Introduo Metodologia Emergtica.Fevereiro 2005Enrique OrtegaDepartamento de Engenharia de AlimentosLaboratrio de Engenharia Ecolgica e Informtica AplicadaUnicampwww.unicamp.br/fea/ortega Faculdade de Engenharia de Alimentos

Metodologia EmergticaTeoria Geral de Sistemas Funes ecossistmicas Termodinmica de sistemas abertosDiagramas de sistemasClculo dos fluxos de emergiaLinguagem dos Smbolos Energticos: fontes de energia, estoques de materiais, fluxos, processos, produtos, resduos, energia dispersada, retro-alimentao, reciclagem.Diagnostico emergticoModelagem e simulaoMelhor percepo do mundo:Aes mais coerentes

Fluxo de EnergiaProdutorFonte de energia externa ilimitadaEstoque internoTransaoSumidouro de EnergiaFonte de energia limitadaConsumidorInteraoSistema ou subsistemaInterruptorSmbolos com conexes

Fluxos de EnergiaProdutorFonte de energia externa ilimitadaTambm deposito ou estoque interno (limitado)TransaoSumidouro de EnergiaFonte de energia externa limitadaConsumidorInteraoSistema ou subsistemaInterruptorTela pronta para fazer seu diagrama (fundo branco)

Fluxos de EnergiaProdutorFonte de energia externa ilimitadaDeposito ou estoque interno (limitado)TransaoSumidouro de EnergiaFonte de energia externa limitadaConsumidorInteraoSistema ou subsistemaInterruptorSmbolos prontos para usar, em fundo escuro.

Significado dos smbolos da Anlise EmergticaFluxo de Energia: Um fluxo cuja vazo depende de uma interao ou da fonte que o produz e do estoque energtico produzido.Fonte continua ilimitada: Um recurso externo que fornece energia de acordo a um programa controlado externamente (fora constante).Fonte continua limitada: Um recurso externo que fornece energia de acordo a uma certa interao regulada pela estrutura interna do sistema (funo fora decrescente).Fonte temporria limitada: Uma reserva energtica fora do sistema, que guarda uma certa quantidade de energia potencial.

Significado dos smbolos da Anlise EmergticaInterao: processo de transformao de energia potencial que exige a participao de varias formas de energia. O conceito de energia potencial se estende a matria e a informao.Sada de uma ou vrias energias de maior qualidade (trabalho do sistema)Energia dispersadaEnergia potencial = Energia de maior qualidade + Energia dispersadaEnergia = Trabalho + Calor

Significado dos smbolos da Anlise EmergticaSumidouro de Energia: Degradao e disperso da energia potencial empregada no processo. Consumidor: Unidade auto-cataltica que aproveita a biomassa produzida em etapas anteriores da cadeia trfica e gera um fluxo de energia de alta qualidade para fins de controle geral.Produtor: Unidade auto-cataltica que coleta e transforma energia de baixa qualidade (intensidade) sob a ao de fluxo de energia de alta qualidade.

Unidades auto-catalticasParte do trabalho produzido permanece no sistema como energia estrutural que refora a interao. Esse estoque interno denomina-se Q pois indica Quantidade e Qualidade.

Aproveitamento da energia disponvel em uma reaCadeia de vrios estgios de consumidoresEnergia dispersadaProdutoresResduosNutrientes

Consumidores de biomassaEnergia dispersadaFontes externasProdutores de biomassaResduosNutrientesDecompositoresEnergia disponvel na reaEnergia incorporada/Energia de cada etapaTransformidade1 000 J1 000 000 Joules de energia solar (sej)1 000 000 J100 J10 J1 J0 J1 000 sej/JEnergia disponvel em cada etapa1 000 J100 J10 J1 J10 000 sej/J100 000 sej/J1000 000 sej/J

Princpio da mxima empotnciaA potncia ecossistmica (emergia/tempo) denomina-se empotncia.

