TÍTULO
·        CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

OBJETIVOS

·        DETERMINAR AS FUNÇÕES ESPAÇO X TEMPO E VELOCIDADE X TEMPO.

·        OBTER O MOMENTO DE INÉRCIA AO REDOR DO EIXO DE ROTAÇÃO.

·         VERIFICAR A CONSERVAÇÃO DE ENERGIA MECÂNICA DO SISTEMA.

  Introdução

              Esse relatório, referente a unidade V - Conservação de Energia, tem como objetivo determinar as funções espaço - tempo e velocidade - tempo,  através dessas,  obtemos o momento de inércia ao redor de seu eixo de rotação e verificar a conservação de energia mecânica do sistema.

Inicialmente podemos citar a energia no sistema mecânico simples, sem atrito, em que a energia cinética e potencial podem desempenhar o mesmo papel e mais tarde incluiremos sistemas nos quais podem ocorrer o atrito e outras forças dissipadas, com isso usaremos generalizações que permitem incorporar outros tipos de energia, tornando o princípio da conservação de energia uma das leis físicas, mais gerais e mais amplamente aplicáveis.

            A energia pode transforma-se de cinética para potencial, ou vice-versa, nos processos mecânicos. Por exemplo, um corpo atirado para cima com velocidade inicial Vo, retorna à mesma posição com a mesma velocidade em sentido contrário, se desprezarmos a resistência do ar. Isto é, na ausência de força dissipativa, a energia cinética inicialmente fornecida ao corpo é a mesma na posição final. Porém, no fenômeno descritivo, essa energia se transforma. Quando o corpo sobe, diminui sua velocidade e sua energia cinética; porém o corpo ganha altura e portanto, energia potencial. Na altura máxima tem somente energia potencial, pois sua velocidade é nula. no retorno perde energia potencial, pois perde altura mas, adquire energia cinética. No final recupera sua energia cinética inicial. 

Parte  Experimental

            Para determinar o tempo de desenrolamento, engate o disco de Maxwell no dispositivo de liberação, que se encontra no suporte com base, em seguida destrave este dispositivo e marque o tempo usando o 3º comando do cronômetro digital. O dispositivo de liberação deve ser tratado logo após a liberação do disco, de maneira que o cronômetro seja capaz de finalizar sua contagem.

            Para determinar a velocidade instantânea, é necessário conhecer o período da escuridão, Dt, do cilindro vermelho na barreira da luz, para isso, use 0 2º comando do cronômetro digital. Se o ponto inicial está no centro do disco, então o espaço Ds, que fica na escuridão, é 2rv , onde rv = 10,35 mm, então V» 2rv  Dt  

Material Utilizado

            1 disco de Maxwell

            1 barreira de luz com cronômetro digital

            1 régua milimetrada da 1000mm com 2 cursor

            1 dispositivo de liberação

            2 haste quadrada

            2 grampo duplo

            1 suporte de base

            4 corda de conexão.

A montagem experimental é como mostra a nossa figura

Resultado e análise dos Dados 

Calcular a velocidade instantânea: V» 2rv. Dt

Obs: rv = 0,5mm Þ 0,005m 

V1 = 2 x 0,005 = 0,0015 m/s

            0,64 

V2 = 2 x 0,005 = 0,0020 m/s

            0,48 

V3 = 2 x 0,005 = 0,0023 m/s

            0,42 

V4 = 2 x 0,005 = 0,0027 m/s

            0,37 

V5 = 2 x 0,005 = 0,0028 m/s

            0,35  

Tabela.

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Obter o Momento de Inércia

                                                        S (t) = ½ m .g  t²

  m +  I

          r²

m = 0,436 Kg

g = 9,8 m/s²

r = 2,5 mm

Solução:

