Geração enérgica eolica - Apostilas - Fisica, Notas de estudo de Física. Universidade do Estado do Amazonas (UEA)
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Brigadeiro6 de Março de 2013

Geração enérgica eolica - Apostilas - Fisica, Notas de estudo de Física. Universidade do Estado do Amazonas (UEA)

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Apostilas de Física sobre o estudo da Geração enérgica eolica, energia eólica, tipos de turbinas eólicas, máquinas á vapor, maquina a vapor de êmbolo.
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ENERGIA EÓLICA

O homem vive num oceano de energia. Ao redor dele a natureza trabalha constantemente, expendendo energia em tão inesgotáveis quantidades que dela o homem pode aproveitar apenas uma fração. As queda de água poderiam proporcionar força hidrelétrica suficiente para suprir 80% da energia total consumida pelo homem, embora ele use apenas 1 ou 2% dela. Se os ventos fossem dominados, eles poderiam produzir duas vezes mais eletricidade do que a força da água o faz agora.

A atmosfera da Terra age como uma gigantesca máquina térmica. Os raios do Sol, mais fortes no equador do que nas regiões polares, causa o aquecimento do ar tropical que se eleva, cedendo lugar ao ar polar mais frio que se move para tomar-lhe o lugar. Esse fluxo é constantemente perturbado pela rotação da Terra e por condições atmosféricas locais. O resultado é o vento. Esta força pode criar o sopro de uma ventania ártica, ou, ainda, a pavorosa fúria de um ciclone de 800 km por hora. Embora imprevisível e inconstante, mesmo assim o vento tem sido importante fonte de energia para o homem. Durante séculos o vento impeliu navios a vela e moveu moinhos.

Os moinhos de vento foram inventados na Pérsia no século V. Eles eram usados para bombear água para irrigação.

Os mecanismos básicos de um moinho de vento não mudaram desde então: o vento atinge uma hélice que ao movimentar-se gira um eixo que impulsiona uma bomba, uma moenda ou, em tempos mais modernos, um gerador de eletricidade.

As hélices de uma turbina de vento são diferentes das lâminas dos antigos moinhos porque são mais aerodinâmicas e eficientes. As hélices tem o formato de asas de aviões e usam a mesma aerodinâmica. As hélices em movimento ativam um eixo que está ligado à caixa de mudança. Através de uma série de engrenagens a velocidade do eixo de rotação aumenta. O eixo de rotação está conectado ao gerador de eletricidade que com a rotação em alta velocidade gera energia elétrica.

Os ventos quase incessantes de todo o litoral brasileiro, até agora aproveitados apenas para bombear água, em cataventos rústicos, passarão a ser usados para gerar energia elétrica. As pesquisas nessa área vêm sendo realizadas pelo Centro Brasileiro de Testes de Turbinas Eólicas (CBTTE), ligado a Universidade Federal de Pernambuco (UFPE). Estima-se que até 2005 o país deva ter 1.600 turbinas eólicas.

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A energia eólica é atraente por não causar danos ambientais, e ter custo de produção baixo em relação a outras fontes alternativas de energia.

Fonte: br.geocities.com

Energia Eólica

A energia eólica é a energia obtida pelo movimento do ar (vento) e não se tem registro de sua descoberta, mas estima-se que foi há milhares e milhares de anos.

A energia dos ventos é uma abundante fonte de energia renovável, limpa e disponível em todos os lugares. A utilização desta fonte energética para a geração de eletricidade, em escala comercial, teve início há pouco mais de 30 anos e através de conhecimentos da indústria aeronáutica os equipamentos para geração eólica evoluíram rapidamente em termos de idéias e conceitos preliminares para produtos de alta tecnologia.

No início da década de 70, com a crise mundial do petróleo, houve um grande interesse de países europeus e dos Estados Unidos em desenvolver equipamentos para produção de eletricidade que ajudassem a diminuir a dependência do petróleo e carvão. Mais de 50.000 novos empregos foram criados e uma sólida indústria de componentes e equipamentos foi desenvolvida.

Atualmente, a indústria de turbinas eólicas vem acumulando crescimentos anuais acima de 30% e movimentando cerca de 2 bilhões de dólares em vendas por ano (1999).

Existem, atualmente, mais de 30.000 turbinas eólicas de grande porte em operação no mundo, com capacidade instalada da ordem de 13.500 MW.

Na Dinamarca, a contribuição da energia eólica é de 12% da energia elétrica total produzida; no norte da Alemanha (região de Schleswig Holstein) a contribuição eólica já passou de 16%; e a União Européia tem como meta gerar 10% de toda eletricidade a partir do vento até 2030.

Tanto no exterior como no Brasil, engenheiros civis, mecânicos e elétricos conseguiram, nos últimos anos, desenvolver um arsenal tecnológicos copaz de captar energia dos ventos com maior eficiência e custo reduzido. Enquanto em 1980 se gastavam 120 para ganhar um megawatt de energia através dos ventos, hoje o custo não passa de 40 dólares, três vezes menor.

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.

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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.

