CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

2. CONVERSÃO DE ENERGIA

Profª Drª Maria de Fátima Ribeiro Raia - 2012

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Quais são as formas que a energia se manifesta na natureza?

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FORMAS DE ENERGIA

1- Energia Nuclear e Atômica – fundamentais para os processos básicos de

conversão de energia no universo, em nível atômico.

• Fusão - no interior das estrelas, inclusive no sol ocorre a fusão de núcleos de

átomos leves como o H

ex. geração de energia e bomba H.

• Fissão: separação de núcleos pesados, urânio, tório e plutônio em decorrência

da instabilidade natural ou provocada de alguns isótopos destes materiais.

ex. bomba atômica, geração de energia, navios e submarinos

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2- Energia Química

• é a acumulada na forma de ligações entre átomos e moléculas.

ex: energia dos combustíveis, processo de combustão nos fornos, motores e caldeiras.

3- Energia Térmica – • é a energia resultante do movimento de íons e moléculas e esta associada à

energia interna dos corpos.(equivocadamente chamada de calor que é o fluxo energético decorrente da diferença de temperaturas )

• a transferência de energia interna de um corpo para outro se dá mediante os processos de condução, convecção e radiação.

ex: a queima de combustíveis por algum tipo de trabalho externo.

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4- Energia Mecânica

• potencial: é a energia mecânica associada a uma força elástica e pode ser potencial elástica, ex: acumulada em molas ou gases comprimidos ou gravitacional que depende da posição de uma massa em um campo gravitacional.

ex: energia hidráulica acumulada em um reservatório.

• cinética: é a que se associa à inércia das massas em movimento

ex: energia eólica, ou movimentos rotacionais, como nos volantes de inércia.

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5- Energia Eletromagnética (ou Radiante)

• é a acumulada na forma de campos eletromagnéticos.

• caracterizada pela presença ou movimento de partículas eletricamente

carregadas.ex: campo magnético terrestre, imãs, luz, ondas, energia elétrica

6- Energia Elétrica

• é normalmente associada à circulação de cargas através de um campo

potencial elétrico, é também encontrada em cargas estacionárias, como nos

capacitores ou em nuvens eletricamente carregadas.

• é um dos pilares da sociedade moderna para os mais variados fins como:

iluminação, uso de eletrodomésticos, acionamentos industriais, etc.

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PERGUNTA: a energia elétrica gerada por quedas d'água tem alguma relação com a

energia nuclear, eólica, solar, das marés, ou a que mantém aquecido e brilhante o

núcleo de galáxias e corpos poderosamente energéticos e distantes, os quasares?

SIM. Segundo a cosmologia do Big Bang, toda a energia do Universo, originou-

se da explosão primordial e não cessou de se transformar. O desafio da ciência

é contar como tudo isso aconteceu:

• um átomo radioativo como o do urânio, usado em reatores nucleares ou

nas bombas atômicas, formou-se na fase final da vida de uma estrela de

grande massa. O responsável por essas estrelas, as supernovas, como são

conhecidas, é a gravidade

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• a gravidade cozinha pacientemente átomos simples nos caldeirões estelares

até convertê-los em átomos densos e instáveis de matéria pesada. Quando

a ruptura do núcleo, a fissão nuclear, libera a energia desses átomos, em

reatores nucleares modernos, a água aquecida movimenta um gerador de

energia elétrica. ex. uma máquina a vapor alimentada a carvão;

• no interior solar, por fusão nuclear, 600 mil toneladas de hidrogênio são

convertidos em hélio a cada segundo. Há uma diferença de massa, entre

hidrogênio e hélio, eliminada sob forma de energia. Essa é a fonte que

alimenta a vida na Terra;

• mas não só diretamente. O aquecimento da Terra dá origem às correntes

marinhas e os ventos, e vaporiza a água que formará a nascente dos rios. A

água nas represas têm energia potencial acumulada que irá movimentar as

turbinas de conversão de energia cinética e converter em energia elétrica;

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• os ventos encrespam as águas do mar e formam as ondas que varrem as

praias e os costões rochosos num movimento incessante. É possível retirar

energia das correntes marinhas e das ondas e, no futuro, certamente isto

será feito de forma eficiente;

• com a energia das marés não é diferente. A interação gravitacional entre a

Terra, Sol e Lua, especialmente, é a fonte de energia que move as marés;

• existem muitas outras fontes de energia, como a que movimenta a crosta

rachada da Terra e que dá origem a vulcanismo, sismo e maremotos. Ainda

assim, o que alimenta todas essas usinas é a energia da gravitação

universal.

em suma, as transformações da energia remetem à origem do Universo

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MATRIZ DE CONVERSÃO DE ENERGIA

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Fazer seguindo a matriz de conversão de energia:

1- as transformações energéticas em um automóvel.