O principio da mxima empotncia diz: Os sistemas tendem a maximizar o fluxo de emergia. Isso implica maximizar o fluxo de energia em toda a cadeia alimentar.

Princpio da mxima empotnciaAplica-se a todos os nveis e escalas ao mesmo tempo. Capacidade renovvelCapacidade de suporte temporariamente alta em base a recursos fsseisOs sistemas se auto-organizam em hierarquias de transformao de energia que pulsam, cobrem diversas reas, acumulam energia e evoluem. Os sistemas se expandem e se contraem em funo da emergia disponvel.

Hiptese da auto-organizaoO princpio da mxima potncia sugere que a auto-organizao das espcies ocorre pelo reforo daquelas que desenvolvem contribuies a outras partes do sistema.

A auto-organizao de sistemas desenvolve estoques auto-catalticos para maximizar o aproveitamento de energia.

Hiptese da auto-organizaoO princpio da mxima potncia sugere que a auto-organizao de espcies disponveis ocorre pelo reforo daquelas que desenvolvem contribuies a outras partes do sistema. A auto-organizao de sistemas desenvolve estoques auto-catalticos para maximizar o aproveitamento de energia. FonteFProcesso de transformao daenergiadQ/dt =Desenho auto-cataltico.O crescimento exponencial se F constante e ilimitada k1.F.Qk3.F.Qk1.F.Q- k3.F.Q- k2.Qk2.QMateriais liberadosT = Temperatura em graus KelvindSe/dt = (k4.Q + k5.F.Q) / TTaxa de incremento da entropia ambiental Se com dissipao da energiaRetro-alimentaoProduoDepreciaoEnergia degradada

Princpio da mxima empotnciaA potncia ecossistmica (emergia/tempo) denomina-se empotncia. O principio da mxima empotncia disse: Os sistemas tendem a maximizar o fluxo de energia. Isso implica maximizar o fluxo de energia em toda a cadeia alimentar. Aplica-se a todos os nveis e escalas ao mesmo tempo. Os sistemas se auto-organizam em hierarquias de transformao de energia que pulsam, cobrem uma rea, acumulam energia, evoluem. Eles se expandem e contraem.

Significado dos smbolos da Anlise EmergticaCaixa: Smbolo de uso mltiplo que pode ser usado para representar uma unidade de consumo e produo dentro de um sistema. Representa um sub-sistema. Depsito: Uma reserva energtica dentro do sistema, que guarda uma quantidade de energia de acordo com o balano de entradas e sadas (variveis de estado).

Significado dos smbolos da Anlise EmergticaTransao: ao de venda de bens ou servios (linha continua) em troca de pagamento em dinheiro (linha tracejada). O preo mostrado na figura como uma fonte de energia externa. O processo pode ser tambm de escambo.Interruptor: um controlador que permite que ocorra um fluxo ou um processo a partir de uma combinao de sinais obtidas por sensores.

Fluxos de energia e materiais em um sistemaFonte de energia externaProdutor

A Terra, aps longa evoluo, desenvolveu inmeros estoques: solos frteis, gua limpa, ar limpo, bom clima, sistemas ecolgicos saudveis e beleza estticaProdutoresOrganizaoBiosferaConsumi-doresMateriaisBiomassa vegetalRecursos diversosFluxos de energia na biosfera

ProdutoresInteraesEnergia dispersadaA floresta: relaes plantas-soloMaior porosidade no soloSolubilizao de mineraisMaior umidade do solo Fixao de nitrognioAmortece golpe da chuvaAbsoro de gasesBombeamento de materiaisAcar para a micro-biota Matria orgnica para a macro-biotaEfeito esponja de gua

Produtos e servios ambientaisBiomassaBiodiversidadeA florestaDiminui a temperaturaGera solo frtil e infiltra gua limpa Maior absoro solar e maior produtividade Absorve CO2 e gera ar oxigenado Beleza e plenitudeImpede desabamentosResilncia: permite recuperar o ecossistemaFacilita a precipitao e estabiliza o regime de chuvas

definida como toda a energia incorporada na produo de um recurso, seja ela na forma de energia ou matria, trabalho humano ou da Natureza, em outras palavras, toda a energia necessria para um sistema produzir um recurso (Odum, 1996).H energia disponvel em tudo aquilo que reconhecido um ente da terra e do universo, inclusive a informao. EmergiaA energia pode ser utilizada para avaliar a riqueza real em uma base comum.

