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.

1. EM 524
Aula 1 – Capítulo 1

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.

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

6. Fenômenos de Transporte

9. UNIDADES

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.

14. Aplicações

15. Indústria Aeronáutica,
Automobilística,
Naval,
Aeroespacial.

16. Engenharia Química

17. Termelétricas Hidroelétricas
PCH de Salto Grande

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.

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).

24. Matriz elétrica
Brasil
Mundo

25. Carros elétricos x Sustentabidade
Toyota Prius - 1997 Honda Insight - 1999
Chevrolet Volt – 2010 Nissan Leaf – 2010
CCS

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.

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.