O Desenvolvimento econômico, O Desenvolvimento econômico, sustentável e a engenharia da sustentável e a engenharia da

sustentabilidadesustentabilidade

O que é desenvolvimento O que é desenvolvimento econômicoeconômico

• É a riqueza econômica dos países ou regiões obtida para o bem-estar dos seus habitantes. Em economia e em negócios, a riqueza de uma pessoa ou uma nação é o valor líquido dos ativos. Há ativos que são tangíveis (terra e capital) e aqueles que são financeiros (dinheiro, títulos, etc)

PIBPIB• O PIB é um indicador de desempenho O PIB é um indicador de desempenho

econômico, calculado no Brasil pelo IBGE econômico, calculado no Brasil pelo IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística).(Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). PIB = C + G + I + (X – M)PIB = C + G + I + (X – M)

  G = Consumo do governoG = Consumo do governoC = consumo das famíliaC = consumo das famíliaI = investimento brutoI = investimento brutoX = exportações de bens e serviçosX = exportações de bens e serviçosM = importações de bens e serviçosM = importações de bens e serviços

IDHIDH• O Índice de Desenvolvimento O Índice de Desenvolvimento

Humano é uma medida comparativa Humano é uma medida comparativa de pobreza, alfabetização, esperança de pobreza, alfabetização, esperança de vida para os diversos países do de vida para os diversos países do mundo. Seu cálculo vai de 0 (zero) a mundo. Seu cálculo vai de 0 (zero) a 1 (um), sendo que quanto mais 1 (um), sendo que quanto mais próximo da unidade, mais próximo da unidade, mais desenvolvido é considerado o país. desenvolvido é considerado o país.

O IDH foi desenvolvido na década de 90 (1990) e vem sendo utilizado O IDH foi desenvolvido na década de 90 (1990) e vem sendo utilizado pelo Programa das Nações Unidas e a partir de dados como:pelo Programa das Nações Unidas e a partir de dados como:

• expectativa de vidaexpectativa de vida• educaçãoeducação• PIB (per capita)PIB (per capita)• A cada ano, os países, membros da ONU são classificados de A cada ano, os países, membros da ONU são classificados de

acordo com essas medidas.acordo com essas medidas.

Critérios de Avaliação:Critérios de Avaliação:• O IDH combina três dimensões:O IDH combina três dimensões:

• Uma vida longa e saudável : Expectativa de Uma vida longa e saudável : Expectativa de vidavida

• Acesso ao conhecimento : Anos médios de Acesso ao conhecimento : Anos médios de estudo e anos esperados de escolaridade.estudo e anos esperados de escolaridade.

• Um padrão de vida decente : PIB (per capita)Um padrão de vida decente : PIB (per capita)

• O cálculo do IDH vai de zero a 1 (um) : quanto O cálculo do IDH vai de zero a 1 (um) : quanto mais próximo da unidade, mais desenvolvido é mais próximo da unidade, mais desenvolvido é considerado o país.considerado o país.

ÍndiceÍndice de Desenvolvimento Econômico Humano de Desenvolvimento Econômico Humano (IDH)(IDH)

• Índice de Desenvolvimento Humano (IDH)Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) – É uma medida comparativa – É uma medida comparativa utilizada para classificar os países pelo seu grau de “Desenvolvimento utilizada para classificar os países pelo seu grau de “Desenvolvimento Humano”.Humano”.

Desenvolvimento medido pelo IDHDesenvolvimento medido pelo IDH• Como o PIB pretende medir o desenvolvimento econômico sem levar em Como o PIB pretende medir o desenvolvimento econômico sem levar em

conta aspectos como ao bem estar social (que inclui saúde e educação), conta aspectos como ao bem estar social (que inclui saúde e educação), surgiu o IDH (Índice de Desenvolvimento Humano), que mede a média surgiu o IDH (Índice de Desenvolvimento Humano), que mede a média das realizações de um país em três dimensões básicas do das realizações de um país em três dimensões básicas do desenvolvimento humano: uma longa expectativa de vida, o desenvolvimento humano: uma longa expectativa de vida, o conhecimento e um padrão de vida digno para a população.conhecimento e um padrão de vida digno para a população.

• O Índice de Desenvolvimento Humano é uma medida comparativa de O Índice de Desenvolvimento Humano é uma medida comparativa de pobreza, alfabetização, esperança de vida para os diversos países do pobreza, alfabetização, esperança de vida para os diversos países do mundo. Seu cálculo vai de 0 (zero) a 1 (um), sendo que quanto mais mundo. Seu cálculo vai de 0 (zero) a 1 (um), sendo que quanto mais próximo da unidade, mais desenvolvido é considerado o país. próximo da unidade, mais desenvolvido é considerado o país.

•     O IDH era calculado pela média de três dimensões. Eram considerados O IDH era calculado pela média de três dimensões. Eram considerados países com alto desenvolvimento humano aqueles que apresentavam países com alto desenvolvimento humano aqueles que apresentavam IDH > 0,8. Os países com 0,799 < IDH < 0,5 eram considerados países IDH > 0,8. Os países com 0,799 < IDH < 0,5 eram considerados países de desenvolvimento intermediário. Aqueles com IDH < 0,5 eram de desenvolvimento intermediário. Aqueles com IDH < 0,5 eram considerados de baixo desenvolvimento humano. considerados de baixo desenvolvimento humano.

