CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS – UnilesteMG

Trabalho Interdisciplinar de Graduação em Engenharia Mecânica

ANTONIO MAURÍCIO PRATA JÚNIOR

EZIEL LACERDA SARDANHA

RAPHAEL DUTRA FELICIANO

VICTOR FERREIRA DRUMOND

ENERGIA GEOTÉRMICA

Coronel Fabriciano

2014

CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS – UnilesteMG

Trabalho Interdisciplinar de Graduação em Engenharia Mecânica

ANTONIO MAURÍCIO PRATA JÚNIOR

EZIEL LACERDA SARDANHA

RAPHAEL DUTRA FELICIANO

VICTOR FERREIRA DRUMOND

ENERGIA GEOTÉRMICA

Projeto interdisciplinar apresentado no Curso de Engenharia Mecânica do Centro Universitário do Leste de Minas Gerais sob orientação do Prof. Geraldo Marcelino de Souza.

Coronel Fabriciano

2014

RESUMO

A foco deste Projeto interdisciplinar é mostrar através de pesquisas a aplicação de

turbinas para geração de energia por meio do vapor extraído do interior da terra.

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO.................................................................................................05

2. DESENVOLVIMENTO.....................................................................................08

2.1 OS POLIMEROS............................................................................................08

2.1.1 Definição de Polímero...........................................................................08

2.1.2 Classificaçõe

1. INTRODUÇÃO

“Geotérmico” vem das palavras gregas geo (terra) e therme (calor), assim, geotérmico significa calor terrestre.

Desde os tempos primordiais que usamos a água geotérmica que fluiu livremente da superfície da terra como termas. O uso mais antigo e mais comum era, naturalmente, somente relaxar nas consoladoras águas quentes.

Mas, eventualmente, esta ‘água mágica’ foi usada (e ainda é) de outros modos criativos. Os Romanos, por exemplo, usaram a água geotérmica para tratar doença dos olhos e pele e, em Pompeia, aquecer edifícios.

Há 10 mil anos, os Americanos Indígenas usavam a água das termas para cozinha e e para medicina.

Durante séculos os maoris da Nova Zelândia cozinharam ‘geotermicamente’ e, desde a década de 1960, que a França aquece até 200 mil casas usando água geotérmica.

Hoje em dia perfuramos poços nos reservatórios geotérmicos para trazer a água quente à superfície. Os geólogos, geoquímicos, perfuradores e engenheiros fazem explorações e testes para localizar áreas subterrâneas que contêm esta água geotérmica, de forma a sabermos onde perfurar poços de produção geotérmicos.

Então, assim que a água quente e/ou vapor viaja dos poços até à superfície, podem ser usados para gerar a electricidade em centrais geotérmicas ou para a energia para usos não-eléctricos.

Existe uma grande quantidade de energia sob a forma térmica contida no interior do planeta. Esta é transmitida para a crosta terrestre sobretudo por condução.

Esta representa uma potência de 10.000 vezes da energia consumida por ano no mundo atualmente.

Nos processos geotérmicos existe uma transferência de energia por convecção tornando útil o calor produzido e contido no interior da terra. O aproveitamento também pode ser feito utilizando a tecnologia de injeção de água a partir da superfície em maciços rochosos quentes.

A utilização ideal da energia geotérmica é em cascata, a temperaturas progressivamente mais baixas, até cerca dos 20ºC (Diagrama de Lindal).

Atualmente existe também a utilização de ciclos binários na produção de energia eléctrica e de bombas de calor (BCG) no caso de utilizações diretas

2. DESENVOLVIMENTO

Está havendo um aumento na eletricidade gerada geotermicamente. Segundo

um relatório de 2005 da ENEL, provedora de energia italiana, usinas de energia

geotérmica estavam fornecendo 8.900 megawatts para 24 países do mundo. Os

Estados Unidos produzem mais eletricidade geotérmica do que qualquer outro país,

com aproximadamente 32% do total mundial.

A primeira usina de energia geotérmica foi construída em Larderello, Itália, em 1904.

