ENGENHARIA NAVAL

O QUE FAZ E A PROXIMIDADE COM A ENGENHARIA MECÂNICA.

O engenheiro naval trabalha com a construção, reparo, dirige projetos, e trabalha no desenvolvimento de novas tecnologias para a exploração de mares, rios e oceanos. Para isso ele leva em consideração a utilização da embarcação, a quantidade de carga a ser transportado, o local em que o barco irá operar, controla o tráfego de embarcações e pode ainda atuar em prospecção e exploração de petróleo.

A engenharia naval antigamente era chamada de engenharia naval mecânica por ser muito parecida com a engenharia mecânica, as tarefas são similares pois o engenheiro naval projeta máquinas, motores e equipamentos mecânicos internos, mas o engenheiro naval é especializado no trato com transportes marítimos e fluviais, como navios, barcos e lanchas. O curso dura cinco anos e o aluno estuda instalações de máquinas marítimas, análise estrutural de navios e plataformas, instalações propulsoras, logística e transportes, entre outras disciplinas.

Figura 1: porta Aviões tem capacidade de carregar 85 aviões de guerra e 6.000 soldados [1]

Mercado de trabalho

No Brasil apesar de tantos rios e um litoral extenso a indústria naval é pouca desenvolvida, no entanto a tendência é que invista mais em transporte aquáticos por serem mais econômicos do que os rodoviários e menos poluente. O engenheiro naval pode atuar em empresas que fabricam equipamentos náuticos, em instituições ligadas à pesca e exploração de recursos marinhos, na construção de plataformas marítimas, como as da Petrobrás. Pela necessidade de exploração de petróleo e gás, e pela descoberta da camada pré-sal, fez se necessário o renascimento da indústria naval brasileira. Vários estaleiros que tinha fechado suas portas nas décadas de 80 e 90 voltaram a funcionar. O que fez com que a demanda, nos últimos anos, por profissionais qualificados em especial aos engenheiros crescesse vertiginosamente.

ENGENHARIA NAVAL NO BRASIL

Evolução histórica

A indústria da construção naval é muito antiga no Brasil, vindos dos tempos coloniais com influência dos portugueses que eram os melhores construtores navais do mundo. Quando descobriram o Brasil, eles perceberam as vantagens de construir navios aqui aproveitando a quantidade e a qualidade das madeiras brasileiras. Muitos estaleiros foram fundados em vários pontos do nosso litoral com destaque ao Arsenal de Marinha da Bahia, em Salvador, fundados por Thomé de Souza e que construiu os maiores navios de guerra que existiam, as grandes naus. Porém o ensino da engenharia no Brasil tem origem em 1699 quando o rei D. Pedro II ordena a criação de aulas de fortificação no Rio de Janeiro, Salvador e em Recife.

Em meados da década de 80 foram descobertos muitos desvios de verbas na fabricação destes navios e os incentivos estatais foram cortados e a produção naval entrou em crise até a década de 90, tendo como consequência dessa crise a falência de grandes estaleiros.

Dificuldades encontradas e como esta atualmente

A dificuldade dessa engenharia no Brasil sempre foi à falta de investimentos nessa área o qual teve uma grande evolução no governo de Juscelino Kubistchek. No ponto máximo de aquecimento da indústria naval, o Brasil chegou a ocupar o segundo lugar em produção naval no mundo. Em 1979, chegamos a construir 50 navios, totalizando 1.394.980 t, sendo nove navios para exportação; a indústria tinha nesse ano quase 40.000 empregados diretos.

Figura 3: volume de produção do Brasil

Atualmente a frota nacional é pequena, embora exista uma necessidade de aquisição de novas embarcações para atender a demanda de transporte de cargas, mas com o desenvolvimento do país, da Petrobrás, e com a descoberta de novos pontos de extração de petróleo, a indústria naval esta reerguendo e alguns estaleiros já estão sendo reabertos. Hoje o Brasil passou de um simples construtor de navios padronizados em estaleiros com pouca ou nenhuma tecnologia nacional para a grande potência oceânica, especialmente na área petrolífera que exigem cada vez mais profissionais preparados. Esse avanço já apresentou bons resultados e propiciou uma façanha, a construção de um navio caseiro de 8.250 t, com tanques de aço inoxidável, para o transporte de gases em temperaturas de até - 104 ºC.

Desafios

O grande desafio da indústria naval no Brasil é a exploração de petróleo no pré-sal. Abaixo está alguns desafios para os engenheiros:

Ø Os cabos de ancoragem precisam ter 2,5 Km de comprimento e não poderá ser de aço, pois seu peso poderá afundar a plataforma.

Ø Resistência dos materiais em grandes pressões e na presença do dióxido de enxofre o qual corroem os materiais.

Ø O controle do fluxo de extração é mais difícil e pode ocorrer o depósito de parafinas nas tubulações de produção e de transporte.

Ø Helicópteros têm dificuldade para percorrer grandes distâncias, isso exige bases intermediárias para pouso e reabastecimento em alto-mar

Ø Dificuldades em manter a estabilidade da plataforma em grandes profundidades de água.