0,2 = ½ 0,436 x 9,8 x (3,94 )²               Þ  0,2 =  ½ x 4,27 x 15,52

                     0,436 +   I                                           2,7 + I

                                 (2,5)²                                         6,25

0,2 = ½ x 66,27 x  6, 25             Þ  0,2 = 414, 18

                   1        2,7+I                              5,4 + 2I

0,2 ( 5,4 + 2I ) = 414,18

1,08 + 0,4 I = 414,18

0,4 I = 414,18 - 1,08

0,4 I = 413,1

I = 413,1

       0,4

I1 = 1032,7

0,3 = ½ 0,436 x 9,8 x (4,94 )²               Þ  0,3 =  ½ x 4,27 x 24,40

                     0,436 +   I                                           2,7 + I

                                 (2,5)²                                         6,25

0,3 = ½ x 104,1 x  6, 25             Þ  0,3 = 650,6

                   1        2,7+I                              5,4 + 2I

0,3 ( 5,4 + 2I ) = 650,6

1,62 + 0,6 I = 650,6

0,6 I = 650,6 - 1,62

0,6 I = 648,9

I = 648,9

       0,6

I2 = 1081,5

0,4 = ½ 0,436 x 9,8 x (5,65 )²               Þ  0,4 =  ½ x 4,27 x 31,92

                     0,436 +   I         0                               2,7 + I

                                 (2,5)²                                         6,25

0,4 = ½ x 136,2 x  6, 25             Þ  0,4 = 851,2

                   1        2,7+I                            5,4 + 2I

0,4 ( 5,4 + 2I ) = 851,2

2,16 + 0,8 I = 851,2

0,8 I = 851,2 - 2,16

0,8 I = 849,04

I = 849,04

         0,8

I3 = 1061,3

0,5 = ½ 0,436 x 9,8 x (6,34 )²               Þ  0,5 =  ½ x 4,27 x 40,19

                     0,436 +   I                                           2,7 + I

                                 (2,5)²                                         6,25

0,5 = ½ x 171,6 x  6, 25             Þ  0,5 = 1072,5

                   1        2,7+I                              5,4 + 2I

0,5 ( 5,4 + 2I ) = 1072,5

2,7 + 1 I = 1072,5

1 I = 1072,5 - 2,7

1 I = 1069,8

I = 1069,8

         1

I4 = 1069,8

0,6 = ½ 0,436 x 9,8 x (6,90 )²               Þ  0,2 =  ½ x 4,27 x 41,61

                     0,436 +   I                                           2,7 + I

                                 (2,5)²                                         6,25

0,6 = ½ x 203,2 x  6, 25             Þ  0,6 =   1270

                   1        2,7+I                              5,4 + 2I

0,6 ( 5,4 + 2I ) = 1270

3,24 + 1,2 I = 1270

1,2 I = 1270 - 3,24

1,2 I = 1266,76

I = 1266,76

         1,2

I5 = 1055,6 

            Tabela 

            Energia Cinética de Rotação.

            Er =  I w² = I . v²   Þ  Er = v²

                     2        2   r²           I    r²

   Er    =   0,0015²   Þ   Er     =  (1,5 . 10 ³)²  Þ    Er    =   2,25 . 10 

1032,7        2,5²          1032,7           6,25            1032,7   6,25

   Er    =  0,36.10     Þ  Er = 0,36. 10  x 1032,7   Þ Er1 = 371,7 . 10   J

1032,7

   Er    =   0,0020²   Þ   Er     =  (2,0 . 10 ³)²  Þ    Er    =   4 . 10 

1081,5        2,5²          1081,5           6,25            1081,5      6,25

   Er    =  0,64.10     Þ  Er = 0,64. 10  x 1081,5   Þ Er2 = 692,1 . 10   J

1081,5

   Er    =   0,0023²   Þ   Er     =  (2,3 . 10 ³)²  Þ    Er    =   5,29 . 10 

1061,3        2,5²          1061,3           6,25            1061,3       6,25

   Er    =  0,84.10     Þ  Er = 0,84. 10  x 1061,3   Þ Er3 = 891,4 . 10   J

1061,3

   Er    =   0,0027²   Þ   Er     =  (2,7 . 10 ³)²  Þ    Er    =   7,29 . 10 

1069,8        2,5²          1069,8           6,25            1069,5        6,25

   Er    =  1,16.10     Þ  Er = 1,16. 10  x 1069,3   Þ Er4 = 1240,9. 10   J

1069,8

  Er    =   0,0028²   Þ   Er     =  (2,8 . 10 ³)²  Þ    Er    =   7,84 . 10 

1055,6        2,5²          1055,6           6,25            1055,6      6,25

   Er    =  1,25.10     Þ  Er = 1,25. 10  x 1055,6   Þ Er5 = 1319,5 . 10   J

1055,6

Tabela (Ver gráfico 5 Er=f(t)

            Energia Cinética de Translação

            ET =  m . v²

                      2

ET1 = 0,436 x (1,5 . 10 ³)²     Þ   ET1 = 0,21 x 2,25 .10   = 0,49. 10      J

              2  

ET2 = 0,436 x (2,0 . 10 ³)²     Þ   ET2 = 0,21 x 4 .10    = 0,87. 10      J

              2 

ET3 = 0,436 x (2,3 . 10 ³)²     Þ   ET3 = 0,21 x 5,29 .10  = 1,15. 10      J

              2 

ET4 = 0,436 x (2,7 . 10 ³)²     Þ   ET4 = 0,21 x 7,29 .10  =  1,58. 10      J

              2 

ET5 = 0,436 x (2,8 . 10 ³)²     Þ   ET5 = 0,21 x 7,84 .10  = 1,70. 10      J

              2

            Tabela (ver gráfico 4 Et=f(t) )

Energia Potencial Gravitacional

Energia Potencial Gravitacional = U

U = Ph

P = mg

                        P = 0,436 x 9,8

                        P = 4,27 N

Sabendo que amassa = 0,436 Kg e a gravidade é = 9,8m/s²

U = 4,27 x 02

U1 = 0,85 J

U = 4,27 x 0,3

U2 = 1,28 J

U = 4,27 x 0,4

U3 = 1,70 J

U = 4,27 x 0,5

U4 = 2,13 J

U = 4,27 x 0,6

U5 = 2,56 J

            Tabela (ver gráfico 3 Eu=f(t) )

            Aceleração

                         a ( t ) = m . g

                                      m + I

                                             r²

a =    0,436 x 9,8                  a =     4,2728             a = 4,2728         a = 0,025 m/s²

      0,436 + 1032,7                 0,436 + 165,66             165,66

                     6,25

a =    0,436 x 9,8                  a =     4,2728             a = 4,2728         a = 0,024 m/s²

      0,436 + 1081,5                 0,436 + 173,04             173,47

                     6,25

a =    0,436 x 9,8                  a =     4,2728             a = 4,2728         a = 0,025 m/s²

      0,436 + 1061,3                 0,436 + 169,80             170,23

                     6,25

a =    0,436 x 9,8                  a =     4,2728             a = 4,2728         a = 0,024 m/s²

      0,436 + 1069,8                 0,436 + 171,16             171,59

                     6,25

a =    0,436 x 9,8                  a =     4,2728             a = 4,2728         a = 0,025 m/s²

      0,436 + 1055,6                 0,436 + 168,89             169,32

                     6,25

Tabela

Gráficos

  (neste espaço continha um gráfico, para obter material com gráfico, entrar em contato e solicitar via e-mail, todo o material em formato Word)

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Conclusão

             Determinamos as funções espaço - tempo e velocidade - tempo e através desses resultados, obtermos o momento de inércia ao redor de seu eixo de rotação, calculamos a energia cinética de rotação, energia cinética de translação, energia potencial gravitacional, a aceleração e a velocidade instantânea do cilindro vermelho e a aceleração.

