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Recursos Energéticos e Meio Ambiente (REMA)
Engenharia Ambiental
1º semestre/2018
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Antonio Cesar Germano Martins
http://www.sorocaba.unesp.br/#!/graduacao/engenharia-ambiental/paginas-docentes/antonio/teste/es/
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Energia para tudo
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Fonte: http://www.unicamp.br/fea/ortega/eco/iuri26.htm
Uso de combustíveis e eletricidade nos Estados Unidos em BTU no ano de 1975.
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Fonte: https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20Final_2015_Web.pdf
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Fonte: https://ben.epe.gov.br/downloads/S%C3%ADntese%20do%20Relat%C3%B3rio%20Final_2015_Web.pdf
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Conteúdo
Fontes Renováveis x Não Renováveis e Conservação deEnergia. Mecânica e Termodinâmica da Energia. OAmbiente e a Necessidade de Energia.Hidroeletricidade. Energia Solar. Energia Eólica.Energia Nuclear, Geotérmica e dos Oceanos. Petróleo eGás Natural. Carvão. Biodiesel. Etanol. Biomassa.Matriz Energética Nacional e Consumo Nacional.Gestão Ambiental e Responsabilidade Ambiental dasEmpresas
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Critérios de Avaliação
P1 e P2 são avaliações somativas
F1 e F2 são avaliações formativas
AE é a nota da participação em atividades extras em sala e/ou fora dela
OBS: a P3 substituirá a avaliação perdida (P1 ou P2), somentepara alunos que justificaramformalmente o não comparecimentoa P1 ou a P2 e tiverama solicitação deferida
AEFFPP
MF *2,02
21*1,0
2
21*7,0 +
++
+=
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Datas das Provas
20/03 – AF1
17/04 – P1
10/05 – AF2
14/06 – P2
21/06 – P3
28/06 - Exame
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Exame
Conforme alterado pela Resolução UNESP 75/2016, oParágrafo único do artigo 11 da Resolução UNESP 106/12estabelece:
“No caso da realização do exame previsto ao artigo 81 doRegimento Geral, a nota final será dada pela média aritméticasimples entre a média do período regular (semestre) e a notado exame”.
MFA = Média Final do Aluno � MFA = (MF + NE) / 2NE = Nota de Exame.
Se a MFA≥ 5, aluno aprovado. Caso a MFAfor menor doque 5, aluno reprovado.
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Exame
Para os alunos que necessitaremfazer o exame, serádisponibilizado um roteiro de estudos, realizadoplantão para esclarecimentos referentes ao conteúdoe ministrada uma prova que será utilizada paraavaliar o desempenho final.
04/07 - Avaliação
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Viagem agendada (parte das atividades extras)
Usina de Angra dos Reis
04 de maio
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BibliografiaBÁSICA:HINRICHS, R.A. e KLEINBACH, M. Energia e Meio Ambiente. 4ª. Ed. SãoPaulo: Ed.Thompson, 2011.
ARMAROLI, N.; BALZANI, V. Energy for a sustainable world. Weinheim: Wiley-VCH,2011.
FOX-PENNER, P. Smart Power: Climate Change, the Smart Grid, and the Future ofElectric Utilities. Washington: Island Press, 2010.
RISTINEN, R.A. Energy and the Environment. 2a ed. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc.,2006.
HALIDAY, D., RESNICK, R. e WALKER, J. Física. Volume 2. 6a Edição. Rio de Janeiro:Editora Livros Técnicos e Científicos, 2002.
HOLMAN, J.P. Heat Transpher. 9a Edição. Boston: Ed. McGraw Hill, 2002.
COMPLEMENTAR:ALDABÓ, R. Energia eólica. São Paulo: ArtLiber, 2002.
NELSON, V.C. Introduction to renewable energy. Boca Raton: CRC press, 2011.
TIPLER, P.A. Física para Cientistas e Engenheiros. Volume 1. 4a Edição. Rio de Janeiro: Editora Livros Técnicos e Científicos, 2002.
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Fontes de energia• Eletromagnetismo
• Eletromagnetismo
• Mecânica
• Física Nuclear
• Termodinâmica
• Mecânica
• Termodinâmica
• Termodinâmica
• Termodinâmica
Hidroeletricidade
Energia Solar
Energia Eólica
Energia Nuclear
Geotérmica
dos Oceanos
Petróleo e Gás Natural
Carvão
Biomassa
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INTRODUÇÃO
Capítulo 1
HINRICHS, R.A. e KLEINBACH, M. Energia e Meio Ambiente. 4ª. Ed. São Paulo: Ed. Thompson, 2011.
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No início a civilização utilizava a força dos músculos.
Fonte de energia: alimentos
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Foram em seguida adicionadas a tração animal, o uso da água e do vento
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A sociedade pré-industrial contava apenas com fontes renováveis de energia:
• Hídrica• Eólica• Solar• Biomassa
Não podemser “esgotadas”, poissão encontradas na natureza emgrande quantidade ou possuemacapacidade de regeneração pormeios naturais.
O Sol é uma fonte de energia renovável?