Esse último desafio está sendo estudado pelos estudantes de engenharia naval da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), e foi desenvolvida uma tecnologia chamada de “Aletas Supressoras de Movimento Induzido por Vórtices”, ela reduz o balanço das plataformas flutuantes monocolunas ancoradas em alto mar, diminuindo o risco de acidentes e propiciando a exploração de petróleo no pré-sal.

Figura 3: plataforma de petróleo da Petrobrás [3]

Cidades flutuantes e o meio ambiente.

Quando as alterações climáticas produzirem alguns dos seus efeitos negativos, como a subida do nível do mar em mais de um metro as pessoas tem que estar preparadas, e uma das alternativas para os refugiados são a cidades flutuantes, essa alternativa foi projetado pelo arquiteto belga Vincent Callebaut, é o “Lilypad”, uma cidade flutuante completamente auto-suficiente e que receberia até 50 mil habitantes.

Esse conceito de cidade será um desafio para os engenheiros navais, pois tem que tornar o projeto viável e sem risco nenhum á vida humana, mas com o avanço da tecnologia esse sonho vai se tornando mais real, atualmente já existem navios considerados verdadeiras cidades flutuantes. O Oasis of the Seas é o maior navio de passageiros do mundo tem uma capacidade para 6.300 passageiros e 2.160 tripulantes e conta com 16 andares ao longo de 65 metros de altura e os seus passageiros desfrutam de todas as comodidades que a civilização lhes pode oferecer: jardins, lojas, quadras e piscinas.

Figura 4: maior navio de passageiros do mundo tem uma capacidade para 6.300 passageiros e 2.160 tripulantes e conta com 16 andares ao longo de 65 metros de altura. [4]

Bibliografia

SOARES, Natalício. Guia de Profissões. Curitiba, Bolsa Nacional do Livro, p. 155.

http://obviousmag.org/archives/2009/12/oasis_of_the_seas.html

http://www.algosobre.com.br/guia-de-profissoes/engenharia-naval.html

http://www.infoescola.com/profissoes/engenheiro-naval/

http://www.algosobre.com.br/guia-de-profissoes/engenharia-naval.html

http://www1.folha.uol.com.br/folha/dinheiro/ult91u617399.shtml

http://www.oceanica.ufrj.br/modules/news/article.php?storyid=69

http://www.caisdoporto.com/v2/listagem-materias-detalhe.php?id=28&idMateria=334

http://canttim.com/maquinas/seria-as-cidades-flutuantes-a-resposta-humana-contra-as-enchentes/

[1]http://noticias.r7.com/internacional/noticias/basta-um-porta-avioes-para-invadir-um-pais-20090926.html

[2] http://quilha.blogspot.com/

[3]http://www.infoescola.com/geografia/petrobras-e-o-petroleo-no-brasil

[4]http://obviousmag.org/archives/2009/12/oasis_of_the_seas.html

Componentes

¨ Andersson Sousa Ribeiro 11/0148843

¨ Marcos Santos Brandão 11/0131274

¨ Matheus Veras Sales 11/0133153

¨ Thiago Santos de Lima 11/0142080

¨ Micael Ferreira Fernandes 11/0133366

DESENVOLVIMENTO E APLICAÇÃO DE NOVOS MATERIAIS

INTRODUÇÃO

Os materiais são a base de qualquer civilização. É somente com a disponibilidade deles que se é possível o desenvolvimento de novas tecnologias, fundamentais para a evolução humana.

Mas o que são esses “novos materiais”? Apesar do nome, não chamamos assim somente os “materiais novos”, aqueles que não conhecíamos antes mas passamos a conhecer recentemente. Entram nessa categoria também os materiais antigos, tradicionais, mas que agora são produzidos com um conhecimento tecnológico muito maior.

Apoiados pela ciência e pela engenharia, suas propriedades resultantes são muito melhores do que aquelas presentes no material tradicional, tendo em vista que existe um maior controle sobre o produto, com um grau de pureza químico e estrutural muito maior, e isso tudo a um preço bem inferior. O que hoje caracteriza o termo "novos materiais" não é o fato de serem novos, mas o fato de que são materiais fabricados com alto conteúdo tecnológico.

O aspecto a destacar aqui é que essas novas propriedades adquiridas pelos materiais viabilizam novas aplicações e utilizações, criando usos que até hoje não eram possíveis, ora por não haver material suficiente, ora por falta de material adequado. Com a viabilização dessas aplicações, criou-se um ambiente propício ao estudo e criação de novas tecnologias, gerando um efeito em cadeia de desenvolvimento, com resultados visíveis em diversos setores da indústria moderna.

HISTÓRICO

A evolução da raça humana ao longo do tempo sempre esteve ligada ao processo de desenvolvimento e estudo de novos materiais. O conhecimento adquirido por esses estudos é, ainda hoje, base fundamental para o crescimento e sobrevivência do homem, constituindo-se em algo dinâmico e incessável, com novas descobertas a cada dia.

A aplicação de materiais é tão importante, que ainda hoje designamos civilizações antigas de acordo com o domínio que essas possuíam sobre seus recursos. Na Idade da Pedra as principais ferramentas eram martelos e machados, feitos principalmente a partir de ossos, madeira e pedra.

Ao obter-se domínio sobre o fogo, começou a moldar a natureza conforme suas necessidades, extraindo energia dos materiais e aprimorando suas técnicas de criação de ferramentas. Desenvolveu a cerâmica, e com isso iniciou a construção de potes e vasos que ajudavam na estocagem e transporte de alimentos. Com a Idade dos Metais consolidou seu domínio sobre a natureza.