            Observamos que a Energia Potencial Gravitacional depende do nível horizontal de referência utilizado para a medida da altura (S) em Energia Potencial ravitacional.

            Com isso, através da análise dos resultados encontrados, conclui-se que os objetivos foram alcançados apenas com um pouco de dúvida no cálculo do momento de inérgia.

 Referencia Bibliografica

Física

Alonso e Finn

Vol 1 mecânica   1972

Editora Edgar Blücher Ltda

Física

Paula Tipler

Vol 1Editora

Guanabara dois

1972

Resnick / Halliday / Krane, Física I

4ª edição  

ENERGIA ALTERNATIVA

A questão energética interfere em todos os conjuntos das atividades econômicas e sociais do país.

Nas diversas atividades de produção ou na distribuição de consumo de bens e serviços é necessário a utilização cada vez maior de energia como resultado de um crescente desenvolvimento material.

A energia é indispensável à sobrevivência diária, pois proporciona “serviços essenciais” à vida humana – calor para aquecimento, para cozinhar e para atividades  manufatureira, ou força para o transporte e para o trabalho mecânico.

Os sustentadores do desenvolvimento de uma nação é que deveriam avaliar a disponibilidade de energia, o seu acesso à população e principalmente o nível de sustentabilidade da geração de energia. As fontes energéticas que são representada por combustíveis e pelo fornecimento de insumos energéticos são diversas e mal distribuídas pelo território nacional.

O papel do Estado deveria ser de promover parcerias na realização de pesquisas visando o desenvolvimento e a difusão de tecnologia ambientalmente saudáveis. Atuando no estímulo do uso de fontes de energias limpas e renováveis com racionalização do uso.

O preço de mercado de insumo energético convencional não reflete efeitos sobre o meio ambiente e nem sobre a qualidade da atmosfera (efeito estufa, chuva ácida, etc.). Ao país é fundamental que haja correção nas distorções, proporcionando instrumentos para inibir forma de consumo indesejável, como por exemplo, a taxação seletiva e progressiva.

A tecnologia e os níveis de preços dos combustíveis fósseis aumentam à medida em que o produto fica escasso e a tendência é subir mais ainda até que possam existir outras formas de energia de fluxo contínuo tornando essa substituição totalmente vantajosa.

Atualmente a energia necessária a esses serviços provém de combustíveis – gás natural, petróleo, carvão, turfa e energia nuclear convencional , que são as fontes de energia não-renováveis. Existem outras fontes de energia primárias, tais como: energia solar, eólica, das marés e das ondas ou hidráulica, madeiras, vegetais, esterco, quedas d’água, fontes geoterminais,  além da força muscular humana e animal. Essas são as fontes de energia renováveis.

Os sistemas de energia alternativa ainda se encontram num estágio de desenvolvimento relativamente primitivo. Mas já oferecem ao mundo fontes de energia primária potencialmente enormes, sempre sustentáveis e, de alguma forma, sempre à disposição. A energia solar é comum  em muitas partes da  Austrália, Grécia  e Oriente médio. A energia eólica é bastante utilizada na Califórnia e na Escandinávia.

Desperdiça-se grande quantidade de energia devido a ineficiência de planejamento e ao funcionamento dos equipamentos usados para converter a energia aos serviços necessários.

ENERGIA SOLAR

A  energia solar, por exemplo,  é o aquecimento doméstico da água  através do sol, utilizando boilers elétricos, aquecedores e coletores solares. Já tem a sua potencial importância nos padrões de consumo de energia. Além do valor econômico, ainda há o crescimento de uma consciência ecológica, que é a crescente disposição do  uso de formas limpas, ainda que esse uso alternativo de energia não esteja assumido em escala econômica, requer baixo custo de investimento, é de alta tecnologia e padrão internacional de qualidade.

A utilização da energia solar fotovoltaica compreende a conversão da luz solar que é captada por células de silício sensíveis à luminosidade em eletricidade, sendo armazenado em baterias para ser utilizada em iluminação, eletro-eletrônicos, equipamentos e etc., em corrente continua ou alternada.

            O módulo solar é um componente que promove a conversão da energia luminosa do sol, para energia elétrica em corrente contínua. O controlador de carga é um dispositivo que gerencia a energia elétrica produzida pelo módulo fotovoltaico, impedindo a sobrecarga e sobredescarga da bateria, aumentando a sua vida útil. A bateria é o componente que armazena e estabiliza a energia gerada pelo módulo fotovoltaico, permitindo o uso da energia em dias nublados ou à noite. O inversor de carga é o  equipamento eletrônico responsável em transformar a eletricidade de corrente continua armazenada nas baterias para corrente alternada (110/220v) , quando necessário.  

