 Hz, atendendo ao sistema elétrico brasileiro.
As turbinas utilizadas são do tipo Francis, com potência nominal de 715 MW e vazão nominal de 690 m³ de água por segundo. Cada turbina é acoplada a um gerador que opera com tensão nominal de 18 kV. Os geradores de 50 Hz possuem potência nominal de 823,6 MVA com fator de potência de 0,85 e peso de 3.343 toneladas, enquanto os geradores de 60 Hz têm potência nominal de 737,0 MVA com fator de potência de 0,95 e peso de 3.242 toneladas.
Para cada grupo gerador, existe um banco de transformadores monofásicos que elevam a tensão de 18 kV para 500 kV, permitindo a transmissão da energia gerada para os sistemas elétricos. A subestação da usina utiliza tecnologia de blindagem em gás SF₆ (hexafluoreto de enxofre), que proporciona grande compactação do projeto e maior segurança operacional.
A capacidade total instalada de 14.000 MW faz de Itaipu a segunda maior usina hidrelétrica do mundo em potência instalada, perdendo apenas para a Usina de Três Gargantas, na China. Em termos de produção anual, Itaipu já superou Três Gargantas em diversos anos, mantendo o recorde de maior produtora de energia limpa do planeta.
sistema de transmissão da itaipu
O sistema de transmissão associado à Usina de Itaipu é um dos mais complexos e inovadores do mundo, operado e mantido por Furnas Centrais Elétricas. O sistema é composto por cinco linhas de transmissão que cruzam aproximadamente 900 km entre os estados do Paraná e São Paulo.
A configuração do sistema de transmissão é híbrida, refletindo a peculiaridade de Itaipu gerar energia em duas frequências distintas (50 Hz e 60 Hz). As linhas estão distribuídas da seguinte forma:
a) Três circuitos em corrente alternada (CA) de 765 kV: Essas linhas transportam a energia gerada pelas unidades de 60 Hz, destinadas ao sistema elétrico brasileiro. Partindo da Subestação de Foz do Iguaçu (PR), a energia segue por três circuitos de corrente alternada passando pelas subestações de Ivaiporã (PR) e Itaberá (SP), até a subestação terminal Tijuco Preto (SP).
b) Dois circuitos em corrente contínua (CC) de ±600 kV (HVDC): Essas linhas transportam a energia gerada pelas unidades de 50 Hz, que corresponde à parcela de energia pertencente ao Paraguai ou adquirida pelo Brasil. A energia em 50 Hz é retificada para corrente contínua e transmitida por dois bipolos até a Subestação de Ibiúna (SP), onde é reconvertida para corrente alternada em 60 Hz e injetada no sistema brasileiro.
O sistema HVDC Itaipu foi o primeiro empreendimento nacional a utilizar a tecnologia de corrente contínua em alta tensão para transmissão de energia. Cada bipolo opera com tensão de ±600 kV e potência nominal de 3.150 MW, com linhas aéreas de aproximadamente 800 km de extensão. Quando o primeiro bipolo foi concluído em 1985, tornou-se o maior sistema HVDC do mundo em capacidade de transmissão e tensão, título mantido por 25 anos.
O sistema de transmissão como um todo é sustentado por mais de 9.000 torres, e as quadriválvulas dos conversores CA/CC presentes nas subestações de Foz do Iguaçu e Ibiúna têm até 14 metros de altura. Essa infraestrutura impressionante garante a entrega confiável da energia gerada por Itaipu aos centros consumidores, contribuindo significativamente para a segurança energética do Brasil.
sistema de distribuição de energia em uberaba – mg
O sistema de distribuição de energia elétrica em Uberaba – MG é operado pela Companhia Energética de Minas Gerais (Cemig), concessionária responsável pelo fornecimento de energia elétrica em grande parte do estado de Minas Gerais.
A energia fornecida à cidade de Uberaba tem origem no Sistema Interligado Nacional (SIN), recebendo contribuições de diversas fontes de geração, incluindo a Usina de Itaipu. A energia chega ao município por meio de linhas de transmissão e subtransmissão, sendo então distribuída aos consumidores finais através da rede de distribuição da Cemig.
Tensões de fornecimento em Uberaba:
De acordo com as normas técnicas da Cemig (ND-5.3), o fornecimento de energia elétrica em média tensão na área de concessão da empresa é realizado em níveis de tensão padronizados, que incluem 13,8 kV, 23 kV e 34,5 kV. Em Uberaba, os principais níveis de tensão utilizados são:
	Nível de Tensão
	Classificação
	Aplicação
	138 kV
	Subtransmissão / Alta Tensão
	Alimentação de subestações de distribuição
	34,5 kV
	Média Tensão
	Distribuição primária para grandes consumidores
	13,8 kV
	Média Tensão
	Distribuição primária para consumidores comerciais e industriais
	220/127 V
	Baixa Tensão
	Distribuição secundária para consumidores residenciais
A cidade de Uberaba conta com subestações de distribuição que realizam a transformação da tensão de subtransmissão (138 kV) para os níveis de média tensão (13,8 kV ou 34,5 kV). Essas subestações são equipadas com transformadores de potência que reduzem a tensão para os níveis adequados à distribuição urbana.