Agora não mais dependia do meio para sobreviver: podia alterá-lo conforme sua necessidade. Nesse momento aparecem os primeiros centros urbanos e com eles a busca por novos conhecimentos começa, levando o homem a procura de novos materiais.

Imagem 1: Evolução do número cumulativo de elementos químicos descobertos nos últimos dois milênios.

O gráfico acima mostra que o desenvolvimento da ciência proporciona um conhecimento de novos materiais e seus elementos.

Com a descoberta do microscópio foi possível o estudo mais sistemático dos materiais e, assim, tomando domínio dos materiais e seus processos de fabricação e transformação, dar origem à Ciência dos Materiais e à Engenharia dos Materiais.

Hoje o homem convive diariamente com milhares de materiais diferentes, os quais a maioria não são conhecidos por grande parte da população. Para se fazer um estudo sobre os materiais separamos estes em: os metais, as cerâmicas, os polímeros, os semicondutores e os compósitos.

ESTADO ATUAL E NOVAS PERSPECTIVAS

Atualmente, o desenvolvimento de novos materiais está voltado para a obtenção de produtos cada vez mais resistentes, econômicos e menos poluentes. Este processo é facilmente notado quando olhamos para a enorme diversidade de materiais criados e desenvolvidos no século XXI, que dentre outros atributos, buscaram obter o melhor balanço entre qualidade e custo de produção.

Para exemplificar esse estado de desenvolvimento, listamos alguns casos onde cientistas se superaram para obter seu produto final com uma melhor relação “custo/benefício”:

Espuma Perfeita

A espuma perfeita, ou espuma de Weaire-Phelan, nada mais é que uma espuma com uma estrutura de oito poliedros, seis com 14 faces, e dois com 12, todas as faces hexágonos ou pentágonos imperfeitos, também ligeiramente curvas.

Na Universidade de Trento, Itália, um pesquisador descobriu que o que impedia de se construir a espuma perfeita era, na verdade, o recipiente usado na fabricação, pois durante anos se achou que era impossível a realização de tal façanha, pois, por se tratar de uma substância de geometria complexa, os recipientes normais, com paredes planas, não são favoráveis a essa confecção, mas com a ajuda de outros cientistas e um matemático eles conseguiram calcular um recipiente ideal para a idealização da espuma.

Pronta a forma, foi só adicionar as bolhas de sabão para que seis camadas de cerca de 1.500 bolhas se ordenassem naturalmente de acordo com a estrutura da espuma perfeita de Weaire-Phelan.

Imagem 2: A espuma de Weaire-Phelan é a espuma perfeita, agora construída na prática pela primeira vez. [Imagem: Ruggero Gabbrielli]

Apesar de parecer pouco útil a espuma perfeita pode ser amplamente utilizada para absorver impactos (em sistemas de amortecedores, fundações de prédios para evitar destruições em terremotos), ou até mesmo para isolamento acústico.

Ossos Artificiais Feitos em Impressora 3D

Cientistas, utilizando uma impressora 3D, produziram ossos artificiais. O material não é exatamente um osso, mas possui quase todas as características mecânicas de um osso humano. O material é impresso e colocado junto com uma cultura de células ósseas, transformando-se em um verdadeiro osso artificial. O material não foi testado em seres humanos, mas médicos afirmam que em pouco tempo, poderão encomendar ossos de tamanhos e formatos que quiserem.

Imagem 3: Ossos impressos [Imagem:WSU]

Também poderão carregar medicamentos para tratar a osteoporose. Alguns médicos e cirurgiões acreditam que entre 10 e 20 anos, possam empregar a técnica para corrigir desde mandíbulas a espinhas dorsais, e também poderão carregar medicamentos para tratar a osteoporose.

Material Mais Leve Do Mundo

Mesmo sendo composto por metais, a mais nova descoberta no ramo de materiais, é considerada um aerogel (material sólido mesoporoso extremamente leve derivado de um gel). O novo material foi construído com uma liga de níquel e, ainda assim, pesa menos do que uma pena. Com 0,9 miligrama por centímetro cúbico, ele é 10% menos denso do que o menos denso dos aerogéis.

Outro resultado surpreendente é que esse aerogel metálico mantém a rigidez, resistência, capacidade de absorção de energia e condutividade da liga metálica maciça. E tudo isto com a vantagem de não ser quebradiço como a liga original: ele pode ser comprimido a até 50% do seu volume e retornar ao seu estado original sem perda de suas características.

Imagem 4: A estrutura metálica é feita de vigas ocas, tão leve que não consegue amassar um delicado dente-de-leão. [Imagem: Dan Little/HRL Laboratories]

Materiais como os aerogéis e o mais novo “aerogel metálico” são muito importantes para o desenvolvimento das engenharias, principalmente a mecânica, pois materiais cada vez menos densos são necessários na fabricação de automóveis, navios, aviões, e principalmente aeronaves aeroespaciais. Com o advento de novos materiais como esse e sua crescente utilização no mercado estão sendo gerados mais economia e praticidade nas inovações tecnológicas.