Um grupo liderado por Prince Piero Ginori Conti desenvolveu uma forma de usar o

vapor de fumarolas locais para movimentar turbinas e alimentar um gerador. Essa

usina ainda está em operação. Na década de 1950, o governo da Nova Zelândia

começou a estudar a possibilidade de usar o campo geotérmico de Wairakei para

gerar energia. O campo incluía gêiseres, fumarolas, fontes termais e piscinas de

lama. A usina geotérmica de Wairakei, a segunda no mundo, foi inaugurada em

1958. A maior usina de produção de eletricidade geotérmica é a The Geysers,

próximo a Santa Rosa, Califórnia. A usian foi inaugurada em 1960. Embora na

verdade não exista nenhum gêiser nessa localidade, bueiros de vapor existem em

toda a região. A usina de Geysers produz cerca de 750 megawatts de energia—

suficiente para uma cidade do tamanho de San Francisco.

Desde 2000, a geração de energia geotérmica triplicou na França, na Rússia

e no Quênia. Países tão diversos quanto Filipinas, Islândia e El Salvador produzem

uma média de 25% de sua eletricidade a partir de fontes geotérmicas, ao passo que

o Tibete suprem 30% de suas necessidade energéticas dessa forma.

As usinas geotérmicas usam um de três processos diferentes para gerar

eletricidade. Usinas de vapor direto ou vapor seco são construídas em localidades

onde os principais recursos hidrotérmicos são bueiros de vapor. Um poço de

produção captura o vapor pressurizado que escapa do solo e o envia a uma turbina

através de uma tubulação. A turbina consiste em uma série de pás anguladas

montadas em um eixo central. O vapor pressurizado passa através da turbina,

fazendo com que ela gire em seu eixo central. A turbina em movimento, por sua vez,

alimenta um gerador. A água esfria e volta ao solo. Larderello e The Geysers são

exemplos de usinas de vapor direto.

Uma usina de vapor flash utiliza água em temperaturas acima de 180ºC

(360ºF) para fazer vapor. A técnica de flash pega água quente profunda, em alta

pressão, e a pulveriza em tanques de baixa pressão. A água rapidamente volta ao

estado de vapor, “em um flash,” criando algo chamado de “vapor flash.” Esse vapor

em alta pressão movimenta as turbinas, que alimentam o gerador e produzem

eletricidade. A água resfriada é injetada de volta ao solo.

Uma usina de ciclo binário utiliza água geotérmica moderadamente quente,

de 107 a 182ºC (225 a 360ºF). A água geotérmica entra em um trocador de calor,

onde passa por um fluido secundário com um ponto de ebulição muito mais baixo

que o da água. O calor geotérmico faz com que o fluido secundário se transforme

em vapor “em um flash”, movimentando as turbinas. A água geotérmica nunca

chega à turbina diretamente; ela é injetada de volta ao solo a partir do trocador de

calor. A maioria dos recursos geotérmicos recai na categoria de temperatura

moderada; assim, a construção de usinas binárias é a mais provável no futuro.

Diagrama esquemático da usina de vapor direto

Diagrama esquemático de usina de ciclo binário

Diagrama esquemático da usina de vapor de flash

3. Vantagens e Desvantagens  

Aproximadamente todos os fluxos de água geotérmicos são constituídos por

gases dissolvidos, sendo que estes gases são enviados para a central de geração

de energia junto com o vapor de água. De um jeito ou de outro estes gases acabam

por ir para a atmosfera.

Por outro lado, o odor desagradável, a natureza corrosiva, e as propriedades

prejudiciais do ácido sulfídrico (H2S) são factores que inquietam os apoiantes deste

tipo de energia. Nos casos onde a concentração de ácido sulfídrico (H2S) é

relativamente baixa, o cheiro do gás causa náuseas. Em concentrações mais altas

pode acarretar sérios problemas de saúde e até a morte por asfixia.

É identicamente importante que exista tratamento apropriado à água vinda do

interior da Terra, que invariavelmente abrange minérios prejudiciais a saúde. É

fundamental que os despejos não sejam realizados em rios locais, para que isso não

prejudique a fauna local.