Tabela de IDHTabela de IDH

ESTRUTURA PARA O CÁLCULO DO IDHESTRUTURA PARA O CÁLCULO DO IDH

Indicador   Valor máximo

Valor mínimo

Expectativa de vida

anos 85 25

Alfabetização de adultos

% 100 0

Educação geral % 100 0

PIB per capita US$/hab

40.000 100

ESTRUTURA PARA O CÁLCULO DO IDHESTRUTURA PARA O CÁLCULO DO IDH

VALORES MÁXIMOS E MÍNIMOS DE CADA DIMENSÃO PARA O CÁLCULO DO IDHVALORES MÁXIMOS E MÍNIMOS DE CADA DIMENSÃO PARA O CÁLCULO DO IDH

METODOLOGIA PARA O CÁLCULO DO IDHMETODOLOGIA PARA O CÁLCULO DO IDHEstrutura para o cálculo do IDH:Estrutura para o cálculo do IDH:

• Expectativa de vida ao nascer:: EV = (EVpaís - 20) / EV = (EVpaís - 20) / (83,2-20)(83,2-20)

• Índice de Educação (IE)Índice de Educação (IE) = = IE = [(IAME - IAEE)1/2 - 0]/ IE = [(IAME - IAEE)1/2 - 0]/ (0,951 - 0),(0,951 - 0), onde : onde :

Ìndice de anos médios de estudo  Ìndice de anos médios de estudo  IAME = AME / 13,2IAME = AME / 13,2 (AME = anos médios de estudo do país)(AME = anos médios de estudo do país)

Índice de anos esperados de escolaridade   Índice de anos esperados de escolaridade   IAEE = AEE / IAEE = AEE / 20,620,6 (AEE = anos esperados de escolaridade do país) (AEE = anos esperados de escolaridade do país)

• Índice de rendaÍndice de renda = = IR = [ln(PIBpaís) - ln (163)] / IR = [ln(PIBpaís) - ln (163)] / [ln(108.211) - ln(163)][ln(108.211) - ln(163)]

• IDHIDH = (EV x IE x IR)1/3 = (EV x IE x IR)1/3

Valores máximos e mínimos de cada dimensão para o cálculo Valores máximos e mínimos de cada dimensão para o cálculo do IDH:do IDH: 1.1. Índice de expectativa de Vida – Turquia Índice de expectativa de Vida – Turquia

No ano de 2005 era de 71,4 anos:No ano de 2005 era de 71,4 anos:

2 .Índice de Educação:2 .Índice de Educação:Na Turquia , em 2005 a taxa de alfabetização de adultos era de Na Turquia , em 2005 a taxa de alfabetização de adultos era de 87,4% e o percentual da população, recebendo educação primária, 87,4% e o percentual da população, recebendo educação primária, secundária e terciária era de 68,7%.secundária e terciária era de 68,7%.

Cálculo do Indice do PIB Cálculo do Indice do PIB per capitaper capitaO PIB O PIB per capita,per capita, na Turquia, no ano de 2005 foi de US$ 8.047 na Turquia, no ano de 2005 foi de US$ 8.047 por habitante:por habitante:

Cálculo do Cálculo do IDHIDH

2- Desenvolvimento Sustentável : um 2- Desenvolvimento Sustentável : um conceito em construçãoconceito em construção • O conceito de Desenvolvimento O conceito de Desenvolvimento

Sustentável, provém de (...) “Sustentável, provém de (...) “um um processo histórico de reavaliação processo histórico de reavaliação crítica, da relação existente entre a crítica, da relação existente entre a sociedade civil e o Meio Natural.”sociedade civil e o Meio Natural.”

O desafio do desenvolvimento sustentável O desafio do desenvolvimento sustentável no século XXIno século XXI• Conforme o Relatório de Brundtland Conforme o Relatório de Brundtland

(1987):(1987):• ““... ... o desenvolvimento que satisfaz as o desenvolvimento que satisfaz as

necessidades do presente sem necessidades do presente sem comprometer a capacidade das comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazerem as gerações futuras de satisfazerem as suas próprias necessidades”.suas próprias necessidades”.

Metas para a SustentabilidadeMetas para a Sustentabilidade • Recursos naturais há que ser consumidos Recursos naturais há que ser consumidos

de forma consciente e suficientede forma consciente e suficiente• pelos seres humanos, sem que a pelos seres humanos, sem que a

biodiversidade, os valores sociais e os biodiversidade, os valores sociais e os culturaisculturais

sejam abandonados.sejam abandonados.• Considerar que o Ecossistema seja finito, Considerar que o Ecossistema seja finito,

não cresce e é materialmente fechado.não cresce e é materialmente fechado.• Identidade de Erlich : Estimativa de impacto Identidade de Erlich : Estimativa de impacto

ambiental das populações com relação ao ambiental das populações com relação ao uso dos recursos uso dos recursos per capita.per capita.