A ENGENHARIA E OS NOVOS MATERIAIS

Nota-se que o avanço das inovações tecnológicas é de grande importância para esse ramo, tornando cada vez mais eficiente o processo de fabricação com utilização de máquinas. Como exemplo de inovações relacionadas à mecânica, podemos citar como exemplo os materiais duros anti-desgaste e anti-corrosão, como a broca de diamante, que pode parecer algo inviável pelo seu preço, mas como o diamante possui uma resistência muito grande. O custo na manutenção da broca acaba se tornando muito baixo, fazendo com que esse tipo de equipamento já não seja mas tão inviável.

Outro exemplo de inovação relacionada à mecânica, são os polímeros desenvolvidos como camadas anti-corrosão em plantas petroquímicas e materiais de alta dureza baseados em carbetos e nitretos, para a indústria de conformação mecânica.

CONCLUSÃO

A pesquisa para o desenvolvimento de novos materiais é algo que será sempre constante e terá sempre seu espaço no mercado, pois é ela que dita os rumos da evolução da humanidade, e num mundo dinâmico em que vivemos, adquire fundamental importância para o melhor conforto do homem.

Podemos então, a partir de todo o tema estudado, concluir que o desenvolvimento das ciências, das engenharias e, mais especificamente, da Engenharia Mecânica depende diretamente do advento e desenvolvimento de novos materiais e da sua devida aplicação nas novas tecnologias, contribuindo também com a modernização das antigas técnicas que ainda hoje exercem papel fundamental na indústria como um todo.

REFERÊNCIAS

[1] ARAÚJO,M. Desenvolvimento de novos materiais e novos produtos na indústria automobilística. 12f. Mestre em Engenharia de Produção na COPPE/UFRJ, Cidade Universitária, Ilha do Fundão, Rio de Janeiro, RJ Disponível em: http://www.abepro.org.br/biblioteca/ENEGEP1999_A0164.PDF
[2] A IMPORTÂNCIA DOS NOVOS MATERIAIS NO DESENVOLVIMENTO INDUSTRIAL, disponível em: http://revistas.fee.tche.br/index.php/indicadores/article/viewFile/405/637. Acesso em: 07/12/2011
[3] INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Ossos artificiais são feitos em impressora 3D. Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=ossos-artificiais-impressora-3d&id=010160111206. Acessado em: 07/12/2011
[4] NATURE. Cientistas constroem a espuma perfeita. Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=espuma-perfeita&id=010160111130. Acessado em: 07/12/2011
[5] ULTRALIGHT METALIC MICROLATTICES. Material mais leve do mundo: metal com 99,99% de ar. Disponível em: http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=material-mais-leve-do-mundo&id=020160111119. Acessado em: 07/12/2011
[5] Fernando, A. MATERIAIS DE ENGENHARIA. Microestrutura e Propriedades. Editora Hemus.
[6] MICROELETRÔNICA. Novos materiais e processos. Disponível em: http://www.lsitec.org.br/pdf/portifolio/microeletronica/lamina_01_verso.pdf . Acessado em: 11/12/2011

AUTORES

O presente artigo foi elaborado no âmbito da disciplina "Introdução a Engenharia Mecânica" da Universidade de Brasília, pelos seguintes alunos:

Gustavo Pereira Cunha 11/0148801
Enderson Jalhiel Silva 11/0115783

Rafael Avelar 11/0136811

João Victor Raulino 11/0124499

FONTES ALTERNATIVAS DE ENERGIA

INTRODUÇÃO

O aumento no consumo de combustíveis fósseis e consequente dependência da indústria trouxeram a tona os riscos da dependência de fontes esgotáveis de energia, em uma sociedade em que a demanda energética só cresce. Com o início da discussão sobre métodos de obtenção de energia menos agressivos ao meio ambiente e a necessidade de haver independência de fontes limitadas de energia, intensificou-se a procura por fontes de energias alternativas.
Em vista desta nova situação energética global surgem a abertura para campos de pesquisa e aplicação para profissionais com instrução qualificada às áreas emergentes. O profissional da área da engenharia mecânica atua no desenvolvimento de novas formas de conversão de energia, além de planejamento e gestão de sistemas energéticos alternativos. Sua atuação está diretamente envolvida com a atuação do engenheiro elétrico que atua também nos estudos de geração e planejamento, além da transmissão e distribuição de energia elétrica.


PERSPECTIVAS PARA O PROFISSIONAL DE ENGENHÁRIA

O mercado de energias alternativas para o profissional brasileiro se mostra promissor com estimativas para alcançar até 40% da matriz energética do país, enquanto a média mundial não chega a 14%. No entanto, 90% da energia elétrica do país é gerada em grandes usinas hidrelétricas apesar de seus grandes danos ambientais.
Em âmbito mundial, estimativas do uso de energia indicam que a demanda de energia, em meados do século XXI, pode ultrapassar consideravelmente a energia fornecida por fontes convencionais. O déficit em energia se torna maior depois do esgotamento dos combustíveis fósseis, que deve se dar nos próximos 100 anos.
O cenário de referência da World Energy Outlook (WEO 2000) projeta que a demanda por energia alternativa renovável crescerá 2,3% ao ano, ao longo das duas próximas décadas, portanto, acima do crescimento médio da demanda total de energia. Excetuando-se a hidroelétrica, a demanda total crescerá em torno de 2,8% ao ano. Entretanto, esta projeção não prevê intervenções de externalidades no mercado, como políticas públicas ou pressões sociais.