OS VEGETAIS           

Existe um número crescente de pessoas que tem se interessado no setor monetário da economia pressionando o uso da base de biomassa para fazerem aumentar a demanda de combustíveis comercias, desde lenha e carvão vegetal até querosene, propano líquido, gás e eletricidade.

            A coleta de lenha vem sendo cada vez mais desenvolvida em muitos países que ainda dependem predominantemente da biomassa para cozinhar, aquecer suas casas e até para a iluminação, e, quando a lenha é escassa, as pessoas a economizam queimando outros combustíveis como: esterco de vaca, talos e cascas de vegetais e ervas daninhas.

O carvão vegetal é um combustível mais adequado e mais limpo  que a lenha, pois sua fumaça causa menos irritação aos olhos e distúrbios respiratórios  do que a fumaça da lenha. Porém  obter o carvão vegetal desperdiça uma grande quantidade de madeira.

Quando falamos em madeira como fonte de energia alternativa, costumamos pensar em árvores que crescem naturalmente  e são aproveitadas para o consumo doméstico. Porém este material , a madeira, está se tornando uma importante matéria-prima, plantada especialmente para executar processos avançados de conversão em energia. Está sendo usado em países industrializados e aqueles em desenvolvimento, visando a produção de calor, eletricidade e a produção de outros combustíveis gasosos e líquidos. 

ENERGIA HIDRÁULICA 

A energia hidráulica, que entre as fontes renováveis de energia, vem logo após a madeira e expande-se cada vez mais. Seu potencial remanescente é enorme.

Com moderna tecnologia é permitido a qualquer pessoa, mesmo sem conhecimentos técnicos, executar a construção de sua própria usina hidráulica com pequenas obras.  É necessário um rotor tipo tambor, formado por pás curvas, fixadas a dois discos laterais. O eixo na posição horizontal, deverá ser apoiado ao rolamento da turbina. O controle de vazão é feito por um perfil hidráulico que é movimentado manualmente , ou automaticamente por um regulador de velocidade. As dimensões da caixa de adaptação de água e a base de apoio da turbina hidráulica deverão ser padronizadas em função do modelo do equipamento. A tubulação de adução poderá ser em PVC, encaixando-se diretamente à turbina que deverá ser assentada sobre uma base de concreto  inclinada à tubulação de adução.

Assim é feita a instalação de uma turbina hidráulica que fornecerá energia alternativa de acordo com as marés. 

ENERGIA EÓLICA 

A energia eólica é uma fonte de energia de baixo custo, sem ruído, sem poluição e com retorno garantido onde são utilizadas turbinas movidas a vento para gerar energia elétrica para as redes.

É uma opção ecologicamente  correta e ideal para locais não servidos pela rede comercial e pode ser captada de maneira muito simples na praia, no campo, no mar , ou na montanha, através de produtos que transformam a energia renovável dos ventos em eletricidade. Serve principalmente para bombear água, mas nos últimos tempos  seu uso vem crescendo com rapidez.

São utilizados os cataventos que são também conhecidos como moínhos de vento. Os cataventos são máquinas que transformam a energia gerada pela ação da força dos ventos  sobre pás oblíquas unidas a um eixo comum, em energia aproveitável. Esse eixo giratório também poderá ser conectado a diferentes tipos de maquinarias, tais como: moedor de grãos, bombas de água  ou gerador de eletricidade.

Quando ocorre menor  quantidade de vento usa-se um cavalo-mecânico que é um conjunto de contra-pesos que melhora o desempenho dos cataventos, aumentando o curso do pistão, aumentando o volume de água bombeada e também retirando a água de maiores profundidades.

Os custos da energia elétrica gerada pelo vento a cada ano tem diminuído e há estatísticas na Califórnia que num prazo de mais ou menos dez aniso essa fonte de energia elétrica se tornará competitiva em relação às outras fontes de energia. 

ENERGIA SOLAR 

ENERGIA EÓLICA 

AQUECIMENTO DE ÁGUA 

O Brasil dispõe de hidroeletricidade em grande escala e conta com a capacidade de produção e uso tecnológico do álcool, que são energias renováveis, não contribuindo , por essa ótica, para o aumento do efeito estufa. O Brasil apresenta baixo índice de emissões de carbono por energia gerada em seu sistema de oferta energética.

A conservação de energia é um importante componente da política econômica. Buscar a sustentabilidade por meio de uma sociedade mais eficiente tem sido a tônica das ações voltadas ao combate ao desperdício. Nesse sentido, há preocupação com a promoção e a racionalização da produção e do consumo de energia elétrica, com a eliminação de desperdícios e redução de custos e investimentos.

Entretanto , o Brasil já deveria estar atento à possibilidade de escassez energética no mercado, pois tem alto potencial de se evoluir na distribuição de energias alternativas.

Portanto somos vítimas da má distribuição de energia e consequentemente da ineficiência econômica do nosso país.

1. Definição

    Pelo próprio nome, energia eólica é aquela produzida pela transformação da energia cinética dos ventos em energia elétrica. O vento constitui uma imensa fonte de energia natural.
    Existem, atualmente, mais de 20.000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo, com uma capacidade instalada de 5.500 MW. De acordo com a Agência Internacional de Energia, a capacidade mundial de turbinas eólicas instaladas alcançará 10.000 MW até este ano (2000). Na Europa, espera-se gerar 10% de toda eletricidade a partir do vento, até o ano 2030.