Quando uma grande quantidade de fluido aquoso é retirada da Terra, há

sempre uma hipótese de ocorrer subsistência na superfície. O mais drástico

exemplo de um problema desse tipo numa central geotérmica está em Wairakei,

Nova Zelândia. O nível da superfície afundou 14 metros entre 1950 e 1997 e está a

deformar a uma taxa de 0,22 metro por ano, após alcançar uma taxa de 0,48 metros

por ano em meados dos anos 70.

Há ainda o inconveniente da poluição sonora que afligiria toda a população

vizinha ao local de instalação da central, pois, para a perfuração do poço, é

necessário o uso de máquinas semelhante ao usado na perfuração de poços de

petróleo.

CONCLUSÃO

Desde as primeiras aplicações de estruturas poliméricas pelo ser humano, os

avanços na área de pesquisas permitiram que os polímeros fossem utilizados em

muitos campos da indústria automobilística.

Isso também ocorreu da mesma forma em relação às tecnologias de seu

processamento

O intuito era aproveitar-se de suas múltiplas propriedades, de modo a

adequá-las às demandas das diferentes aplicações.

Na indústria automobilística, esses avanços permitiram, entre outros

aspectos, que se substituíssem materiais clássicos pelos polímeros.

A sua capacidade de adquirir formas facilmente, mesmo as mais complexas

faz com que estes materiais proporcionem consideráveis diminuições no tempo de

fabricação.

Deste modo, verificamos que num veículo automóvel existem imensos

componentes poliméricos, desde as peças mais simples, os chamados componentes

não estruturais, como a proteção do espelho retrovisor e o tablier, às peças

estruturais mais complexas, como por exemplo, os corpos da bomba de água e os

coletores de admissão.

Assim, passou-se a exibir, em primeira instância, promessas de diminuir os

impactos ambientais gerados ao se extrair produtos naturais.

Contudo, cabe ressaltar que diversos materiais poliméricos se geram por

meio de outras fontes naturais.

Entre elas, está o petróleo, que também constitui matéria-prima não

renovável.

A maior parte dos produtos naturais, uma vez que se extraem de modo

sustentável, podem se configurar renováveis de maneira plena.

As possibilidades de pré-fabricações dos componentes, produzidos a partir de

material polimérico, permitem que se diminua o desperdício e se gerem menos

resíduos de modo geral.

Contudo, não é possível desconsiderar os resíduos gerados pelas indústrias

automobilísticas, já que não se tratam comumente de materiais biodegradáveis.

Tal fato ocorre, principalmente, porque eles estão na posição de um dos

maiores consumidores de material polimérico no mundo,

Ainda assim, observa-se que é visivelmente possível que se recicle grande

parte desse material residual sem perder as características do perfil inicial das

estruturas poliméricas.

Cabe ressaltar a possibilidade de se reaproveitar totalmente esse material.

Isso pode ocorrer ainda que os processos de reciclagem polimérica sejam os

mais caros, uma vez que envolvem seleção dos materiais.

Por fim, conclui-se que os materiais poliméricos são constituídos como uma

fonte fundamental de estrutura para solucionar questões técnicas de projetos.

As peças plásticas, cada vez mais, têm sua importância reconhecida como

parte integrante dos automóveis, trazendo acima de tudo, economia, segurança e

flexibilidade para o produto final.

Eles estão totalmente capacitados para servir a indústria automóvel, e, um

investimento nestes materiais, aliado a outros investimentos poderá proporcionar

uma evolução no mundo dos automóveis.

Contudo, suas aplicações devem ser orientadas de modo sustentável e

saudável, caminhando junto a soluções que venham de material natural.

Assim, é possível que se tenha um constante equilíbrio no ambiente que nos

cerca.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

 Brown, D.W.; Duchane,D.V. (1999). Scientific progress on the Fenton Hill HDR

project since 1983, Geothermics 28(4-5), 591-601.

 Allis, R. G. (2000). Review of subsidence at Wairakei Field, New

Zealand, Geothermics 29, 455-478