Figura 1 – Gráfico demonstrativo de carência de potência energética em função dos anos futuros [1]

Dentre as diversas possibilidades de exploração e desenvolvimento para a produção de energia, ganham foco e interesse aquelas dignas de maior eficiência e menor custo, tais tipos energéticos recebem maiores privilégios nas áreas de pesquisa e maior atuação e aproveitamento.


ENERGÍA SOLAR TÉRMICA

O aproveitamento da energia do sol é uma das formas de energia alternativa mais antiga. No Brasil, a quantidade de sol abundante durante quase todo o ano estimula o uso deste recurso. O que explica o fato da energia solar se encontrar como sendo a fonte alternativa de energia mais pesquisada por pesquisadores brasileiros da área da engenharia mecânica.

Existem duas formas de utilizar a energia solar: ativa e passiva. O método ativo se baseia em transformar os raios solares em outras formas de energia térmica ou elétrica, enquanto o passivo é utilizado para o aquecimento de diversas estruturas, através de concepções e estratégias construtivas. Para todas as formas de utilização é necessário um sistema de captação e coleta de raios solares que deverão ser convertidos em calor.                                                                  

Figura 2 – Sistema de captação solar de usina solar térmica [2]

O calor recolhido nos coletores pode destinar-se a satisfazer numerosas necessidade, desde a obtenção de água quente para o consumo doméstico ou industrial, o aquecimento de casas, escolas, fábricas, até a climatização de piscinas.
Outra das mais promissoras aplicações do calor solar será a refrigeração durante as épocas mais quentes, precisamente quando há mais insolação. De fato, para obter um resfriamento é necessário um "foco quente", o qual pode perfeitamente ter sua origem em um coletor solar. Em países árabes já funcionam condicionadores de ar que utilizam eficazmente a energia solar.
Aplicações agrícolas são muito amplas. Plantas de purificação ou dessalinização de água , secadores e estufas podem funcionar com uma grande economia de energia, ou mesmo sem nenhum consumo de energia.


ENERGÍA GEOTÉRMICA

A energia geotérmica consiste no aproveitamento do calor terrestre para geração de energia. Abaixo da crosta terrestre existe uma rocha líquida, o magma. A crosta terrestre flutua nesse magma, que por vezes atinge a superfície através de um vulcão ou de uma fenda. A fim de simular uma fenda são feitos furos na crosta terrestre que chegam até o magma, em alguns casos são encontrados reservatórios de água subterrânea e a partir destes se aproveita o vapor resultante para movimentar as turbinas do gerador. Em outros casos não é possível encontrar aqüíferos, nestes casos é possível injetar água sob alta pressão a fim de gerar vapores. Estes são drenados até a superfície por meio de tubos e canos apropriados. Através desses tubos o vapor é conduzido até a central elétrica geotérmica. Tal como uma central elétrica normal, o vapor faz girar as lâminas da turbina como uma ventoinha. A energia mecânica da turbina é transformada em energia elétrica através de um gerador.

Figura 3 – Usina geotérmica por injeção [3]

Figura 4 – Usina geotérmica por aqüífero [4]

Embora o aproveitamento do vapor se dê de maneira fácil, todo o fluxo de água geotérmico contém gases dissolvidos, sendo que estes gases são enviados para a central geotérmica juntamente com o vapor de água. A natureza corrosiva, e as propriedades nocivas do ácido sulfídrico (H2S) levam a rápida degradação dos tubos por onde passa o vapor e inclusive das turbinas e outros equipamentos essenciais para a captação do vapor. Por apresentar um enorme potencial energético há uma grande frente de pesquisa, principalmente na Europa, para corrigir problemas e providenciar novas idéias e soluções. Dos projetos para aumento na eficiência do processo há o desenvolvimento de uma broca que trabalha aplicando um grande fluxo de calor contra a rocha sendo capaz de fundir a rocha ao tempo em que atravessa a crosta, acelerando o processo de perfuração e impermeabilizando o furo criado. A rocha se torna impermeável e altamente resistente a corrosão gerada pelos gases e pressão do vapor. O processo barateia o custo de perfuração e torna desnecessário o uso de tubulações para revestimento do furo.


ENERGÍA EÓLICA

Desde a era moderna que a capacidade de utilizar os vento como energia já havia sido notada, moinhos de farinha eram construídos com cata-ventos no topo para se aproveitar o potencial energético do vento como energia mecânica, porém a conversão do potencial eólico em energia elétrica é um pouco mais recente. No final do século XIX quando o uso da energia elétrica começou a crescer rapidamente no planeta, as primeiras turbinas eólicas foram aplicadas na conversão da energia dos ventos diretamente em energia elétrica. Entretanto, foi a partir de experiências de estímulo ao mercado realizado na Califórnia na década de 1980 e na Dinamarca e Alemanha na década de 1990 que o aproveitamento da energia eólica como alternativa de geração de energia elétrica atingiu escala d0e contribuição mais significativa ao sistema elétrico, em termos de geração, eficiência e competitividade.
Uma turbina eólica capta uma parte da energia cinética do vento que passa através da área varrida pelo rotor e a transforma em energia mecânica de rotação. O eixo do rotor acionando o gerador elétrico transforma uma parte desta energia mecânica de rotação em energia elétrica. O planejamento e manutenção de aparatos como esses são de responsabilidade de profissionais da área de engenharia mecânica.