2. Sobre os ventos

    O vento é o ar em movimento devido ao aquecimento desigual da superfície terrestre pelo sol. A Terra e seu envelope de ar, a atmosfera, recebe mais calor solar próximo ao Equador do que nas regiões polares. Mesmo assim, as regiões equatoriais não ficam mais quentes a cada ano, nem as polares ficam mais frias. É o movimento do ar ao redor da Terra que ameniza a temperatura extrema e produz ventos na superfície tão úteis para a geração de energia.
    Como todos os gases, o ar se expande ou aumenta de volume quando aquecido, e contrai e diminui de volume quando resfriado. Na atmosfera, o ar quente é mais leve e menos denso do que o ar frio e se eleva a altas atitudes quando fortemente aquecido pelo Sol. O ar aquecido próximo ao Equador fluirá para cima, e então, na direção dos pólos onde o ar próximo a superfície é mais frio. As regiões terrestres próximas aos pólos, agora, têm mais ar, pressionando-as, e o ar da superfície mais fria tende a desligar dessas áreas e movimentam-se na direção do Equador. Como conclusão, vemos que o vento se desloca da região de maior pressão para a região de menor pressão.
    Depois de entender a circulação das massas de ar no planeta em geral, temos um caso não tão grande, mas de mesmo mecanismo, que são as brisas do mar. A força motora primária da brisa do mar é o resultado da diferença de temperatura entre a terra e o mar. Quando essa diferença é grande e diurna, podem ser esperadas brisas marinhas relativamente fortes durante as horas da tarde e no começo da noite. As brisas marinhas mais intensas são encontradas naquelas regiões subtropicais secas, ao longo da costa oeste de continentes onde haja um oceano frio. É precisamente nessas regiões que o vento predominante é geralmente fraco e a brisa marinha local é na verdade quase a única fonte de energia eólica por grande parte do ano.
    A topografia, ou características físicas do solo, podem influenciar fortemente as características do vento. As montanhas impedem a passagem uniforme dos ventos, o ar canalizado ao redor ou através das aberturas freqüentemente aumenta os ventos fortes locais, ideais para geradores de energia eólica.

3. Conversão da energia eólica

    Um aerogerador consiste num gerador elétrico movido por uma hélice, que por sua vez é movida pela força do vento. A hélice pode ser vista como um motor cujo único combustível é o vento.
    A quantidade de energia disponível no vento varia de acordo com as estações e as horas do

dia. A topografia e a rugosidade do solo também tem grande influência na distribuição de freqüência de velocidade do vento em um único local. Além disso, a quantidade de energia eólica extraível numa região depende das características do desempenho, altura de operação e espaçamento horizontal dos sistemas de conversão de energia eólica instalados.
    A quantidade de eletricidade que pode ser gerada pelo vento depende de quatro fatores:

• Da quantidade de vento que passa pela hélice
• Do diâmetro da hélice
• Da dimensão do gerador
• Do rendimento de todo o sistema

    As turbinas são, em princípio, instrumentos razoavelmente simples. O gerador é ligado através de um conjunto acionador a um rotor constituído de um cubo e duas ou três pás. O vento aciona o rotor que faz girar o gerador e produzir eletricidade.

4. Tipos de turbinas eólicas

    Turbinas eólicas de eixo horizontal: pode ser de uma, duas, três ou quatro pás ou multipás. A de uma pá requer um contrapeso para eliminar a vibração. As de duas pás são mais usadas por serem fortes, simples e mais baratas do que as de três pás. As de três pás, no entanto, distribui as tensões melhor quando a máquina gira durante as mudanças de direção do vento. As multipás não são muito usadas, pois são menos eficientes.
    Turbinas eólicas do eixo vertical: não são muito usadas, pois o aproveitamento do vento é menor. As mais comuns são três: Savonius, Darrieus e Molinete.

5. Outras utilizações da força eólica

A) Moenda de milho.
Como a maioria dos moinhos europeus possui pás verticais, elas giram à medida que parte do movimento horizontal do vento é transformada em movimento de rotação das pás. Este movimento é transferido por engrenagens e polias para uma pedra de moenda, que tritura os grãos. Para aproveitar ao máximo a energia do vento, a cobertura do moinho gira automaticamente para ficar de frente para o vento toda vez que ele muda de direção.
B) Barcos à vela.
A maioria dos barcos à vela modernos, têm velas triangulares que podem ser manobradas para captar o máximo da energia do vento. Os barcos egípcios, de cerca de 1.300 a.C., usavam velas quadradas que só podiam aproveitar com eficácia a energia do vento quando este vinha por trás. Por volta de 200 a.C., os navios do mediterrâneo usavam velas que podiam ser manobradas, aproveitando a energia do vento mesmo quando ele não soprava por trás delas.

6. História do uso da energia eólica pelo homem

    Uma das primeiras formas de energia conhecida, o vento já era empregado para mover barcos à vela de pano em 3.500 a.C.. Em terra, os primeiros moinhos de vento talvez tenham aparecidos na Pérsia por volta de 700 d.C.. As pás giravam horizontalmente e eram conectadas diretamente a pedras de moenda que triturava grãos.
    Durante o fim da Idade Média e o início da Idade Contemporânea, a energia eólica foi bastante usada pelos navegadores e também pelos holandeses para drenar regiões alagadas.
    Mas é na segunda metade do século XX que a energia eólica teve um aproveitamento e desenvolvimento mais profundo, no sentido de produzir energia elétrica. Considerada fonte alternativa de energia, ganha destaque pela não agressão ao meio ambiente, causando um aumento pelo interesse nessa fonte de energia (lembrando também que essa procura também é impulsionada pela alta no preço do barril do petróleo). O que atrapalha sua proliferação é o elevado custo para a sua instalação, mas sua fonte é inesgotável.
    Como exemplo de aerogeradores construídos, temos:

