O documento explora a utilização de cristais piezoelétricos, especialmente o quartzo, para gerar energia elétrica através da pressão exercida por veículos nas estradas. Propõe um projeto de 'estrada de quartzo' que aproveita a locomoção de carros para criar eletricidade de forma sustentável e barata. A pesquisa fundamenta-se na crescente necessidade de fontes de energia renovável e na busca por tecnologias que reduzam o impacto ambiental.

1. TAMIRES GRÉGORIO MENEZES
VICTOR SAID DOS SANTOS SOUSA
VICTÓRIA BEVENUTO CABRAL
CRISTAIS PIEZOELÉTRICOS
ESTRADA GERADORA DE ENERGIA ELETRICA
Salvador

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2012

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1. INTRODUÇÃO
1.1. PROBLEMA DE PESQUISA
Atualmente criou-se uma grande tendência ecológica para efetuar a
substituição da consagrada e mais utilizada energia não renovável e “suja”, por
aquela que seria sua sucessora: a energia renovável e “limpa”. Para tal, uma série
de cientistas em todo o mundo vem pesquisando e desenvolvendo uma grande
diversidade de tecnologias, assim como o aperfeiçoamento das antigas em uma
corrida quase frenética para descobrir o sucessor ou os sucessores das fontes não
renováveis atuais.
Estas pesquisas voltaram-se para diversas áreas desde a biologia na
utilização de bactérias até medidas socioeconômicas para economia de energia,
porém dentro de tamanhas pesquisas e investimentos uma delas direcionou-se para
as características especiais de certo cristal: o cristal piezoelétrico. Se este já era
muito utilizado em hospitais, especificamente em sistemas de ultrassom, e
intensamente em microfones, este passou durante determinado período a ser o
centro das atenções devido a sua propriedade de converter energia mecânica em
elétrica. Mas o que são os cristais piezoelétricos?
Grosso modo, cristais piezoelétricos são cristais que quando submetidos à
pressão convertem essa força em energia elétrica. O processo de compressão
desses cristais através de uma força mecânica desencadeia a conversão de um
potencial diferencial elétrico, ou seja, conversão de energia elétrica, sendo a
conversão de energia proporcional à força aplicada.
Enquanto, se submetido a uma corrente elétrica os cristais piezoelétricos
sofrem o efeito oposto, se quando contraídos convertem essa força mecânica em
energia elétrica, quando submetidos à corrente elétrica contraem-se ou expandem-
se (geralmente expandem-se) internamente, mas independentemente deste efeito
de contração ou expansão, estes também convertem a energia elétrica em uma
onda mecânica que se propaga pelo meio. Quando submetido há frequências
maiores que 20,0 kHz os cristais emitem ondas ultrassônicas que se propagam pelo
ambiente. São essas ondas que são utilizadas no sistema ultrassom dos hospitais.

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A partir deste conceito, de desenvolvimento de novas tecnologias
sustentáveis e limpas, surge o conceito deste projeto. Utilizar de uma fonte
totalmente limpa, os cristais piezoelétricos, especificamente o quartzo, na produção
de energia elétrica através do aproveitamento da locomoção dos carros sobre as
estradas. Como desenvolver uma estrutura eficiente que otimize a conversão de
energia e possa ser utilizada nas estradas sem a necessidade de substituição
constante da fonte geradora?
1.2. JUSTIFICATIVA
Atualmente buscar uma saída mais sustentável para o planeta é algo
indispensável, quando consideramos que o Brasil é um país que optou por utilizar
veículos automotivos como carros e motocicletas que locomovem-se a partir de
estradas pré-definidas, buscar saídas para aproveitar a locomoção destes veículos
acaba por se tornar uma empreitada fascinante e para tal a utilização dos cristais
piezoelétricos mostram-se interessantes.
Utilizar o “sonho de consumo do povo brasileiro” para gerar um dos recursos
mais valiosos da atualidade: energia elétrica é de enorme relevância já que a própria
produção de energia elétrica degrada e muito o meio ambiente, utilizando uma
tecnologia capaz de produzir eletricidade, mas de forma totalmente limpa e, neste
caso, barata. Afinal com a exceção da estrutura e de eventuais manutenções o custo
desta tecnologia se tornaria nulo trazendo apenas lucros, pois energia elétrica é uma
energia de alto custo.
1.3. METODOLOGIA
As informações sobre os cristais piezoelétricos, assim como todas as outras
contidas neste breve relatório, com a exceção das de autoria própria, foram obtidas
através da revisão bibliográfica por meio de consulta de artigos, livros, web sites,
vídeos, apostilas, entre outros.