O principal problema ambiental inicial, tal como o choque de pássaros nas pás, praticamente desapareceu com as turbinas de grande porte, com menores velocidades angulares dos rotores. Por ser uma fonte de energia quase inofensiva ao meio ambiente, os estudos de impacto ambiental são bem simplificados e mais rápidos, que os requeridos por fontes tradicionais de geração de energia elétrica.Os especialistas explicam que no Brasil há ventos favoráveis para a ampliação dos instrumentos eólicos, isto é, ventos com velocidade média de 6 m/s ou superior. Mesmo assim o potencial nacional para a energia eólica é muito limitado, devido a ocupação das regiões favoráveis a ventos fortes, por outras construções, a implantação de turbinas eólicas se torna de pequeno impacto no quadro geral do país.

Figura 5 – Mapa de potencial eólico do Brasil em 1998 segundo COPEL [5]

BIOMASSA

A biomassa é definida como “a fração biodegradável de produtos e resíduos da agricultura incluindo substâncias vegetais e animais, da floresta e das indústrias conexas, bem como a fração biodegradável dos resíduos industriais e urbanos”. Como por exemplo: biodiesel, etanol, metanol e o gás metano.
Além da produção de álcool, queima em fornos, caldeiras e outros usos não-comerciais, a biomassa apresenta grande potencial no setor de geração de energia elétrica. No entanto, devido à alta quantidade de recursos naturais necessários para a geração de energia em grandes escalas, o espaço ocupado na geração de tais recursos acaba sendo muito grande, por conta do volume ocupado pelas plantações. Dessa forma poucos países dispõem de condições de ampliar a área de agricultura energética, sem comprometer outros usos da terra, como alimentação, lazer, moradia, vias de transporte, reservas de proteção ambiental, etc. Já no Brasil, a imensa superfície do território nacional, quase toda localizada em regiões tropicais e chuvosas, oferece excelentes condições para a produção e o uso energético da biomassa em larga escala.
Uma das principais vantagens da biomassa é que, embora de eficiência reduzida, seu aproveitamento pode ser feito diretamente, por intermédio da combustão em fornos, caldeiras, etc. Para aumentar a eficiência do processo e reduzir impactos socioambientais, tem-se desenvolvido e aperfeiçoado tecnologias de conversão mais eficientes, como a gaseificação e a pirólise, também sendo comum a co-geração em sistemas que utilizam a biomassa como fonte energética.
A biomassa aparenta ser a maior e a mais sustentável fonte de energia alternativa renovável, sendo suas expectativas e números, referentes as possibilidades e aplicações futuras.


CÉLULAS COMBUSTÍVEIS

As palavras 'células combustíveis' ganharam maior importância ao longo dos anos, embora esta tecnologia ainda não esteja bem estabelecida e tampouco já tenha um mercado garantido, a tecnologia despertou interesse e curiosidade por seus conceitos simples.
Energia fácil e barata, sem gerar poluição, capaz de movimentar veículos e produzir eletricidade para uso comercial e residencial. A célula a combustível se baseia no uso de hidrogênio como combustível para se obter energia em grande quantidade, além disso, o produto da queima do hidrogênio é a água, que não polui de forma alguma. Embora o conhecimento do princípio de funcionamento da célula a combustível seja bastante antigo, o entendimento de como ela realmente funciona é relativamente recente. Enquanto uma bateria comum leva o seu combustível e o seu comburente no interior, na célula a combustível há um gás combustível, como o hidrogênio e um comburente, oxigênio. Estes são bombeados para o interior da célula e a combinação de ambos com os eletrodos especiais resultam em eletricidade, que pode ser usada para alimentar um circuito externo. As vantagens desse sistema são inúmeras, mas a principal está na possibilidade do fornecimento de energia na forma constante e ilimitada.


REFERÊNCIAS:

Imagens:
[1]-http://www.revistaanalytica.com.br/ed_anteriores/32/Art05.pdf
[2]-http://www.gstriatum.com/energiasolar/blog/imagenes/energia-solar-termica.jpg
[3]-http://www.passeiweb.com/saiba_mais/voce_sabia/imagens/energia_eolica_brasil.gif
[4]-http://www.grupoescolar.com/a/b/09E5E.jpeg
[5]-https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjwvVo3oWdnXKFMJRM1ZGIm-eakVkfAppCWA5hU6rgFEwBqUcdKS0W2DPOE83zAPvbzw8vFrxiKwZQr3L8wxVcUXtAWR4fzB3BCkodgi_w691xCoblF_PfrInoPmFe4AtHSe8aPx5ooK2M/s1600/energia+geot%C3%A9rmica.gif

Energía Solar Térmica:
-http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/esolar/esolar.html
-http://www.cartacapital.com.br/carta-verde/a-expansao-da-energia-termica-solar/

Energía Geotérmica:
-http://www.explicatorium.com/TEMAS-Energia-geotermica.php
-http://www.fcmc.es.gov.br/download/energia_geotermica.pdf

Energía Eólica:
-http://catalogo.weg.com.br/files/wegnet/WEG-geracao-de-energia-eolica-tecnologias-atuais-e-futuras-artigo-tecnico-portugues-br.pdf
-http://www.aerotower.x10hosting.com/aerotower/eer/Introdu%E7%E3o%20%E0%20Energia%20E%F3lica,%20Rui%20Castro%20IST.pdf

Biomassa
-http://www.biodieselbr.com/energia/alternativa/energia-renovavel.htm

Célula Combustível
-http://www.scielo.br/pdf/qn/v23n4/2655.pdf


AUTORES:

O presente artigo foi elaborado no âmbito da disciplina "ENM 168980 Introdução a Engenharia Mecânica" da Universidade de Brasília, pelos seguintes alunos.