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No começo do século XVIII, com o processo de industrialização, passou-se a queimar combustíveis fósseis para produzir vapor para as máquinas inventadas
Thomas Savery em 1698Thomas Newcomen em 1705/12James Watt,1763
Motivação de Watt: aumentar sua eficiência e minimizar os custos com o carvão utilizado como combustível
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O primeiro poço de petróleo moderno começa a funcionar em 1859 nos Estados Unidos
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Fonte: Anuário Estatístico Brasileiro do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis 2016 - ANP
84.000
86.000
88.000
90.000
92.000
94.000
96.000
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
mil
barr
is/d
ia
Ano
Consumo de petróleo no mundo
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Números grandes
1 barril de petróleo tem 160 l
Consumo mundial (2015): 95000 mil barris por dia
95.000.000*160 l/dia=15.200.000.000 l/dia
População mundial = 7,5 bilhões de pessoas
Consumo per capita por dia = 2 l / habitante / dia
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Preço do Barril de Petróleo em U$
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preços baixos do petróleo beneficiam a economia e o consumidor final
desestimulam equipamentos mais eficientesreduzem esforços de novas fontesaumentam a poluição ambiental
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A questão do aumento da demanda
http://www.plasma.inpe.br/LAP_Portal/LAP_Sitio/Texto/Vantagens_da_Fusao.htm
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Energia e Sustentabilidadede José Goldemberg publicado na Rev. Cult. e Ext. USP, São Paulo, n.14 , pp. 33-43, nov. 2015
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Dois caminhos para atender a demanda
• Aumentar a produção através das fontes convencionais ou novas formas de gerar energia
e/ou
• Economizar (Conservação de Energia)
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Consumo de energia =energia demandada pela atividade x frequência da atividade
Energia demandada pela atividade
Fre
quên
cia
da a
tivid
ade
Para se diminuir a energia demandada pela atividade deve-se aumentar a eficiência dos equipamentos e dispositivo
Para se diminuir a frequência da atividade deve-se mudar o estilo de vida
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Exemplo de melhoria da eficiência
Uma lâmpada de 60 W, consume a cadasegundo de funcionamento 100 J (1 caloria =4,186 J).
Uma lâmpada de LED(Light emitter diode)de 4,5 W apresenta umfluxo luminosopróximo ao de uma lâmpada incandescente de60W, pois é muito mais eficiente.
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Considerando que a tarifa da energia elétrica é de R$0,24324/kWh, qual a economia ao se utilizar uma lâmpada deLED de 10W no lugar de uma lâmpada incandescente de 60W durante 1 hora por dia emummês?
kWh é uma medida de consumo de energia elétrica
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Consumo da lâmpada de 60 W
30ℎ.R$ 0,24324
kWh .60W =
R$ 0,2432410� . 1800 = R$ 0,43783
Consumo da lâmpada LED de 10 W
30ℎ.R$ 0,24324
kWh .10W =
R$ 0,2432410� . 300 = R$ 0,07297
Economia de R$ 0,36486 (83%) em um mês
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Qual o pay back da lâmpada LEDnestasituação?Trazer esta cálculo na próxima aula (27/02).
Para isto deve-se fazer uma pesquisa do preçode mercado de uma lâmpada de LEDde 10 W.
Para se fazer uma análise, deve-se tambémbuscar a vida útil média da lâmpada de LEDde10 W.
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Porque dar ênfase na conservação de energia:
• “O investimento emconservação de energia gera umretornomelhor do que o investimento emsuprimentos de energia”,afirmou a International Energy Agency em1987 (é mais baratoeconomizar umbarril de petróleo do que desenvolver umbarril deuma fonte alternativa)
• A conservação dará mais tempo para o desenvolvimento de fontesalternativas
• Redução da poluição ambiental
• É mais rápido implementar políticas de conservação do queconstruir usinas de geração de energia
• No caso de combustíveis fósseis, permitirá manter uma reservapara outros fins que não a geração de energia
• Mudança no estilo de vida (bicicleta ao invés de carro)
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Todos devem conservar igualmente?
Brazil Germany USA
Total Primary Energy Consumption 299 Mtoe (2015) 305 Mtoe (2015) 2,196 Mtoe (2015)
Primary Energy Consumption per capita 1.4 toe (2013) 3.7 toe (2013) 6.9 toe (2013)
Total Electricity Consumption 514 TWh (2015) 521 TWH (2015) 3,848 TWh (2015)
Electricity Consumption per capita 2.5 MWh (2013) 7.0 MWh (2013) 12.9 MWh (2013)
GDP 3.2 trillion $ (2015) 3.9 trillion $ (2015) 18.0 trillion $ (2015)
GDP per capita 15,600 $ (2015) 47,000 $ (2015) 56,100 $ (2015)
Primary energy consumption per GDP 0.090 kgtoe/$ 0.079 kgtoe/$ 0.123 kgtoe/$
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Unidades1 barril de petróleo = 42 galões americanos
1 galão americano = 3,78 l
1 barril de petróleo = 159 l
1 btu = 252 calorias
1 caloria = 4,186 J
1 btu é a quantidade de energia necessária para aumentar em 1 grau F a temperatura de 1 lb de água
1 tep (toe) = 11,63x103 kWh
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Tarefa de casa para 27/02
• Ler capítulo 1 do livro
• Trazer o cálculo do payback
• Assistir ao vídeo James Watt e a Máquina a Vapor no youtube