Estimativa de Impacto AmbientalEstimativa de Impacto Ambiental   Poluição Poluição = = Habitantes Habitantes x x Produção Produção

econômica econômica x x PoluiçãoPoluição

Área Área área área habitantes habitantes Produção Produção econômicaeconômica

Que pode ser reescrita na forma: I = P x A x T

onde: I é o impacto sobre o ambiente resultante do consumoP é a população que ocupa uma determinada áreaA é o consumo per capita (riqueza)T é o fator tecnológico

• Quanto menor o impacto de uma população sobre uma área, maior Quanto menor o impacto de uma população sobre uma área, maior seria a sua sustentabilidade seria a sua sustentabilidade

Identidade de ErlichIdentidade de Erlich• Inclui o meio ambienteInclui o meio ambiente• Inclui a pressão causada pelo tamanho de uma Inclui a pressão causada pelo tamanho de uma

populaçãopopulação• Fator econômicoFator econômico

Sociedade SustentávelSociedade Sustentável (HermanDaly) (HermanDaly)

1º Princípio da sustentabilidade ambiental1º Princípio da sustentabilidade ambiental• Os recursos naturais não devem ser consumidos a Os recursos naturais não devem ser consumidos a

uma velocidade que impeça sua recuperaçãouma velocidade que impeça sua recuperação2º Princípio da sustentabilidade ambiental2º Princípio da sustentabilidade ambiental• A produção dos bens não deve gerar resíduos que A produção dos bens não deve gerar resíduos que

não possam ser absorvidos pelo ambiente de forma não possam ser absorvidos pelo ambiente de forma rápida e eficaz. rápida e eficaz.

Princípios da sustentabilidade de Princípios da sustentabilidade de Herman Daly (1997) e os Modelos de Herman Daly (1997) e os Modelos de Interação dos Sistemas Humanos.Interação dos Sistemas Humanos.1º Modelo de interação – sustentabilidade fraca:1º Modelo de interação – sustentabilidade fraca:• Representa os sistemas humanos e natural Representa os sistemas humanos e natural

como como compartimentos ilimitadoscompartimentos ilimitados em seu em seu desenvolvimento.desenvolvimento.

• Tipo de sustentabilidade fraca : soma de Tipo de sustentabilidade fraca : soma de todos os capitais ambiental, econômico e todos os capitais ambiental, econômico e social) é mantida constante, sem social) é mantida constante, sem diferenciação do tipo de capital.diferenciação do tipo de capital.

• Exemplificando: Uma planta de tratamento de Exemplificando: Uma planta de tratamento de efluentes líquidos substituiria o serviço efluentes líquidos substituiria o serviço ambiental de purificação de água realizado ambiental de purificação de água realizado por uma floresta.por uma floresta.

1º Modelo de interação – sustentabilidade 1º Modelo de interação – sustentabilidade fraca:fraca:Representa os sistemas humanos e natural como Representa os sistemas humanos e natural como compartimentos ilimitadoscompartimentos ilimitados em seu desenvolvimento. em seu desenvolvimento.Tipo de sustentabilidade fraca : soma de todos os capitais Tipo de sustentabilidade fraca : soma de todos os capitais ambiental, econômico e social) é mantida constante, sem ambiental, econômico e social) é mantida constante, sem diferenciação do tipo de capital.diferenciação do tipo de capital.Exemplificando: Uma planta de tratamento de efluentes líquidos Exemplificando: Uma planta de tratamento de efluentes líquidos substituiria o serviço ambiental de purificação de água realizado substituiria o serviço ambiental de purificação de água realizado por uma floresta.por uma floresta.

2º Modelo de interação : sustentabilidade 2º Modelo de interação : sustentabilidade médiamédia

• Considera-se os 3 compartimentos Considera-se os 3 compartimentos (eco, econo e sociosfera) como (eco, econo e sociosfera) como áreas de domínio comuns, áreas de domínio comuns, entretanto, neste modelo há entretanto, neste modelo há outras áreas interdependentes.outras áreas interdependentes.

• As interações de troca entre os As interações de troca entre os sistemas (humano, social e sistemas (humano, social e econômico) possuem áreas que econômico) possuem áreas que não dependem fortemente do não dependem fortemente do sistema natural.sistema natural.

• Neste tipo de sustentabilidade, a Neste tipo de sustentabilidade, a soma dos três tipos de capital soma dos três tipos de capital (ecológico, econômico e social) é (ecológico, econômico e social) é também mantida constante, também mantida constante, porém a substituição entre os porém a substituição entre os diferentes tipos de capital é diferentes tipos de capital é parcial.parcial.

• Exemplificando : O plantio de um Exemplificando : O plantio de um bosque substituiria parcialmente o bosque substituiria parcialmente o capital natural de uma floresta capital natural de uma floresta natural.natural.

3º Modelo – sustentabilidade forte3º Modelo – sustentabilidade forte• Neste modelo, de sustentabilidade Neste modelo, de sustentabilidade

ambiental forte, o meio ambienta ambiental forte, o meio ambienta contém os sistemas humanos, contém os sistemas humanos, fornecendo recursos (minérios e fornecendo recursos (minérios e energia) e prestando serviços energia) e prestando serviços ambientais (dispersão de poluentes)ambientais (dispersão de poluentes)

• Recursos e serviços ambientais são a Recursos e serviços ambientais são a base para o desenvolvimento base para o desenvolvimento socioeconômico.socioeconômico.

• Os sistemas humanos estão contidos Os sistemas humanos estão contidos no sistema natural e a econosfera e a no sistema natural e a econosfera e a sociosfera não podem crescer além sociosfera não podem crescer além das limitações intrísecas da biosfera.das limitações intrísecas da biosfera.