• Lucas Andres Madsen Pinke, 11/0148894
• Matheus Augusto Correia, 11/0132785
• Filipe Eduardo Maglio Colus, 11/0148304
• Leonardo Macedo, 11/0149998
• Pedro Nascimento Silveira, 11/0136268

EDIFICAÇÕES SUSTENTÁVEIS

1. Introdução

Os novos projetos e edificações devem considerar os princípios da sustentabilidade. A construção de edifícios, para diversos fins, assim como de obras de infraestrutura, consomem energia desde a extração da matéria-prima à demolição do mesmo. Entre os mais evidentes e graves impactos socioambientais produzidos por edificações devido à sua intensa transformação do meio natural, encontram-se a contaminação e a formação de um clima urbano específico e, como conseqüência, a perda da qualidade de vida dos habitantes da cidade.

O cuidado com a orientação quanto à insolação, o bom aproveitamento de recursos como ventilação natural e o sombreamento de fachadas, assim como a especificação criteriosa de materiais são algumas das soluções que, quando inseridas dentro de um contexto global de um projeto, podem contribuir para garantir boas condições de climatização a um edifício. Prover conforto térmico ao usuário para que ele possa desempenhar plenamente suas atividades é uma condição inerente à boa arquitetura, independente do tipo de construção ou do local onde se situa. Hoje, no entanto, a necessidade crescente de reduzir o consumo de energia nas edificações acrescentou mais um desafio a ser superado para o pleno atendimento dessa demanda.

Histórico

Quando o ser humano ainda era nômade e caçava um rio podia representar desafios, às vezes, uma ameaça para aqueles que decidiam atravessá-lo, mas também eram lugares mais férteis, onde o alimento abundava. Uma caverna poderia esconder animais perigosos aos seres humanos, mas eram excelentes abrigos contra temporais e nevascas.e coletava apenas aquilo que era necessário para sobreviver e reproduzir, os espaços naturais serviram de refúgio servindo de sustento e proteção.

Quando começou a se fixar no território e cultivar, o ser humano sentiu a necessidade de criar o teto que lhe protegesse das intempéries. Com o desenvolvimento das técnicas, os elementos e recursos naturais de cada lugar foram absorvidos na medida mais eficaz para o abrigo.

Na Babilônia foi desenvolvido o mais antigo conjunto de leis que se tem notícia. Os códigos de Hamurabi, como são conhecidos, permitem reconstituirmos como eram os costumes na época e algumas dessas leis descrevem severas punições aqueles que prejudicassem o sistema de captação e distribuição de água.

No antigo Egito, as construções mantinham a distância necessária do rio Nilo, sabendo que seu regime possuía períodos de cheia e vazão bem definidas, aproveitavam o fundo das construções para o plantio, pois o rio quando enchia trazia nutrientes e quando vazava servia para fertilizar o solo para a agricultura.

Os Iglus, bem como as edificações mais primitivas, são uma forma bem interessante de demonstrar o aproveitamento do meio a favor do abrigo. Mesmo com as condições extremas de baixa temperatura, este abrigo de gelo se mostra extremamente eficaz.

Os moinhos também são ótimos exemplos de como as construções podem usufruir da natureza sustentavelmente. Tanto os de vento quanto os de água têm a função de utilizar uma força natural para moerem cereais e grãos. Na Holanda, por sua vez, os moinhos de vento foram utilizados para bombear a água da chuva para o mar, evitando que as terras alagassem.

Em 1973, os países exportadores de petróleo elevaram consideravelmente os preços do produto, pondo assim em xeque os padrões de consumo da maioria dos costumes ocidentais. Surgem debates sobre novas opções a serem alcançadas devido à enorme preocupação sobre a dependência desta commodity.

O mundo observava e preparava-se para repensar os modelos econômicos, padrões de consumo, estilo e modo de vida levados até então. Percebeu-se que a grande maioria da energia gerada era consumida nas cidades, que abasteciam suas edificações de uma forma voraz.

O relatório Brundtland em 1987, berço do conceito de desenvolvimento sustentável, lançou as bases de novos paradigmas para a humanidade. Para as construções, as discussões sobre eficiência energética abriram novos horizontes para uma arquitetura mais ponderável e ambientalmente mais correta.

Seguiu-se, nos anos e décadas que se passaram, a necessidade de se repensar não somente questões energéticas de um edifício, mas padrões adequados de consumo de água, resíduos, climatização, e hoje a bola da vez são as emissões de carbono.