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

Fonte: www.cei.santacruz.g12.br

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/energia-eolica/energia- eolica.php#ixzz1wpeWNSHa

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ENERGIA A VAPOR

Máquinas À Vapor

É a denominação dada a qualquer motor que funcione pela transformação de energia térmica em energia mecânica através da expansão do vapor de água. A pressão adquirida pelo vapor é utilizada para deslocar êmbolos que permite o movimento das rodas de potentes locomotivas. Pode ainda ser empregada, pela transformação em energia cinética, ou energia de movimento, em imensas turbinas que impulsionam geradores elétricos e gigantescos transatlânticos. Bombas, bate-estacas e muitas outras máquinas são comandadas por máquinas à vapor.

O desenvolvimento da máquina à vapor no século XVIII contribuiu para a expansão da indústria moderna. Até então, os trabalhadores era executados na dependência exclusiva da potência dos músculos dos operários e da energia animal. Do vento ou da água. Uma única máquina à vapor realizava o trabalho de centenas de cavalos. Fornecia a energia necessária para acionar todas as máquinas de uma fábrica. Uma locomotiva à vapor podia deslocar cargas pesadas a grandes distância em um único dia. Os navios à vapor ofereciam transporte rápido, econômica e seguro.

Como funciona uma máquina à vapor

Uma máquina à vapor não cria energia, utiliza o vapor para transformar a energia calorífica liberada pela queima de combustível em movimento de rotação e movimento alternado de vaivém, afim de realizar trabalho. Uma máquina à vapor possui uma fornalha, na qual se queima carvão , óleo, madeira ou algum outro combustível para produzir energia calorífica. Em uma

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usina atômica um reator funciona como uma fornalha e a desintegração dos átomos gera o calor. Uma máquina à vapor dispõe de uma caldeira. O calor proveniente da queima de combustível leva a água a transformar-se, e ocupa um espaço muitas vezes maior que o ocupado pela água.

Essa energia de expansão pode ser aproveitada de duas formas: (1) deslocando um êmbolo num movimento vaivém ou (2) acionando uma turbina.

Maquina a vapor de êmbolo

As máquinas à vapor desse tipo possuem êmbolos que deslizam com um movimento vaivém no interior do cilindro. Vários sistemas de válvulas permitem a admissão do vapor no cilindro e a conseqüente impulsão da êmbolo, primeiro em um sentido e depois em outro, antes de deixar escapar o vapor já usado. Estas máquinas são geralmente denominadas máquinas de movimento alternado, ou alternativo, por causa do movimento vaivém, ou alternado de seus êmbolos. Os martelos à vapor utilizados para cravar estacas e os empregados para forjar metais requerem este tipo de movimento. Uma locomotiva, entretanto, necessita de um movimento giratório para acionar suas rodas. Esse movimento giratório é obtido ligando-se um virabrequim às extremidades do êmbolo. Em alguns tipos de máquinas à vapor de movimento alternado, denominado máquina compound, ou de sistema, o vapor flui através de quatro cilindros de diâmetro e opera quatro êmbolos.

HISTÓRIA

Herão, matemático e físico que viveu na Alexandria, Egito, descreveu a primeira máquina à vapor conhecida em 120 a.C. A máquina consistia em uma esfera metálica, pequena e oca montada sobre um suporte de cano proveniente de uma caldeira de vapor. Dois canos em forma de L eram fixados na esfera. Quando o vapor escapa por esses canos em forma de L, a esfera adquiria movimento de rotação. Este motor, entretanto não realizava nenhum trabalho útil. Centenas de anos depois, no séc. XVII, as primeiras máquinas à vapor bem - sucedida foram desenvolvidas.

As primeiras máquinas a vapor

Operavam utilizando-se mais da propriedade de o vapor condensar-se de novo em líquido do que de sua propriedade de expansão. Quando o vapor se condensa, o líquido ocupa menos espaço que o vapor. Se a condensação tem um lugar em um recipiente fechado, cria-se um vácuo parcial, que pode realizar trabalho útil.

Em 1698, Thomas Savery (1650-1715), mecânico inglês, patenteou a primeira máquina à vapor realmente prática, uma bomba para drenagem de água de minas. A bomba de Savery possuía válvulas operadas manualmente, abertas para permitir a entrada de vapor em um

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recipiente fechado. Despejava-se água fria no recipiente para resfriá-lo e condensar o vapor. Uma vez condensado o vapor, abria-se uma válvula de modo que vácuo no recipiente aspirasse a água através de um cano.

Em 1712, Thomas Newcomen (1663-1729), ferreiro inglês, inventou outra máquina à vapor para esvaziamento da água de infiltração das minas. A máquina de Newcomen possuía uma viga horizontal à semelhança de uma gangorra, da qual pendiam dois êmbolos, um em cada extremidade, Um êmbolo permanecia no interior de um cilindro, Quando o vapor penetrava no cilindro, forçava o êmbolo para cima, e acarretava a decida de outra extremidade. Borrifa-se água fria no cilindro, o vapor se condensava e o vácuo sugava o êmbolo de novo para baixo. Isto elevava o outro extremo da viga, que se ligava ao êmbolo de uma bomba na mina.

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