• Neste tipo de modelo, para alcançar Neste tipo de modelo, para alcançar a sustentabilidade é necessário a sustentabilidade é necessário manter o capital .manter o capital .

• Exemplificando:Exemplificando: O esgotamento dos O esgotamento dos combustíveis fósseis é compensado combustíveis fósseis é compensado pelo desenvolvimento de outra fonte pelo desenvolvimento de outra fonte de energia, como a renováveis.de energia, como a renováveis.

3- A Engenharia da Sustentabilidade3- A Engenharia da Sustentabilidade

• Princípios Simples, conhecido pelos Engenheiros Princípios Simples, conhecido pelos Engenheiros em que tudo está baseado em energia.em que tudo está baseado em energia.

• Quando a energia disponível é abundante, a Quando a energia disponível é abundante, a economia cresce.economia cresce.

• Más em relação à fontes de energia a Más em relação à fontes de energia a exploração é superior à capacidade de suporte.exploração é superior à capacidade de suporte.

• Busca pela sustentabilidade: Engenheiros Busca pela sustentabilidade: Engenheiros devem utilizar técnicas para avaliar os sistemas devem utilizar técnicas para avaliar os sistemas de fornecimento de energia e considerar o de fornecimento de energia e considerar o homem, a natureza e a economia. homem, a natureza e a economia.

Busca pela SustentabilidadeBusca pela Sustentabilidade• Engenheiros devem utilizar-se de técnicas para medir e Engenheiros devem utilizar-se de técnicas para medir e

avaliar os sistemas e suas fontes de energia e para ISB avaliar os sistemas e suas fontes de energia e para ISB utilizam-se de modelos.utilizam-se de modelos.

• fornecimento de energia, considerar o homem a fornecimento de energia, considerar o homem a natureza, e também a economia.natureza, e também a economia.

Avanços Tecnológicos no século XXAvanços Tecnológicos no século XX• A Engenharia da sustentabilidade busca entender como A Engenharia da sustentabilidade busca entender como

as leis da energia controlam todos os modelos as leis da energia controlam todos os modelos humanos, a economia, os períodos de crescimento e de humanos, a economia, os períodos de crescimento e de sustentabilidade.sustentabilidade.

Reflexões para o FuturoReflexões para o Futuro

• Diminuir a desigualdade social.Diminuir a desigualdade social.

• Garantir o desenvolvimento econômico das Garantir o desenvolvimento econômico das sociedades “sociedades “São os fluxos de energia que formam e São os fluxos de energia que formam e mantém os sistemas humanos e naturaismantém os sistemas humanos e naturais”. ”.

O Homem foi induzido a considerar a energia, a O Homem foi induzido a considerar a energia, a economia e a sociedade como bens garantidos à sua economia e a sociedade como bens garantidos à sua sobrevivência: sobrevivência: modelo de sustentabilidade modelo de sustentabilidade fraca. fraca. Entretanto, o rápido crescimento que Entretanto, o rápido crescimento que caracterizou o último século, a percepção da caracterizou o último século, a percepção da capacidade de carga do planeta, a compreensão de capacidade de carga do planeta, a compreensão de que nossas fontes de energia são limitadas, nos que nossas fontes de energia são limitadas, nos induziram a pensar de acordo com o induziram a pensar de acordo com o modelo de modelo de sustentabilidade forte.sustentabilidade forte.

SISTEMASSISTEMAS• Em engenharia, para que se possa avaliar um sistema tão Em engenharia, para que se possa avaliar um sistema tão

complexo como o nosso, utilizam-se de “complexo como o nosso, utilizam-se de “sistemassistemas” e de ” e de ““diagramas de sistemasdiagramas de sistemas” para que se realizem cálculos ” para que se realizem cálculos sobre fluxos e depósitos de recursos.sobre fluxos e depósitos de recursos.

• O Meio Ambiente, constitui um sistema com altíssimo grau de O Meio Ambiente, constitui um sistema com altíssimo grau de complexidade,complexidade, derivada do número de componentes e de suas derivada do número de componentes e de suas interações bem como da complexidade dinâmica, associada ao interações bem como da complexidade dinâmica, associada ao padrão de comportamento que os componentes têm ao longo padrão de comportamento que os componentes têm ao longo do tempo.do tempo.

• Sistema é um “todo” e que interage com as suas partes Sistema é um “todo” e que interage com as suas partes “organizadas”“organizadas”

• Exemplificando: Bosque constituído de árvores, solo, Exemplificando: Bosque constituído de árvores, solo, nutrientes, animais e microorganismos.nutrientes, animais e microorganismos.

Essa interação mantém a unidade.Essa interação mantém a unidade.

Características Importantes de um Características Importantes de um Sistema:Sistema: As partes de um sistema.As partes de um sistema.

• As partes de um sistema não podem ser colocadas de maneira As partes de um sistema não podem ser colocadas de maneira aleatória. aleatória. Exemplificando:Exemplificando: Não é qualquer árvore que pode Não é qualquer árvore que pode substituir outra de uma determinada espécie que foi cortada. substituir outra de uma determinada espécie que foi cortada.