Conceitos e LEED

Em 1987, com o relatório Brundtland (O Nosso futuro comum) foi concebido o conceito de desenvolvimento sustentável que prega uma interação do homem com o meio, utilizando os elementos e recursos naturais disponíveis, preservando o planeta para as gerações futuras, baseado nas soluções socialmente justas, economicamente viáveis e ecologicamente corretas.

“Utilizar os recursos disponíveis no presente sem esgotá-los e comprometer o meio ambiente das gerações futuras” (Relatório Bruntland – 1987)

Algumas diretrizes a considerar para uma construção sustentável.

· Pensar em longo prazo o planejamento da obra

· Eficiência energética

· Uso adequado da água e reaproveitamento

· Uso de técnicas passivas das condições e dos recursos naturais

· Uso de materiais e técnicas ambientalmente corretas

· Gestão dos resíduos sólidos. Reciclar, reutilizar e reduzir

· Conforto e qualidade interna dos ambientes

· Permeabilidade do solo

· Integrar transporte de massa e ou alternativos ao contexto do projeto.

Mas é importante ressaltar que não existe um molde fixo de edifício sustentável devido ao grande numero de diretrizes que podem ser avaliadas. É necessário analisar como o edifício interage com o meio em que está incluso. Como há diferentes climas, regiões e meios com varias características diferentes, então há varias possibilidades de construções sustentáveis.

Um edifício que pode ser considerável sustentável em uma metrópole em uma região temperada pode não ter o mesmo efeito se ele for inserido em uma região pouco habitada com clima seco ou com regiões que tem baixas temperaturas.

A partir desses conceitos a consultora USGBC(U. S. Green Building Council) criou o LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) que é uma certificação para edifícios sustentáveis. O seu principal objetivo é a incorporação de técnicas e ações benéficas ao ambiente socioambiental. A avaliação é apenas feitas após a conclusão dos edificios

No Brasil esse certificado foi implantado pela ONG GBC Brasil (Green Building Council Brasil) desde 2008 que é responsável pela adaptação, incorporação dos critérios para a realidade brasileira e avaliação das necessidades de cada edifício.

As classificações variam entre:

· Certificado: 26-32 pontos

· Prata: 33-38 pontos

· Ouro: 39-51 pontos

· Platina: 52-69 pontos

As pontuações do LEED são divididas nos seguintes grupos:

· Sustentabilidade da localização

· Eficiência no uso da água

· Eficiência energética e os cuidados com as emissões para a atmosfera.

· Materials & Resources – otimização dos materiais e recursos naturais a serem utilizados na construção e operação da edificação.

· Qualidade dos ambientes internos da edificação

· Inovações empregadas no projeto da edificação

Técnicas em edificações sustentáveis

Algumas técnicas são empregadas nas edificações sustentáveis visando melhorar o desempenho dos edifícios, a fim de melhorar a eficiência energia e reduzir a emissão de resíduos ao ambiente, dentre elas podemos citar:

· Implantação de sensores de presença e luminosidade:

A implantação desse recurso visa impedir que lâmpadas fiquem acesas em ambientes que estejam recebem iluminação natural, ou em ambientes em que não ajam movimento.

· Energia solar:

A energia solar pode ser aproveitada através de células fotovoltaicas para a alimentação de alguns sistemas dos edifícios. Outro emprego proveitoso dessa forma de energia é o aquecimento da água, que armazenada em um boiler pode ser usada em conjunto com água fria, para um melhor conforto de temperatura.

· Captação de água de chuvas e água cinzenta:

A água cinzenta é aquela proveniente de máquinas de lavar, pias e chuveiros. Essa água pode ser utilizada para a irrigação de áreas verdes.

A água proveniente das chuvas pode ser armazena para realizar a limpeza de áreas externas e irrigação de jardins.

· Coberturas verdes:

Um teto verde é uma excelente forma de se proteger acústica e termicamente uma cobertura. Além disso, esta técnica faz com que a poeira em aspersão no ar seja retida e acabam filtrando a mesma.

As coberturas ainda ajudam a filtrar a água que vem da chuva, auxiliando no reuso desta.

· Revestimento especial:

Revestir a construção com matérias isolantes térmicos auxiliam no controle térmico dentro das edificações, o que diminui o consumo energético.

Referências

ALMEIDA, H. S. Análise do conforto térmico de edifícios utilizando as abordagens

analítica e adaptativa. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Institudo Superior

Técnico – Universidade de Lisboa. Lisboa, 2010.

ARANTES, B. Análise do conforto térmico e lumínico de uma oficina mecânica.

Monografia (Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho) – Universidade

Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”. Bauru, 2011.

BEYER, P. O. Green building certification – a core & shell case. 13th Brazilian Congress of

Thermal Sciences and Engineering (ENCIT): Uberlândia, 2010.

CARVALHO, N. C. de; GUIMARÃES, M. G. e CASTILLO, L. A. G. Desenvolvimento de

alternativas sustentáveis para habitação de baixa renda. 8° Congresso Brasileiro dev

Pesquisa e Desenvolvimento em Design. São Paulo, 2008.

ambiente.hsw.uol.com.br/construcoes-ecologicas.htm(Acessado às 12h de 11/12/2011)

Zedfactory.com(Acessado às 12h de 11/12/2011)

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John Clistenes Medeiros de Souza - 11/0124642

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