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Por Leonardo Meiguel

As fontes de energia no mundo

O início do século XXI ficou marcado com o abrupto avanço tecnológico no mundo todo, trazendo benefícios à maior parte da população. Com esse avanço, o consumo de energia aumentou significantemente, surgindo dilemas acerca do consumo das fontes não renováveis. Nesse mundo com crescente expansão do número de pessoas, o aumento no uso de tecnologias e grande consumo de materiais, o termo sustentabilidade é fundamental para o presente e o futuro.

Figura 1 - Matriz energética do mundo em 2016
Fonte: International Energy Agency (IEA)

Estudos sobre o consumo e consequências dos elementos finitos como petróleo, carvão mineral e gás natural trazem resultados assombrosos. Gases altamente tóxicos liberados no ar atmosférico, elevados riscos de explosões, poluição da atmosfera com o dióxido de carbono agravando o aquecimento global são apenas alguns dos impactos que esses geradores de energia podem causar. Com isso, soluções como o aumento da produção de energia solar e a eólica cresce cada vez mais em países como Alemanha, Estados Unidos e China.

Figura 2 - Líderes na geração de energia solar 2013
Fonte: Wiki-Solar

O potencial inexplorado da energia solar no Brasil

Os principais pilares para o desenvolvimento de um país são a produção e a educação atreladas com a tecnologia. Tendo esses aspectos unidos e consolidados de uma boa forma, problemas como o consumo de fontes não renováveis de energia podem ser amenizados, como tem sido realizado na China, Japão e Estados Unidos, que investem cada vez mais em energia renovável, dentre elas, a energia solar, mesmo esses países recebendo menor quantidade de raios solares que o Brasil.

O Brasil apesar de ter recursos que envolvem energia renovável, poderia estar muito melhor nesse aspecto de produção energética, ou até mesmo liderar o mercado das energias limpas. Pela sua posição e extensão territorial, o Brasil é um dos países com maior potencial para geração de energia solar. Porém, esse potencial infelizmente não é explorado da melhor forma possível pelas pessoas e instituições, sendo assim, o único benefício que o sol traz aos brasileiros, é o de bronzeamento de pele nas praias.

Figura 3 - Países que mais instalaram energia solar em 2016.
Fonte: Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (Pnuma)

O jornalista ambiental André Trigueiro, relata que o Brasil utiliza estratégias inadequadas para a atualidade, que aposta boa parte de suas fichas no petróleo. Segundo ele, o papel de protagonista no setor energético neste século não é mais do petróleo e uma das evidências que comprovam é a bateria Powerwall, criada pela Tesla, que armazena energia solar e apesar do preço ainda nas alturas, foi lançada com código aberto, dando a possibilidade para outros pesquisadores identificarem e melhorarem a tecnologia.

Pensando no aspecto de sustentabilidade, o petróleo possui seus malefícios, pois, além de ser um elemento finito, sua combustão impacta diretamente na poluição do ar e na camada de ozônio. Por isso, torna-se necessário pensar no futuro, sendo a energia solar uma das ferramentas que poderá ajudar o Brasil em seu desenvolvimento econômico e sustentável.

Outro fator que contribui para a ampliação de energia solar é que, com o decorrer dos anos, torna-se cada vez mais inviável construir hidrelétricas, tanto por questões econômicas, como por motivos como o desmatamento, que provoca prejuízos à fauna e à flora, afetando comunidades indígenas.

No Brasil, economia e sustentabilidade podem se relacionar muito bem. Afinal, o Brasil é um país abundante no que se refere a recursos para geração de energia renovável, tendo o sol como seu aliado. Além disso, se o Brasil se tornasse referência em energia solar, poderia haver a produção de novos equipamentos que contribuíssem para o desenvolvimento desta energia renovável. Nesse sentido, a exportação de dispositivos de energia solar e o fornecimento de produtos mais baratos para a população e para as empresas tornar-se-ia possível. Assim, os pilares de produção e educação no país poderiam ser desenvolvidos vinculados com a tecnologia.

Em suma, o objetivo dessa matéria é transmitir duas mensagens, sendo a primeira sobre a importância da educação para elaborar o desenvolvimento de novas tecnologias que contribuem significativamente para a sociedade, sustentabilidade e a economia. Já a segunda, trata-se de pensar no futuro de uma forma sustentável, sendo a energia solar uma das ferramentas que irá contribuir à humanidade, já que é um recurso natural, abundante e que jamais terá seu fim. Dessa forma, o Brasil poderá dar passos largos para liderar a geração de energias limpas.

