TAMIRES GRÉGORIO MENEZES

VICTOR SAID DOS SANTOS SOUSA

VICTÓRIA BEVENUTO CABRAL

CRISTAIS PIEZOELÉTRICOS

ESTRADA GERADORA DE ENERGIA ELETRICA

Salvador

2012

1. INTRODUÇÃO

1.1.PROBLEMA DE PESQUISA

Atualmente criou-se uma grande tendência ecológica para efetuar a

substituição da consagrada e mais utilizada energia não renovável e “suja”, por

aquela que seria sua sucessora: a energia renovável e “limpa”. Para tal, uma série

de cientistas em todo o mundo vem pesquisando e desenvolvendo uma grande

diversidade de tecnologias, assim como o aperfeiçoamento das antigas em uma

corrida quase frenética para descobrir o sucessor ou os sucessores das fontes não

renováveis atuais.

Estas pesquisas voltaram-se para diversas áreas desde a biologia na

utilização de bactérias até medidas socioeconômicas para economia de energia,

porém dentro de tamanhas pesquisas e investimentos uma delas direcionou-se para

as características especiais de certo cristal: o cristal piezoelétrico. Se este já era

muito utilizado em hospitais, especificamente em sistemas de ultrassom, e

intensamente em microfones, este passou durante determinado período a ser o

centro das atenções devido a sua propriedade de converter energia mecânica em

elétrica. Mas o que são os cristais piezoelétricos?

Grosso modo, cristais piezoelétricos são cristais que quando submetidos à

pressão convertem essa força em energia elétrica. O processo de compressão

desses cristais através de uma força mecânica desencadeia a conversão de um

potencial diferencial elétrico, ou seja, conversão de energia elétrica, sendo a

conversão de energia proporcional à força aplicada.

Enquanto, se submetido a uma corrente elétrica os cristais piezoelétricos

sofrem o efeito oposto, se quando contraídos convertem essa força mecânica em

energia elétrica, quando submetidos à corrente elétrica contraem-se ou expandem-

se (geralmente expandem-se) internamente, mas independentemente deste efeito

de contração ou expansão, estes também convertem a energia elétrica em uma

onda mecânica que se propaga pelo meio. Quando submetido há frequências

maiores que 20,0 kHz os cristais emitem ondas ultrassônicas que se propagam pelo

ambiente. São essas ondas que são utilizadas no sistema ultrassom dos hospitais.

2

A partir deste conceito, de desenvolvimento de novas tecnologias

sustentáveis e limpas, surge o conceito deste projeto. Utilizar de uma fonte

totalmente limpa, os cristais piezoelétricos, especificamente o quartzo, na produção

de energia elétrica através do aproveitamento da locomoção dos carros sobre as

estradas. Como desenvolver uma estrutura eficiente que otimize a conversão de

energia e possa ser utilizada nas estradas sem a necessidade de substituição

constante da fonte geradora?

1.2. JUSTIFICATIVA

Atualmente buscar uma saída mais sustentável para o planeta é algo

indispensável, quando consideramos que o Brasil é um país que optou por utilizar

veículos automotivos como carros e motocicletas que locomovem-se a partir de

estradas pré-definidas, buscar saídas para aproveitar a locomoção destes veículos

acaba por se tornar uma empreitada fascinante e para tal a utilização dos cristais

piezoelétricos mostram-se interessantes.

Utilizar o “sonho de consumo do povo brasileiro” para gerar um dos recursos

mais valiosos da atualidade: energia elétrica é de enorme relevância já que a própria

produção de energia elétrica degrada e muito o meio ambiente, utilizando uma

tecnologia capaz de produzir eletricidade, mas de forma totalmente limpa e, neste

caso, barata. Afinal com a exceção da estrutura e de eventuais manutenções o custo

desta tecnologia se tornaria nulo trazendo apenas lucros, pois energia elétrica é uma

energia de alto custo.

1.3. METODOLOGIA

As informações sobre os cristais piezoelétricos, assim como todas as outras

contidas neste breve relatório, com a exceção das de autoria própria, foram obtidas

através da revisão bibliográfica por meio de consulta de artigos, livros, web sites,

vídeos, apostilas, entre outros.

3

1.3.1. O Projeto

O Projeto intitulado Cristais MSV (MSV – Meneses, do grego “divindade

mitológica”; Said, do árabe “felicidade”; Victória, do latim “vitória certa”), consiste no

desenvolvimento de uma “Estrada de Quartzo”, sendo importante salientar que a

utilização dos cristais de quartzo deve-se ao melhor desempenho na conversão de

forças mecânicas em eletricidade em comparação aos outros cristais piezoelétrico.

Mas como elaborar a construção da “estrada de quartzo”? Como já explicado

os cristais de quartzo, por serem cristais piezoelétricos, “geram” eletricidade a partir

da conversão de sua compressão por força mecânica. Aproveitando-se essa

característica singular com o excesso de veículos que passam pelas estradas do

país diariamente, se teria assim uma grande fonte de energia elétrica. Para tal

utilizar-se-ia o peso dos próprios carros como combustível nessa geração de

eletricidade, afinal o necessário para geração da eletricidade neste sistema é a força

mecânica e neste caso temos o auxílio da força peso que atua sobre os veículos.

Este sistema poderia ser construído sob o próprio asfalto (que possui

capacidade de deformação) à medida que os carros passariam pela estrutura

montada sob o asfalto o próprio peso dos veículos levaria a geração de energia que

poderia ser armazenada ou distribuída no próprio local. Se tomar como base as

estradas brasileiras, em especial as BR, há uma grande carência e falta de

distribuição adequada dos postes de luz. A maior parte dela se quer possui

iluminação, pois o processo de iluminação a longa distância geraria um alto custo ao

governo. A implantação deste sistema supre essa carência, assim este tipo de déficit

seria suprido pela própria demanda de veículos nas estradas.

Esse sistema ainda pode ser inserido em quebra-molas ou até mesmo nas

calçadas as quais as pessoas andam, pois o peso do homem é suficiente para gerar

o efeito piezoelétrico. Outra utilização destes é na área de sensores de movimento,

podendo ser instalados “tapetes” destes cristais em portas de shoppings, pois o

peso das pessoas acionaria a porta de entrada, assim como também é possível

aplicar este princípio em elevadores, garagens, casas, etc.

4

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ABEL, Ana Maria; LUIZ, Sandro G. Sensores e Atuadores Piezoelétricos. Lorena,

Universidade de São Paulo: Escola de Engenharia de Lorena, 2010.

BARBOSA, Marília Inês Mendes; POROHÍRIO, Ney Hamilton. Caracterização

Tecnológica de Lascas de Quartzo. Rio de Janeiro: CNPq-CETEM, 1995.

Slides Ultrassom. Disponível em: <www.ebah.com.br>. Acessado em: 16 de Abril

de 2012.

NATAL, Guilherme Sartori. Nanoposicionamento de Precisão por controle

adaptativo binário de atuadores piezoelétricos. Rio de Janeiro, Universidade

Federal do Rio de Janeiro, 2008.

FILHO, Lourival Cruz Diniz. Quartzo (Cristal). Disponível em: <www.ebah.com.br>.

Acessado em: 16 de Abril de 2012.

Efeito Piezoelétrico e as Cerâmicas Piezoelétricas. São Carlos, ATCP do Brasil,

2004.

Cristais de Quartzo. Disponível em: <http://www.prof2000.pt/users/lpa>. Acessado

em: 16 de Abril de 2012.

5