A distribuição primária em média tensão é realizada por meio de redes aéreas, que percorrem as vias públicas da cidade, alimentando transformadores de distribuição instalados em postes. Esses transformadores reduzem a tensão de 13,8 kV ou 34,5 kV para 220/127 V, que é a tensão fornecida aos consumidores residenciais e comerciais de pequeno porte.
Principais subestações e transformadores:
Em Uberaba, a Cemig mantém subestações de distribuição estratégicas, equipadas com transformadores de potência com capacidades típicas de 12,5 MVA a 25 MVA, que realizam a conversão de 138 kV para 13,8 kV. Essas subestações são fundamentais para garantir a confiabilidade e a qualidade do fornecimento de energia elétrica na região.
O sistema de distribuição em Uberaba atende uma demanda diversificada, que inclui consumidores residenciais, comerciais, industriais e rurais. A Cemig realiza investimentos contínuos para modernizar a rede e melhorar a continuidade do fornecimento, beneficiando a população de Uberaba e região.
Os transformadores de distribuição instalados ao longo da rede urbana são equipamentos de pequeno porte, geralmente montados em postes, com capacidades que variam entre 15 kVA e 75 kVA, dependendo da densidade de carga da áreaatendida. Esses equipamentos são responsáveis pela etapa final do processo de distribuição, entregando a energia elétrica aos consumidores em níveis de tensão seguros e adequados ao uso residencial.
CONCLUSÕES
O estudo do funcionamento da Usina Hidrelétrica de Itaipu permitiu uma compreensão aprofundada dos sistemas de potência, desde os princípios fundamentais de geração até os complexos sistemas de transmissão e distribuição de energia elétrica.
A Usina de Itaipu representa um marco da engenharia nacional e internacional, com seus 14.000 MW de potência instalada e produção anual que já superou a marca de 103 milhões de MWh. Sua operação binacional, com unidades geradoras em duas frequências distintas (50 Hz e 60 Hz), demonstra a complexidade técnica envolvida no aproveitamento dos recursos hídricos compartilhados entre Brasil e Paraguai.
O sistema de transmissão associado à usina, com suas linhas em corrente alternada de 765 kV e corrente contínua de ±600 kV, é um exemplo notável de inovação tecnológica, permitindo o transporte eficiente da energia por centenas de quilômetros com perdas reduzidas. A utilização da tecnologia HVDC, pioneira no Brasil, possibilitou a integração dos sistemas elétricos de dois países com frequências diferentes.
A análise do sistema de distribuição de energia em Uberaba – MG evidenciou a estrutura hierárquica do sistema elétrico, desde a subtransmissão em 138 kV até a distribuição secundária em 220/127 V. A atuação da Cemig como concessionária responsável pela distribuição garante o fornecimento de energia elétrica à população, com níveis de tensão adequados a cada tipo de consumidor.
Em síntese, este estudo permitiu correlacionar os conceitos teóricos de sistemas de potência com a realidade de um dos maiores empreendimentos hidrelétricos do mundo, demonstrando a importância do planejamento integrado da geração, transmissão e distribuição de energia elétrica para o desenvolvimento sustentável e a qualidade de vida da sociedade.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AZEVEDO, Celicina Borges. Metodologia científica ao alcance de todos. 2. ed. Barueri-SP: Manole, 2009.
BRASIL ESCOLA. Usina hidrelétrica: o que é, como funciona, tipos. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/o-principio-funcionamento-uma-usina-hidreletrica.htm. Acesso em: 28 jul. 2026.
CEMIG. ND-5.3 – Fornecimento de Energia Elétrica em Média Tensão – Rede de Distribuição Aérea ou Subterrânea. Belo Horizonte: Cemig, 2023.
FURNAS CENTRAIS ELÉTRICAS. Recorde de transmissão de energia. Disponível em: https://furnas.com.br/subsecao/439. Acesso em: 28 jul. 2026.
ITAIPU BINACIONAL. Principais características técnicas. Foz do Iguaçu: Itaipu Binacional. Disponível em: https://www.itaipu.gov.br. Acesso em: 28 jul. 2026.
PORTAL EDUCAÇÃO. O Crime de Plágio. Disponível em: https://www.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/direito/o-crime-de-plagio/50044. Acesso em: 11 jun. 2018.
WIKIPÉDIA. Distribuição de energia elétrica. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Distribuição_de_energia_elétrica. Acesso em: 28 jul. 2026.
WIKIPÉDIA. HVDC Itaipu. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/HVDC_Itaipu. Acesso em: 28 jul. 2026.
WIKIPÉDIA. Usina Hidrelétrica de Itaipu. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/wiki/Usina_Hidrelétrica_de_Itaipu. Acesso em: 28 jul. 2026.
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