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1.3.1. O Projeto
O Projeto intitulado Cristais MSV (MSV – Meneses, do grego “divindade
mitológica”; Said, do árabe “felicidade”; Victória, do latim “vitória certa”), consiste no
desenvolvimento de uma “Estrada de Quartzo”, sendo importante salientar que a
utilização dos cristais de quartzo deve-se ao melhor desempenho na conversão de
forças mecânicas em eletricidade em comparação aos outros cristais piezoelétrico.
Mas como elaborar a construção da “estrada de quartzo”? Como já explicado
os cristais de quartzo, por serem cristais piezoelétricos, “geram” eletricidade a partir
da conversão de sua compressão por força mecânica. Aproveitando-se essa
característica singular com o excesso de veículos que passam pelas estradas do
país diariamente, se teria assim uma grande fonte de energia elétrica. Para tal
utilizar-se-ia o peso dos próprios carros como combustível nessa geração de
eletricidade, afinal o necessário para geração da eletricidade neste sistema é a força
mecânica e neste caso temos o auxílio da força peso que atua sobre os veículos.
Este sistema poderia ser construído sob o próprio asfalto (que possui
capacidade de deformação) à medida que os carros passariam pela estrutura
montada sob o asfalto o próprio peso dos veículos levaria a geração de energia que
poderia ser armazenada ou distribuída no próprio local. Se tomar como base as
estradas brasileiras, em especial as BR, há uma grande carência e falta de
distribuição adequada dos postes de luz. A maior parte dela se quer possui
iluminação, pois o processo de iluminação a longa distância geraria um alto custo ao
governo. A implantação deste sistema supre essa carência, assim este tipo de déficit
seria suprido pela própria demanda de veículos nas estradas.
Esse sistema ainda pode ser inserido em quebra-molas ou até mesmo nas
calçadas as quais as pessoas andam, pois o peso do homem é suficiente para gerar
o efeito piezoelétrico. Outra utilização destes é na área de sensores de movimento,
podendo ser instalados “tapetes” destes cristais em portas de shoppings, pois o
peso das pessoas acionaria a porta de entrada, assim como também é possível
aplicar este princípio em elevadores, garagens, casas, etc.

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABEL, Ana Maria; LUIZ, Sandro G. Sensores e Atuadores Piezoelétricos. Lorena,
Universidade de São Paulo: Escola de Engenharia de Lorena, 2010.
BARBOSA, Marília Inês Mendes; POROHÍRIO, Ney Hamilton. Caracterização
Tecnológica de Lascas de Quartzo. Rio de Janeiro: CNPq-CETEM, 1995.
Slides Ultrassom. Disponível em: <www.ebah.com.br>. Acessado em: 16 de Abril
de 2012.
NATAL, Guilherme Sartori. Nanoposicionamento de Precisão por controle
adaptativo binário de atuadores piezoelétricos. Rio de Janeiro, Universidade
Federal do Rio de Janeiro, 2008.
FILHO, Lourival Cruz Diniz. Quartzo (Cristal). Disponível em: <www.ebah.com.br>.
Acessado em: 16 de Abril de 2012.
Efeito Piezoelétrico e as Cerâmicas Piezoelétricas. São Carlos, ATCP do Brasil,
2004.
Cristais de Quartzo. Disponível em: <http://www.prof2000.pt/users/lpa>. Acessado
em: 16 de Abril de 2012.