Em um sistema, as partes devem estar interligadas de uma forma Em um sistema, as partes devem estar interligadas de uma forma específica, para que o sistema realize seu propósito específico.específica, para que o sistema realize seu propósito específico.

• Os sistemas mantém estabilidade através de ajustes e flutuações.Os sistemas mantém estabilidade através de ajustes e flutuações.

• Retorno de informações : As interrelações revelam como os “loops Retorno de informações : As interrelações revelam como os “loops de feedbacks” se organizam para gerar estruturas responsáveis.de feedbacks” se organizam para gerar estruturas responsáveis.

Diagramas de Sistemas e Fluxo de EnergiaDiagramas de Sistemas e Fluxo de Energia

Fluxos Energéticos Necessários para a Produção de Alimentos Fluxos Energéticos Necessários para a Produção de Alimentos em uma Fazenda:em uma Fazenda:

Fluxo de Energia entre Plantas e Fluxo de Energia entre Plantas e ConsumidoresConsumidores

Recursos Limitados e IlimitadosRecursos Limitados e Ilimitados

O desenvolvimento de um sistema O desenvolvimento de um sistema está limitado a seus recursos está limitado a seus recursos energéticos.energéticos.

Se estes podem suportar mais Se estes podem suportar mais crescimento ou se os sistema deve crescimento ou se os sistema deve ser limitado em sua atividade, ser limitado em sua atividade, depende da disponibilidade de depende da disponibilidade de energia externa.energia externa.

Recursos Limitados e Ilimitados:Recursos Limitados e Ilimitados: Comparação entre duas Comparação entre duas fontes de energiafontes de energia

• Primeira situação : A represa pode estar limitada pelo fluxo de água que chega às turbinas.Os fluxos de energia limitada na fonte, não podem suportar um crescimento ilimitado e os sistemas que empregam estas fontes têm que se desenvolver de forma a manter o armazenamento de energia e de reservas em um nível que o fluxo de entrada possa suportar.

• Segunda situação: Se o fornecimento de água à represa for maior que a pressão necessária, para mover as turbinas, pode ser considerado um sistema ilimitado. Pode-se dizer, que as fontes ilimitadas de energia, podem suportar o aumento de consumo e a acumulação de re-servas que chamamos de crescimento.

a)Fonte de energia de grande capacidade com fluxo de saída suficiente para cada usuário.b) Fonte de energia limitada, com fluxo disponível fixo por unidade de tempo.

Sobrevivência dos SistemasSobrevivência dos Sistemas• Desenvolvem retroalimentação de energia.Desenvolvem retroalimentação de energia.• Reciclam de materiais.Reciclam de materiais.

MODELOS DE CRESCIMENTOMODELOS DE CRESCIMENTOA Engenharia da SustentabilidadeA Engenharia da SustentabilidadeModelos:Modelos:• Como já foi mencionado anteriormente, tudo está Como já foi mencionado anteriormente, tudo está

baseado em energia e os engenheiros, na busca baseado em energia e os engenheiros, na busca pela sustentabilidade, devem recorrer às técnicas pela sustentabilidade, devem recorrer às técnicas para medir e avaliar os sistemas e suas fontes de para medir e avaliar os sistemas e suas fontes de energia e para isso, se utilizam de modelos.energia e para isso, se utilizam de modelos.

• Modelos Modelos representamrepresentam sistemas e os sistemas sistemas e os sistemas são constituídos de partes e de suas são constituídos de partes e de suas interconexõesinterconexões

Modelos de Crescimento e a Engenharia da Modelos de Crescimento e a Engenharia da Sustentabiliadade – Para construir um Sustentabiliadade – Para construir um modelo é necessário:modelo é necessário:• Criar uma caixa imaginária que “contenha” nosso sistema.Criar uma caixa imaginária que “contenha” nosso sistema.

• Desenhar símbolos que representem as influências externas.Desenhar símbolos que representem as influências externas.

• Símbolos que representem as partes internas do nosso Símbolos que representem as partes internas do nosso sistema.sistema.

• Linhas de conexão entre esses símbolos, que representem Linhas de conexão entre esses símbolos, que representem relaçõesrelações

e fluxos de materiais e energia.e fluxos de materiais e energia.

• Para que o modelo se torne quantitativo convenciona-se Para que o modelo se torne quantitativo convenciona-se adicionarmos valores numéricos a cada fluxo.adicionarmos valores numéricos a cada fluxo.

Portanto, podemos utilizar os modelos para avaliações Portanto, podemos utilizar os modelos para avaliações

quantitativas e para simulações: que permitem quantitativas e para simulações: que permitem acompanhar/prever o comportamento do sistema ao longo do acompanhar/prever o comportamento do sistema ao longo do tempo.tempo.

Um Modelo Simples de ArmazenamentoUm Modelo Simples de Armazenamento

Este é o exemplo de um sistema simples que contenha apenas um processo de armazenamento; o sistema contém um estoque, fluxo de entrada e um fluxo de saída.Na figura, a água foi usada como material a ser armazenado (estoque). Poderia ser petróleo, minério, dinheiro etc.

Já que a Energia acompanha todos os processos e fluxos, modelos que Já que a Energia acompanha todos os processos e fluxos, modelos que empreguem diagramas de energia do sistema, podem ser utilizados para empreguem diagramas de energia do sistema, podem ser utilizados para descrever os diversos sistemas.descrever os diversos sistemas.

