Este documento apresenta o plano de aula para o curso EM 524 na Universidade de Campinas. Ele inclui informações sobre o professor, livro texto, cronograma de provas, objetivos do curso e tópicos a serem abordados como termodinâmica, transferência de calor e massa e aplicações em engenharia.
2. Contato
• Prof. Msc. Rodrigo Galbieri
• Email: galbieri@fem.unicamp.br
• Sala: IE 310. Bloco I.
• Faculdade de Eng. Mecânica, Departamento
de Energia (FEM/DE)
3. Ementa - Livro texto
• Conceitos fundamentais.
• Primeira e segunda leis da termodinâmica.
• Equações gerais da cinemática e dinâmica dos fluidos.
• Equações básicas de transferência de calor e massa.
Livro Texto:
• Schmidt, F. W., Henderson, R. E., Wolgemuth, C. H.,
“Introduction to Thermal Sciences - Thermodynamics, Fluid
Dynamics, Heat Transfer”, John Wiley, 1993.
• Schmidt, F. W., Henderson, R. E., Wolgemuth, C. H.,
“Introdução às Ciências Térmicas”, Editora Edgar Blücher Ltda,
1996.
4.
5. Provas
• P1 = 8 de setembro 2011
• P2 = 13 de outubro de 2011
• P3 = 24 de novembro de 2011
P P2 P2
MF 1
3
• Exame = 13 de dezembro de 2011
10. Objetivos Capacitar o engenheiro a:
– Trabalhar com problemas relacionados à energia,
– Tomar decisões,
– Avaliar situações práticas de forma integrada.
• Apresentar uma estrutura unificada de engenharia e ciência.
• Desenvolver equações básicas de engenharia para sistemas
macroscópicos.
• Prover experiência com aplicações fundamentais para
problemas em áreas tradicionais.
• Apresentar uma visão integrada de ciências térmicas.
11. Termodinâmica clássica
• Estudo de transformações de energia.
• Aproximação Macroscópica (fluidos são tratados como um
contínuo).
• Abordagem eminentemente fenomenológica.
• Objetivo: determinar as transferências de energia, e então, as
mudanças de estado do sistema.
• Na Física - interesse em compreender os fundamentos dos
comportamentos Físico e Químico da matéria e usar os
princípios termodinâmicos para estabelecer relações entre as
propriedades da matéria.
• Na Engenharia - interesse em estudar sistemas e suas
relações com a vizinhança.
12. Aplicações
• Motores de automóveis
• Turbinas
• Bombas e Compressores
• Usinas Térmicas (nucleares, combustíveis fósseis, biomassa ou
qualquer outra fonte térmica)
• Sistemas de propulsão para aviões e foguetes
• Sistemas de combustão
• Sistemas criogênicos, separação de gases e liquefação
• Aquecimento, ventilação e ar condicionado
– Refrigeração
– Bombas de calor
13. Aplicações
• Sistemas energéticos alternativos:
– Células a combustível – fuel cell
– Sistemas de aproveitamento da energia Solar para
aquecimento, refrigeração e produção de energia elétrica
– Sistemas Geotérmicos
– Aproveitamento da energia dos oceanos (térmica, das
ondas, e das marés)
– Aproveitamento da energia dos ventos (energia eólica).
• Aplicações biomédicas:
– Sistemas de suporte à vida
– Órgãos artificiais.
18. Turbina
Itaipu
Gerador
Coletor de água
Cada tubulação que leva
água para as turbinas de
Itaipu tem 10,5 metros de
Em cada uma das 3 fases do gerador circula diâmetro e uma vazão de 690
uma corrente elétrica de 23,6 mil amperes mil litros por segundo.
19. Comparação Itaipu x fontes alternativas
• 20 unidades geradoras de 700 MW cada
• 24% de toda a demanda de energia elétrica do Brasil e mais
de 90% do Paraguai.
• Turbina eólica de cerca de 100m de diâmetro de rotor gera
“apenas” 2,5 MW.
• Planta solar fotovoltaica que está em processo final de
construção no Ceará ocupa uma área de 12 mil metros
quadrados e conta com 4.680 painéis fotovoltaicos, e
produzirá inicialmente 1MW e poderá expandir para 5 MW.
20. Produção de Eletricidade
• A energia elétrica é obtida principalmente através de
termelétricas, usinas hidrelétricas, usinas termonucleares e
usinas eólicas .
• A geração de energia elétrica se leva a cabo mediante
diferentes tecnologias. As principais aproveitam um
movimento rotatório para gerar corrente alternada em um
alternador. O movimento rotatório pode provir de uma fonte
de energia mecânica direta, como a corrente de uma queda
d'água ou o vento, ou de um ciclo termodinâmico.
21.
22. Cogeração ou ciclo combinado
• A cogeração é definida como um processo de produção e
utilização combinada de calor e eletricidade.
• Aumento da eficiência do processo para 70% até 80%.
• Tecnologia mais comum: IGCC (calor produzido no processo
de gaseificação é aproveitado para aquecer caldeiras que
movimentam turbinas e geram eletricidade).
25. Carros elétricos x Sustentabidade
Toyota Prius - 1997 Honda Insight - 1999
Chevrolet Volt – 2010 Nissan Leaf – 2010
CCS
26.
27. Índice de qualidade de vida x consumo de energia per capita em
milhões de BTU por países selecionados
Fonte: OPEN THE FUTURE, 2008.
28. Smart Grid
• É a aplicação de tecnologia da informação para o sistema elétrico
de potência, integrada aos sistemas de comunicação e infra
estrutura de rede automatizada. Especificamente, envolve a
instalação de sensores nas linhas da rede de energia elétrica.
• Aumenta a eficiência da transmissão;
• Previne panes;
• Integração de ponta. Ex: leitura de um medidor inteligente para
interagir com o sistema de gestão do cliente em casa, para
painéis solares, para veículos elétricos, que vai exigir a interação
com a rede para ser bem sucedido.
29.
30. Eficiência energética x conservação de
energia
Exemplos:
- Troca de lâmpadas incandescentes por fluorescentes em
um supermercado;
- Troca de motor de um carro;
- Apagar as luzes do prédio todo no fim do expediente;
- Troca de materiais de um carro: aço por alumínio.