Referências

CHIAPPINI, Gabriel. CHINA GEROU MAIS ENERGIA RENOVÁVEL EM FASE MAIS CRÍTICA DA PANDEMIA, MAS CARVÃO RESISTE. Disponível em: https://epbr.com.br/china-gerou-mais-energia-renovavel-em-fase-mais-critica-da-pandemia-mas-carvao-resiste/. Acesso em: 24/09/2020

TOP 7 PAÍSES QUE MAIS USAM ENERGIA SOLAR. Disponível em: https://www.portalsolar.com.br/blog-solar/energia-solar/top-7-paises-que-mais-usam-energia-solar.html. Acesso em: 24/09/2020

O BRASIL É UM DOS PAÍSES COM MAIOR POTENCIAL PARA GERAÇÃO DE ENERGIA SOLAR. Disponível em: https://www.terra.com.br/noticias/dino/o-brasil-e-um-dos-paises-com-maior-potencial-para-geracao-de-energia-solar,00492254cfa7f57b30d87781f534d54471bx1xde.html. Acesso em: 24/09/2020

OS 5 PAÍSES QUE MAIS INVESTEM EM ENERGIAS RENOVÁVEIS. Disponível em:https://www.instalosolar.com.br/blog-instalo-solar/os-5-paises-que-mais-investem-em-energias-renovaveis. Acesso em: 24/09/2020

VIEIRA, Gilberto. ENERGIA SOLAR, A PROTAGONISTA DO SÉCULO XXI. Disponível em: http://blogdosengenheiros.com.br/energia-solar-a-protagonista-do-seculo-xxi/. Acesso em: 24/09/2020

Por Felipe Pizatto

O que é a cavitação?

A cavitação é um fenômeno, muitas vezes indesejado, que ocorre em escoamentos. É comum em tubulações com bombas e em vertedouros de barragens.

Esse fenômeno está relacionado com o conceito de pressão de vapor. A pressão de vapor é a relação entre a pressão e a temperatura em que um fluido evapora. A água por exemplo, evapora a 100 °C quando submetida a uma pressão de 1 atm.

Relação pressão x temperatura de evaporação da água
Fonte: CREF UFRGS

Quando uma região do escoamento apresenta pressão e temperatura suficientes para a evaporação, parte do fluido evapora formando bolhas de vapor no escoamento. Essas bolhas ao passarem por uma região com pressão mais elevada, retornam ao estado líquido, mas esse processo acontece na forma de implosão das bolhas. Caso essa implosão ocorra próximo à superfície sólida, o material pode ser danificado devido ao choque entre o líquido e a superfície.

Processo de implosão da bolha de cavitação
Fonte: Livia Jatoba

Impacto da cavitação nas obras de engenharia civil

Em tubulações hidráulicas a cavitação ocorre principalmente em bombas e o dano causado pelo fenômeno pode exigir a substituição do equipamento.

Para evitar a cavitação o engenheiro deve verificar a pressão em todos os pontos do escoamento, de forma a garantir que a pressão ficará acima da pressão de vapor em todos os trechos do fluxo.

Dano causado pela cavitação em uma turbina Francis.
Fonte: Wikipedia

Em barragens a cavitação ocorre nos vertedouros, onde a pressão do escoamento pode ser baixa devido à alta velocidade da água. Nesse tipo de obra deve-se ter um cuidado maior com a superfície por onde o escoamento vai passar já que as regiões com imperfeições facilitam a ocorrência do fenômeno. Isso acontece porque em uma depressão, a parcela do fluido que passa rente à superfície percorre uma distância maior no mesmo intervalo de tempo, portando apresenta uma velocidade superior. Sabemos pelo Princípio de Bernoulli que uma velocidade maior num mesmo ponto do escoamento significa uma pressão menor, consequentemente, maior facilidade de ocorrer a cavitação.

“A parcela do fluido que passa rente à superfície percorre uma distância maior no mesmo intervalo de tempo”

Fonte: Autor.

Quando a cavitação ocorre em um vertedouro, o dano causado cresce exponencialmente, já que o desgaste de uma região da superfície favorece a formação de bolhas de vapor. Além disso outros fatores podem aumentar o dano gerado, como a erosão que pode ocorrer juntamente com a cavitação.

Para evitar os danos causados pela cavitação em barragens, deve-se haver uma verificação da superfície do vertedouro a fim de garantir que não haja imperfeições, além de se utilizar materiais adequados para a obra, como um concreto com alta resistência a abrasão. Também é comum instalar aeradores nos vertedouros a fim de acrescentar ar no escoamento, com isso a mistura água-ar se torna compressível, absorvendo o impacto gerado pela implosão das bolhas de vapor.

Dano causado pela cavitação no vertedouro na represa Hoover (1945).
Fonte: Hydrodynamics of Pumps - Christopher E. Brennen

Dano causado pela cavitação em vertedouro na represa Nagarjuna Sagar.
Fonte: Analysis of Pressures on Nagarjuna Sagar Spillway - M V S S Giridhar

Referências

REGINATTO, Augusto. Caracterização do escoamento em vertedouro em degraus de inclinação 1v: 0,75h com aeração induzida por defletor e câmara de ar. Disponível em: https://www.lume.ufrgs.br/handle/10183/205401. Acesso em: 27/08/2020.

FREITAS, José; COSTA, Marienne; ARTIGAS, Laila. Durabilidade do Concreto. Disponível em: http://www.dcc.ufpr.br/NoVoS1T3/wp-content/uploads/2020/08/TC-031-Durabilidade-2020.pdf. Acesso em: 27/08/2020.

BRENNEN, Christopher. Hydrodynamics of pumps. Disponível em: https://authors.library.caltech.edu/25019/2/HydroPmp.pdf. Acesso em: 27/08/2020.