2- como se transforma a energia mecânica (“cinética") em energia química armazenada na bateria do veículo?

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Leis da EnergiaPrincípio da Conservação de Energia• a quantidade total de energia em um sistema isolado sempre permanecerá

constante,

ENTÃO:

• em um sistema isolado a energia é conservada

• o sistema isolado ou fechado pode ser o universo

• a energia total do universo é constante e assim permanecerá

LEMBRAM DO PRINCÍPIO DE LAVOSIER NO 2º GRAU?

“Na natureza nada se perde, nada se cria, tudo se transforma”

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Pergunta:

Já que a energia em um sistema fechado não é PERDIDA, CRIADA ou GERADA, por que precisamos nos preocupar tanto com os recursos energéticos, já que a energia é uma quantidade constante?

o problema é que o calor residual que é transferido para o ambiente, é um dos produtos

finais de muitas transformações de energia, e deixa de ser útil para a realização de qualquer

trabalho.

ou melhor

o potencial da energia de gerar trabalho útil acaba sendo “degradado”

a termodinâmica trata do estudo da relação entre o calor e otrabalho, ou, de uma maneira mais prática, oestudo de métodos para a transformação deenergia térmica em energia de movimento.

1ª Lei – o trabalho realizado sobre um sistema, somado à energia adicionada a ele, é igual a variação na energia total do sistema,simplificando:

A 1ª Lei da Termodinâmica e o Princípio da Conservação de Energia“princípio da quantidade da energia”

- trabalho realizado (energia útil) + energia adicionada (de entrada) =

variação de energia (perdas)

energia de entrada = energia de saída + perdaso que nada mais é que o princípio da conservação de energia:

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Quando você ouvir falar de motores que funcionam sem combustível, tirando energia do nada, pode ficar tranquilo que é fraude.

É impossível construir uma máquina que gere energia do nada. Uma máquina assim seria um "moto perpétuo ", e não existe porque

contradiz a 1ª Lei da Termodinâmica.

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A 2ª Lei da Termodinâmica (“princípio da qualidade de energia”)

enquanto a primeira lei da termodinâmica estabelece a conservação de energia em qualquer transformação, a segunda lei estabelece condições para que as transformações termodinâmicas

possam ocorrer.

A qualidade da energia é determinada pela sua capacidade de gerar trabalho físico

ex: freios de uma carro

Pelas leis da termodinâmica, a energia se degrada. Em todo o processo de trabalho, a energia vai se

transformando e sendo perdida sob a forma de calor. É o princípio da entropia.

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As perdas podem ser reduzidas, mas nunca eliminadas totalmente!É uma lei da natureza!

Perguntas:

1- Qual a diferença entre conservação de energia e o princípio da conservação de energia?

2-Se a eficiência de uma termelétrica a carvão é de 35%, então o que significa dizer que a energia é uma quantidade conservada?

3- Para que servem a 1ª e a 2ª Lei da Termodinâmica em um estudo de eficiência energética?

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Conservação de Energia

combater o desperdício;

significa diminuir o consumo, reduzindo custos;

melhorar a maneira de utilizar a energia, sem abrir mão do conforto e das vantagens que ela proporciona;

postergar investimento em novas centrais de geração;

exploração racional dos recursos naturais ;

poupar o meio ambiente, etc.

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para isso deve-se atuar:gerenciamento pelo lado da demanda (GLD)

educação para conscientização da população

eficiência energéticabuscar um aumento na eficiência de produtos e processos;

utilizar menos energia para produzir a mesma ou mais quantidade de energia útil

gerenciamento pelo lado da ofertaeficiência energética

repotenciação de usinas visando: maior potência e rendimento;aumento do fator de capacidade da usina.

geração distribuídageração com fontes renováveis de energia

é preciso aprender a fazer mais com menos

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EFICIÊNCIAS DE ALGUNS SISTEMAS DE CONVERSÃO DE ENERGIA

- 30%

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Perguntas:

8-

térmica

24Em que parte do sistema deve se feito investimentos na busca de tecnologias mais eficientes e pq?

2-

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