• (1890-1910) - Dinamarca- 23 m de diâmetro - 3 pás - 200 kW
• (1931) - Rússia - 30 m de diâmetro - 3 pás - 100 kW
• (1941) - EUA- 54 m de diâmetro - 2 pás- 1250 kW
• (1959) - Alemanha - 34 m de diâmetro - 2 pás - 100 kW
• (1978) - EUA (NASA) - 50 m de diâmetro - 2 pás - 200 kW
• (década 80/90) - Brasil (Recife-Ne) -C.Br.Em.Eólica - potencial de 6 000 MW - instalados apenas 21,7 MW (fonte: Ver. Galileu-Ag/2000)

    Existem atualmente mais de 20.000 turbinas eólicas em operação no mundo, produzindo mais de 2 bilhões de kWh anualmente.

PRÓ: poluição zero. Pode ser complementar às redes tradicionais.
CONTRA: instável, está sujeita a variações do vento e a calmarias. Os equipamentos são caros e barulhentos  

II- O Ciclo da Energia Nuclear

            “O combustível nuclear passa por um ciclo de extração, preparação, uso e deposição. Através dos processos desse ciclo, existem perigos que ameaçam a saúde e que, em alguns exemplos, apresentam-se à sociedade como enormes questões sociais e éticas”. (Cassedy e Grosman, 1990. pg 167)

            O ciclo inicia-se pela exploração do minério. Depois de extraído das rochas, ele é moído, purificado e submetido a reações químicas para que a seja preparado o hexafluoreto de urânio. Esse composto é enriquecido, ou seja, é aumentada a concentração do isótopo urânio-235 no hexafluoreto de urânio, para só então ser reduzido a urânio metálico que é o combustível usado no reator. O combustível nuclear é usado no reator por aproximadamente dois anos. Então, o lixo produzido é estocado até que sua radioatividade decresça um pouco. Aí ele é enviado para ser reprocessado. Após o reprocessamento, obtem-se urânio, plutônio e lixo de alto nível, esse último composto de uma infiniddade de radionuclídeos extremamente radioativos e de meia vida longa.

2.1 Efeitos da Radiação e seu Ciclo Biológico

            Os efeitos biológicos e sanitários da poluição radioativa são normalmente diversificados, podem ser de extrema gravidade para a saúde do homem e exigem complexos conhecimentos de biologia, no que se refere a distribuição desigual dos elementos radioativos na atmosfera, nos rios e mares, ao metabolismo biológico das espécies animais e vegetais.

            A radioatividade que sai da usina dispersa-se na atmosfera, mas o perigo para o homem que a respira diretamente é secundário, pois a quantidade de radioatividade é muito baixa. O risco existe para aqueles que são obrigados a viver, anos e anos, em  contato com traços de elementos químicos radioativos e com pequenas doses de radioatividades introduzidas no meio e que chegam ao homem através da cadeia alimentar. São estas pequenas quantidades que, somando-se no tempo, causam sérios prejuízos ao homem, uma vez que esses materiais radioativos têm efeito cumulativo nos organismos.

            Além disso, elementos diferentes, com diferentes períodos de decaimento radioativo, concentram-se em diferentes partes do corpo. O iodo-131 se concentra na tireóide (fatal para recém-nascidos); o enxofre tem como sede seletiva à pele, com a conseqüente possibilidade de câncer de pele; o cobalto se concentra no fígado. Os órgãos mais complicados são os ossos, em que o estrôncio substitui o cálcio e irradia a medula, e os ovários, importante devido a transmissão hereditária (genética), que são atacados por todos os isótopos radioativos que emitem radiações gama. O plutônio-239, concentra-se nas gônadas, provocando defeitos biológico congênitos e mau formação desde a primeira geração.

            Cada elemento tem um destino completamente diferente, isto é, participa de reações químico biológicos diferentes, interagindo a diversos níveis com diversos órgãos.

            Um só átomo radioativo errante ou uma radiação podem danificar a estrutura de uma célula e seu DNA, que controla o crescimento normal. Se essa estrutura for danificada, a célula pode multiplicar-se sem controle, criando milhões de células que podem levar a morte por câncer.

            A população que vive na zona de uma usina nuclear está exposta a pequenas doses de radiação e aos átomos radioativos errantes. Essas pequenas doses fracionadas  no tempo resultam, no que diz respeito ao câncer, mais perigosa que a soma de tais doses de uma só vez. Os efeitos dessas pequenas doses podem ser somáticos diferidos (tumores) ou genéticos (mutações). É importante salientar que não se pode prever uma limiar de risco, devido à complexidade dos processos celulares, e aos efeitos de fatores externos, além da reação particular de cada organismo.

2.1.1. Como Funciona a Usina

·        O reator está contido num recipiente sob pressão, esta pressão se destina a impedir a ebulição da água de resfriamento que circula no circuito refrigerador primário;

·         do recipiente sob pressão emergem as barras de controle;

·         o circuito refrigerador primário no permutador de calor;

·        transforma a água sob pressão normal em vapor, que através dos tubos do vapor secundário;

·        chega a turbina;

·        unida ao gerador elétrico;

·        depois do qual um condensador, resfriado por um circuito de água condensada fornecida por um rio ou pelo mar, transforma o vapor que sai da turbina em água a fim de aumentar o salto de pressão disponível para a turbina. A água condensada volta ao ciclo através dos tubos do condensador;

·        o reator é rodeado por um edifício muito sólido, capaz de resistir as pressões altíssimas produzidas por uma eventual pane do reator e impedir assim o vazamento da radiação.