Estes sistemas, por sua vez, buscam entender como as Leis da Estes sistemas, por sua vez, buscam entender como as Leis da Termodinâmica, controlam todos os Termodinâmica, controlam todos os Modelos Humanos, a Modelos Humanos, a Economia, os Períodos de Crescimento e deEconomia, os Períodos de Crescimento e de Estabilidade.Estabilidade.

Leis da TermodinâmicaLeis da TermodinâmicaLei zero da termodinâmica:Lei zero da termodinâmica:Determina: “Quando dois sistemas em equilíbrio Determina: “Quando dois sistemas em equilíbrio termodinâmico têm igualdade de temperatura, com um termodinâmico têm igualdade de temperatura, com um terceiro sistema, também em equilíbrio”.terceiro sistema, também em equilíbrio”.1ª Lei da termodinâmica ou da conservação da energia1ª Lei da termodinâmica ou da conservação da energiaEnergia interna do sistema é relacionada ao trabalho realizado Energia interna do sistema é relacionada ao trabalho realizado sobre o ambiente e ao calor transferido ao sistema.sobre o ambiente e ao calor transferido ao sistema.2ª Lei da termodinâmica2ª Lei da termodinâmicaEnunciado de ClausiusEnunciado de ClausiusO calor não pode fluir de forma espontânea de um corpo de O calor não pode fluir de forma espontânea de um corpo de temperatura mais baixa para outro com temperatura mais temperatura mais baixa para outro com temperatura mais elevada. elevada. Esta Lei determina de forma quantitativa a viabilidade de Esta Lei determina de forma quantitativa a viabilidade de processos em sistemas físicos, no que se refere à possibilidade processos em sistemas físicos, no que se refere à possibilidade de troca de energia e a ocorrência ou não, destes processos na de troca de energia e a ocorrência ou não, destes processos na natureza.natureza.

Equações para um Sistema Simples de Equações para um Sistema Simples de Armazenamento de água em um Tanque.Armazenamento de água em um Tanque.

0.00 3.00 6.00 9.00 12.00Time

1:

1:

1:

0.25

75.12

150.001: Q

1

1

1 1

0.00 3.00 6.00 9.00 12.00Time

0.00

50.00

100.00 Q

1

1 1 1

Nível de água: Q como função Nível de água: Q como função do tempo para um tanque do tempo para um tanque perdendo água.perdendo água.

Nível de água contra o tempo: tanque Nível de água contra o tempo: tanque perdendo água com uma fonte perdendo água com uma fonte externaexterna

Representação gráfica para o crescimento de um Representação gráfica para o crescimento de um estoque : representado por um modelo deestoque : representado por um modelo de armazenamentoarmazenamento

Mudanças na quantidade armazenada de um depósito de Mudanças na quantidade armazenada de um depósito de água. Valores iniciais destacados em negrito.água. Valores iniciais destacados em negrito.

TempoTempo Fluxo de saFluxo de saíídada VariaVariaççãoãoQuantidade Quantidade armazenadaarmazenada

t+Dt k1 x Q DQ = J - k1 x Q Q + DQ

0 0,00 2,00 1,00

1 0,03 1,97 2,97

2 0,09 1,91 4,88

3 0,15 1,85 6,73

4 0,20 1,80 8,53

5 0,26 1,74 10,28

6 0,31 1,69 11,97

7 0,36 1,64 13,61

8 0,41 1,59 15,20

9 0,46 1,54 16,74

... ... ... ...

       

299 2,00 0,00 66,66

300 2,00 0,00 66,66

Representação Gráfica : Mudanças na Quantidade Representação Gráfica : Mudanças na Quantidade Armazenada de um depósito de águaArmazenada de um depósito de águaOnde: J = 2L/h Dt=1h e k1=0,03⁻¹Onde: J = 2L/h Dt=1h e k1=0,03⁻¹

Mudanças na Quantidade armazenada de um Mudanças na Quantidade armazenada de um depósito de água para: J=2L/h Dt=1h K1=0,06h⁻¹depósito de água para: J=2L/h Dt=1h K1=0,06h⁻¹

• Ecossistemas utilizam muitas fontes cujo fluxo é controlado por sistemas Ecossistemas utilizam muitas fontes cujo fluxo é controlado por sistemas externos. Exemplos de externos. Exemplos de fontes de fluxo constantefontes de fluxo constante são o sol, a chuva, o são o sol, a chuva, o vento e as correntes de rios. As populações nos sistemas não podem vento e as correntes de rios. As populações nos sistemas não podem aumentar os fluxos externos. Seu crescimento se limita àquilo que possa aumentar os fluxos externos. Seu crescimento se limita àquilo que possa ser mantido pelo fluxo interno de energia. Um exemplo é a utilização da luz ser mantido pelo fluxo interno de energia. Um exemplo é a utilização da luz solar pelas árvores, não há nada que as árvores possam fazer para solar pelas árvores, não há nada que as árvores possam fazer para aumentar ou diminuir a incidência de luz solar. Este tipo de fonte é também aumentar ou diminuir a incidência de luz solar. Este tipo de fonte é também chamado fonte chamado fonte renovávelrenovável. .