Emergia=custo energtico totalEmergia

dos produtosEmergias que entramEnergia degradadaEnergias que entram

Conceitos BsicosEmergia de um recurso a soma de toda a emergia necessria, direta ou indireta, para produzi-lo. (Joules de energia solar)

Transformidade solar de um recurso a quantidade total de emergia solar (sej) usada no sistema para produzir uma unidade de energia do produto (Joules, J). Indica a posio do produto na hierarquia energtica do planeta. (Joules de energia solar por Joule, sej/J)

Capacidade de SuporteNmero de indivduos de uma populao de uma determinada espcie que pode ser sustentado por uma regio ou uma determinada rea da paisagem... depende tanto da quantidade de recursos naturais disponveis (R) quanto da energia adquirida ou importada pelo sistema, que pode ser no renovvel (N).

Anlise Emergtica2. Elaborao do Diagrama3. Montar a Tabela de Avaliao Emergtica4. Calcular os ndices Emergticos5. Interpretao dos Resultados1. Levantamento da histria dos locais de estudo

1. Elaborao do DiagramaServiosambientaislocaisProdutosServios ambientaisMultasPerdas: solo,nutrientes,Pessoas,Insumos.

Emergia acumulada nos ecossistemas: solo, gua, madeira, etc.Avaliao EmergticaProcedimentos para uma avaliao emergtica de um sistema. Energia do Sol,da Lua e do ncleo interno da Terra Sistema AgrcolaEmergia diretaDisperso deEnergia Potencial

Energia ProduzidaTransformidade Solar ( sej /J )Emergia solar dos insumos (sej/ha/ano )Energia produzida (J/ha/ano )Soma dos Insumos de Emergia SolarEmergia no renovvelSol, vento, chuva, mars, ondas, soerguimento geolgico

R1FotosntesseInfra-estruturaUnidade de produoEnergiadegradadaAlbedoErosoControleDiagrama resumidoCompras

Diagrama resumido tradicionalServiosDeposito ou estoque interno (limitado)Sumidouro de EnergiaFonte de energia externa limitadaMateriaisProdutorI = R+NProdutosF = M+SEp = Energia dos produtosTransformidade:Tr = Emergia/Energia dos produtos

Contribuies da natureza: I=R+NRecursos renovveis da natureza: R=R1+R2Contribuio no renovvel da natureza: N

2. Montar a Tabela de Avaliao EmergticaEmergiaSolarS: Servios da economiaM: Materiais da economiaN: Recursos da natureza no-renovveisR: Recursos da natureza renovveisEmdlar Emergia/ UnidadeDados, UnidadeNome da contribuioNota

Diagrama resumido considerando renovabilidade parcialMateriais e servios renovveisMateriais e servios no-renovveisDeposito ou estoque interno (limitado)Sumidouro de EnergiaFonte de energia externa limitadaProdutorMn+SnI = R+NProdutosF = Fr+FnEp = Energia dos produtosTransformidade:Tr = Emergia/Energia dos produtosMr+Sr

Contribuies da natureza: I = R + NMo-de-obra local: SRLSR = SRL + SRE

As aplicaes da metodologia sero mostradas em outras apresentaes.Obrigado!!!

Clique para adicionar textoO seguinte passo calcular os ndices emergticos que esto relacionados com os recursos naturais renovveis e no-renovveis e com os fluxos da economia.O seguinte passo calcular os ndices emergticos que esto relacionados com os recursos naturais renovveis e no-renovveis e com os fluxos da economia.