2.1.2. Fissão Nuclear

            Deu-se um grande passo à frente no conhecimento dos fenômenos radioativos quando os físicos atômicos após atingir um nível  satisfatório na teoria dos movimentos das partículas que compõem o edifício atômico, voltaram com decisão para o estudo do núcleo, isto é, a parte mais interna do átomo, elaborando assim uma física nuclear.

            No mundo da pesquisa ocorreu a descoberta em 1934, o casal Fréderic Joliot e Irénie Curie, questionaram a distinção entre elementos radioativos e elementos não radioativos, descobrindo a possibilidade de produzir radioatividades com meios artificiais, partindo de elementos normalmente não-radioativos.

            Descobriram então, que a energia nuclear origina-se da reação de fissão nuclear, que consiste na divisão de um núcleo em dois fragmentos com liberação de muita energia. Na reação de  fissão nuclear do urânio-235, ele é bombardeado com nêutrons. Originam-se dois outros elementos químicos e cerca de três novos nêutrons com liberação de muita energia.

            A quantidade de energia armazenada nos núcleos atômicos é incomparavelmente maior que a armazenada nas ligações químicas. Se todos os núcleos de 1 Kg de urânio-235 se desintegrassem pela fissão, seria liberado mais de um milhão de vezes a quantidade de energia produzida na queima de 1 Kg de petróleo.

2.1.3 Acidente nuclear

O acidente de Chernobyl

            Um dos principais acidentes ocorreu em abriu de 1986 quando um dos quatro reatores em Chernobyl na república soviética da Urânia. Liberando 50 a 100 milhões de curies de material radioativo no meio ambiente.

            Vinte e nove pessoas morreram contaminados pela radiação logo nos primeiros meses, e outras possuíam uma pequena perspectiva de vida. Devido a explosão nuclear todos os legumes e animais tiveram que ser retirados do cardápio, pois, estavam inteiramente contaminados pela radiação ( o qual muitas vezes o pareciam com anormalias).

2.1.4 Rejeitos  Nucleares e Reprocessamentos

            Rejeito nuclear ou lixo nuclear é todo material contaminado cuja produção seja resultado da atividade desenvolvida em uma instalação nuclear. Atualmente o rejeito é produzido pelas 413 usinas espalhadas e cresce constantemente problemático. Os rejeitos podem-se dividir em baixa, média ou alta radioatividade. Uma das soluções encontradas pelos países para esse grave problema é o enterramento do material em aterros especialmente preparados, porém podem ocorrer vazamentos e contaminar o lençol freático.

Mas não são só usinas que se utilizam de material radioativo, muitos equipamento utilizam esse material, por exemplo, o acidente do césio-137. Na produção de 1Kg de plutônio gera 1300 litros de resíduos líquido de alto nível, e mais 10 milhões de água de refrigeração contaminada.

O lixo nuclear pode irradiar o que está  à sua volta, ou contamina-los por átomos radioativos. Por isso é necessário embala-lo com uma blindagem de grossas paredes de cimento e chumbo. Essa blindagem também pede que essas partículas radioativas  do lixo entrem em contato com o ar ou com a  água onde está depositado. Com o passar do tempo, diminui a radioatividade do material, tornando-o menos perigoso.

O perigo do lixo de alto nível diminui vertiginosamente conforme ele sofre decaimento natural. Uma maneira de quantificar essa mudança é comparando o perigo potencial combinado de todos os lixos radioativos do lixo em questão com o perigo apresentado por igual volume de minério de urânio na forma em que se encontra quando retirado da terra. O resíduo de alto nível, no seu primeiro ano de estocagem, é cerca de mil vezes mais perigoso do que o minério de urânio. Mas depois de mil anos de estocagem, o decaimento radioativo do lixo fez seu perigo cair para 1% de seu valor inicial.

O reprocessamento do lixo nuclear foi desenvolvido tanto para extrair o plutônio (formado no reator pela fissão nuclear), utilizado na fabricação da bomba atômica, como para recuperar urânio não consumido no reator. Esse urânio pode ser enriquecido e novamente usado como combustível. O lixo nuclear de reprocessamento também é resíduo de alto nível, já que dele fazem parte radionuclideos transurânicos que foram formados durante o bombardeamento de nêutrons na fissão nuclear. Muito desses radionuclideos tem a meia vida longa, tornando lento decaimento do lixo de reprocessamento.

Para realizar-se o reprocessamento, o combustível deve ser guardado por meses em piscinas de refrigeração, pois ainda é muito radioativo. Só então é enviado para ser reprocessado mecanicamente, pois o material ainda é muito radioativo para ser manipulado. O combustível é, então, dissolvido em ácido e os produtos da fissão separados do urânio do plutônio (usa-se extração por solventes), na qual os compostos são lavados com diferentes solventes orgânicos. Essa extração baseia-se na solubilidade de certos compostos e na insolubilidade de outros. Com isso é possível transferir compostos sólidos que se encontram misturados com outros, para soluções nas quais estão num estado de pureza bastante grande.