• A Figura, anterior mostra como este tipo de fonte é representado em um A Figura, anterior mostra como este tipo de fonte é representado em um diagrama de símbolos. Um caminho desde a fonte se mostra atravessando o diagrama de símbolos. Um caminho desde a fonte se mostra atravessando o sistema com parte dele saindo novamente do sistema. O uso da energia se sistema com parte dele saindo novamente do sistema. O uso da energia se mostra como uma linha desde o lado do caminho interno. Se pode pensar mostra como uma linha desde o lado do caminho interno. Se pode pensar que isto é um tubo conectado ao lado de uma drenagem para retirar água. que isto é um tubo conectado ao lado de uma drenagem para retirar água.

• Ecossistemas utilizam muitas fontes cujo fluxo é controlado por sistemas Ecossistemas utilizam muitas fontes cujo fluxo é controlado por sistemas externos. Exemplos de externos. Exemplos de fontes de fluxo constantefontes de fluxo constante são o sol, a chuva, o são o sol, a chuva, o vento e as correntes de rios. As populações nos sistemas não podem vento e as correntes de rios. As populações nos sistemas não podem aumentar os fluxos externos. Seu crescimento se limita àquilo que possa aumentar os fluxos externos. Seu crescimento se limita àquilo que possa ser mantido pelo fluxo interno de energia. Um exemplo é a utilização da luz ser mantido pelo fluxo interno de energia. Um exemplo é a utilização da luz solar pelas árvores, não há nada que as árvores possam fazer para solar pelas árvores, não há nada que as árvores possam fazer para aumentar ou diminuir a incidência de luz solar. Este tipo de fonte é também aumentar ou diminuir a incidência de luz solar. Este tipo de fonte é também chamado fonte chamado fonte renovávelrenovável. .

• A Figura , ainda evidencia como este tipo de fonte é representado em um A Figura , ainda evidencia como este tipo de fonte é representado em um diagrama de símbolos. Um caminho desde a fonte se mostra atravessando o diagrama de símbolos. Um caminho desde a fonte se mostra atravessando o sistema com parte dele saindo novamente do sistema. O uso da energia se sistema com parte dele saindo novamente do sistema. O uso da energia se mostra como uma linha desde o lado do caminho interno. Se pode pensar mostra como uma linha desde o lado do caminho interno. Se pode pensar que isto é um tubo conectado ao lado de uma drenagem para retirar água. que isto é um tubo conectado ao lado de uma drenagem para retirar água.

• Um importante exemplo na natureza é a sucessão, como o crescimento Um importante exemplo na natureza é a sucessão, como o crescimento de uma floresta. Quando a floresta é jovem, a energia da luz não é de uma floresta. Quando a floresta é jovem, a energia da luz não é limitante. O crescimento de árvores pequenas é rápido e a maioria do limitante. O crescimento de árvores pequenas é rápido e a maioria do excedente de luz que passa não é utilizada. Com o crescimento da excedente de luz que passa não é utilizada. Com o crescimento da floresta, não obstante, as árvores utilizam mais e mais energia, e menos floresta, não obstante, as árvores utilizam mais e mais energia, e menos energia escapa de não ser utilizada. O crescimento decresce e se detém. energia escapa de não ser utilizada. O crescimento decresce e se detém. A floresta se torna um balanço entre crescimento e decomposiçãoA floresta se torna um balanço entre crescimento e decomposição

• Outro exemplo de crescimentoOutro exemplo de crescimento, em uma fonte de fluxo constante, é a , em uma fonte de fluxo constante, é a construção de cidades ao longo de um rio. As cidades usam água para construção de cidades ao longo de um rio. As cidades usam água para beber, produção beber, produção

agrícola, pesca e uso de águas servidas tratadas. Novas cidades podem agrícola, pesca e uso de águas servidas tratadas. Novas cidades podem construir até que toda a água seja utilizada tão rápido quanto flui pelo construir até que toda a água seja utilizada tão rápido quanto flui pelo rio.rio.

Fluxo de Energia e Modelos de Crescimento:Fluxo de Energia e Modelos de Crescimento: Símbolos com Símbolos com caminhos de conexão utilizados em modelos de crescimentocaminhos de conexão utilizados em modelos de crescimentoPodemos representar ciclos naturais ou ecológicos através de um conjunto Podemos representar ciclos naturais ou ecológicos através de um conjunto de símbolos apresentados abaixo.  de símbolos apresentados abaixo.  

Esse slide não sabia se tirava ou deixavaEsse slide não sabia se tirava ou deixava

Podemos representar ciclos naturais ou ecológicos através de um Podemos representar ciclos naturais ou ecológicos através de um conjunto de símbolos apresentados abaixo. conjunto de símbolos apresentados abaixo.   

• Representa uma fonte de energia como, por exemplo, o Sol.Representa uma fonte de energia como, por exemplo, o Sol.  • Representa um produtor como, por exemplo, as plantas Representa um produtor como, por exemplo, as plantas

verdes, que realizam o processo de fotossíntese.verdes, que realizam o processo de fotossíntese.

• Representa um consumidor, como os herbívoros, por Representa um consumidor, como os herbívoros, por exemplo.exemplo.

Um modelo muito simples, representando parte de Um modelo muito simples, representando parte de uma floresta, seria como apresentado na figura a uma floresta, seria como apresentado na figura a seguir:seguir:

Sol árvores animais

nutrientes

Modelo representando parte de uma floresta.

