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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