2.X. Energia Nuclear na Constituição Federal

A Constituição Federal contém em seu bojo inúmeros dispositivos concernentes à utilização da energia nuclear. É importante que se observe que a utilização da radioatividade tem diversas finalidades, e na Lei Fundamental são tratados temas  que variam desde o  uso de radioisótopos com objetivos medicinais até proibição de utilização de energia nuclear com finalidades agressivas. É portanto um espectro bastante amplo e diferenciado.

Foi estabelecido no art. 21, inciso XXIII, alíneas “a”, “b” e “c”, os princípios fundamentais para utilização da energia nuclear no Brasil. Esses princípios, contudo, não devem ser vistos como únicos aplicáveis às atividades nucleares. É fundamental que sejam incorporados aos princípios especificamente voltados para energia nuclear aqueles  que dizem respeito à proteção do meio ambiente e aos princípios fundamentais da República.

Art. 21, XXIII, alíneas:

a) toda atividade nuclear em território nacional somente será admitida para fins pacíficos e mediante aprovação do Congresso Nacional;

b) sob regime de concessão ou permissão, é autorizada a utilização de radioisótopos para a pesquisa  e os usos medicinais, agrícolas e atividades análogas;

c) a responsabilidade civil por danos nucleares independente da existência de culpa;

Da análise dessas alíneas, conclui-se que:

1) a atividade nuclear deve estar voltada para fins pacíficos, ou seja, não pode haver no Brasil atividade nuclear no Brasil com fins de agressão militar;

2) controle democrático da atividade nuclear: o constituinte atribui ao povo o papel preponderante na definição da atividade nuclear no Brasil;

3) a atividade nuclear no Brasil encontra-se submetida ao controle do Estado;

4) a responsabilidade civil na atividade nuclear é objetiva.

BIBLIOGRAFIA:

-         MAIOCCHI, Roberto, A Era Atômica, Ed. Ática, SP, 1996;

-         TIEZZI, Enzo, Tempos Históricos, Tempos Biológicos, Ed. Nobel, SP, 1988;

-         ANTUNES, Paulo de Bessa, Direito Ambiental, Ed. Lermen Júris, Rio de Janeiro, 1999;

-         Revista Ecologia e Desenvolvimento, ano 10, nº 82/Julho 2000;

Florianópolis - A subsistência energética baseada em fontes renováveis, como o sol e o vento, não é mais assunto apenas de livros e de relatos experimentais. O uso das energias solar e eólica é mais próximo e real do que parecia há um ano. Sua utilização, em caráter convencional, está batendo às portas do cotidiano catarinense.
Laguna, no Sul do Estado, terá em funcionamento até o final de 2001 uma usina eólica capaz de produzir 3 megawatts de energia elétrica, o suficiente para abastecer a cidade fora da temporada de verão. Essa usina está sendo produzida em convênio entre as Centrais Elétricas de Santa Catarina (Celesc) e a empresa Wobben Windpower, de Sorocaba/SP. Segundo estudos da Celesc, existem área e condições para ser construída uma usina com capacidade para 150 megawatts onde está em projeto o embrião da captação eólica no Estado.
Com relação à energia fotovoltaica, deve começar em dezembro e estender-se até o final do ano de 2001 a instalação de um sistema de captação e armazenagem de energia solar em 140 escolas municipais que, isoladas, não são atingidas pela energia elétrica. Essas escolas vão ser servidas por iluminação e terão geladeira, liquidificador, televisão, antena parabólica e videocassete, tudo alimentado a baterias carregadas com a luz do sol.
A Celesc tem uma rede de 27 estações anemométricas (para medir a freqüência e a intensidade dos ventos) mostrando que Santa Catarina é o Estado que possui o maior potencial eólico do Brasil. As regiões mais propensas são Laguna, Bom Retiro e Água Doce. As condições teoricamente melhores oferecidas pelo litoral são prejudicadas pela excessiva urbanização da área.
"Até dez anos atrás, o aproveitamento de usinas eólicas era uma utopia, por causa do alto preço da energia elétrica. Hoje, o custo da energia elétrica fornecida por uma usina eólica e por uma usina hídrica está elas por elas", informou Ronê de Oliveira, da Divisão de Desenvolvimento Energético da Celesc. Uma vantagem incontestável, segundo ele, é a rapidez da construção: enquanto se leva cinco anos para erguer uma usina hidrelétrica de médio porte, em uma semana, após a cura do concreto, podem ser montadas as cinco torres aerogeradoras que serão erguidas em Laguna. Cada uma dessas torres pesa 295 toneladas, tem 50 metros de altura e pás que medem entre 30 e 35 metros. Cada uma terá capacidade para gerar 600 quilowatts. Além da rapidez na montagem, as usinas eólicas ocupam pouco espaço - uma área de apenas 12 metros quadrados cada - e não têm nenhum custo ambiental, como o represamento dos rios (usinas hídricas) ou a poluição do ar (termelétricas a gás ou óleo diesel). As usinas eólicas têm a vantagem de funcionar melhor nos horários de pico (entre 18 e 22 horas), quando o vento é mais abundante e o Estado necessita de mais energia para manter o sistema. Além disso, os estudos demonstram que o vento é mais favorável em tempos de estiagem, quando os reservatórios das usinas hidrelétricas normalmente estão em baixa. O inconveniente é: parou de ventar, parou de funcionar. Os aerogeradores precisam de ventos de no mínimo 2,5 metros por segundo para gerar energia. Por isso, os geradores eólicos deverão estar ligados a outras fontes geradoras, para aproveitar o potencial dos ventos e utilizar menos a carga geradas pelas outras usinas.

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