• A flecha contínua é utilizada para representar o A flecha contínua é utilizada para representar o fluxo de energiafluxo de energia ou ou material.material. O modelo informa que as árvores, que são produtores, O modelo informa que as árvores, que são produtores, processam a energia recebida do Sol. Essas árvores são consumidas processam a energia recebida do Sol. Essas árvores são consumidas pelos animais que recolocam nutrientes no solo, o que reverte em pelos animais que recolocam nutrientes no solo, o que reverte em benefício das próprias árvores. Vemos, assim, que no modelo existe benefício das próprias árvores. Vemos, assim, que no modelo existe um elo de retroalimentação envolvendo as variáveis um elo de retroalimentação envolvendo as variáveis árvoresárvores e e animaisanimais..

Modelo de Crescimento Utilizando uma Fonte de Energia Modelo de Crescimento Utilizando uma Fonte de Energia

RenovávelRenovável

Representação gráfica para o Representação gráfica para o modelo de crescimento utilizando modelo de crescimento utilizando uma fonte renováveluma fonte renovável

Diagrama de sistemas do modelo de Diagrama de sistemas do modelo de crescimento utilizando uma fonte crescimento utilizando uma fonte renovável.renovável.

Modelo de fonte lentamente renovável Modelo de fonte lentamente renovável

Modelo de fonte lentamente renovávelModelo de fonte lentamente renovável

• Encontrado em muitos tipos de sistemas geológicos, químicos e Encontrado em muitos tipos de sistemas geológicos, químicos e econômicos.econômicos.• Este modelo pode representar a maneira como os recursos estão Este modelo pode representar a maneira como os recursos estão suprindo a nossa sociedade consumidora de energia.suprindo a nossa sociedade consumidora de energia.• O tanque de reserva(E) representa os grandes estoques de carvão, O tanque de reserva(E) representa os grandes estoques de carvão, óleo, gás natural, Solo, madeira e minerais disponíveis.óleo, gás natural, Solo, madeira e minerais disponíveis.• O modelo pode também representar uma população de peixes em O modelo pode também representar uma população de peixes em uma represa, depois do alagamento de uma floresta.uma represa, depois do alagamento de uma floresta.

A Engenharia da SustentabilidadeA Engenharia da Sustentabilidade Modelos de Crescimento utilizando uma Fonte Não-Modelos de Crescimento utilizando uma Fonte Não-RenovávelRenovável

Alguns sistemas dependem de recursos provenientes de fontes Alguns sistemas dependem de recursos provenientes de fontes não renováveisnão renováveis; ;

EXEMPLIFICANDO: EXEMPLIFICANDO: uma população de escaravelhos crescendo com a energia uma população de escaravelhos crescendo com a energia disponível de um tronco em decomposição. disponível de um tronco em decomposição.

Quando a população de escaravelhos é pequena, há uma energia ampla e o Quando a população de escaravelhos é pequena, há uma energia ampla e o crescimento é exponencial. Mais tarde, como o tronco começa a diminuir em crescimento é exponencial. Mais tarde, como o tronco começa a diminuir em tamanho, o crescimento da população de escaravelhos diminui até que não haja tamanho, o crescimento da população de escaravelhos diminui até que não haja mais tronco - e nenhum escaravelho. No gráfico, a linha mais tronco - e nenhum escaravelho. No gráfico, a linha Q Q representa o número da representa o número da população. A linha população. A linha NN representa a energia restante no tronco em determinado representa a energia restante no tronco em determinado tempo . tempo .

Outro exemploOutro exemplo é uma cidade, com um único recurso econômico não renovável como é uma cidade, com um único recurso econômico não renovável como um depósito de carvão. Ela se converterá em uma cidade fantasma. um depósito de carvão. Ela se converterá em uma cidade fantasma.

Representação gráfica para o Representação gráfica para o modelo de crescimento modelo de crescimento utilizando uma fonte não utilizando uma fonte não renovável.renovável.

Modelo de crescimento utilizando duas Fontes: Renovável e Não-Modelo de crescimento utilizando duas Fontes: Renovável e Não-

RenovávelRenovável • No modelo das duas fontes a energia para o crescimento do No modelo das duas fontes a energia para o crescimento do

estoque de consumidores em estoque de consumidores em Q Q vem de duas fontes, uma fonte vem de duas fontes, uma fonte renovável renovável JJ e outra em que a energia é retirada por um estoque e outra em que a energia é retirada por um estoque que não é reabastecido, o estoque não renovável que não é reabastecido, o estoque não renovável EE.. Este modelo Este modelo oferece uma perspectiva de nossa própria sociedade global. A oferece uma perspectiva de nossa própria sociedade global. A economia mundial cresceu baseada tanto nos combustíveis fósseis economia mundial cresceu baseada tanto nos combustíveis fósseis quanto em fontes renováveis. Caso o modelo esteja correto, a quanto em fontes renováveis. Caso o modelo esteja correto, a economia terá de ajustar-se de forma a utilizar menor quantidade economia terá de ajustar-se de forma a utilizar menor quantidade de combustíveis fósseis não-renováveis para que estes não se de combustíveis fósseis não-renováveis para que estes não se esgotem.esgotem.

Diagrama de sistemas do modelo de crescimento utilizando uma duas fontes