Projeto de Pesquisa - Piezoeletricidade Sapatos com sola que capta e transforma energia cinética em elétrica

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HENRIQUE ALVES DE LIMA 
NELDSON DA SILVA BEZERRA JUNIOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PIEZOELETRICIDADE: 
sapatos com sola que capta e transforma energia cinética em elétrica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SINOP 
2016 
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HENRIQUE ALVES DE LIMA 
NELDSON DA SILVA BEZERRA JUNIOR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PIEZOELETRICIDADE: 
sapatos com sola que capta e transforma energia cinética em elétrica 
 
 
Projeto de Pesquisa apresentado à disciplina de 
Metodologia Científica e Redação Científica do Curso 
de Engenharia Elétrica da Faculdade de Ciências 
Exatas e Tecnológicas da Universidade do Estado de 
Mato Grosso como requisito parcial para obtenção do 
grau de bacharel em eletricista. 
 
Professora: 
Dr.ª Cristinne Leus Tomé 
 
 
 
 
 
 
SINOP 
2016 
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
 Ilustração 01 – Modelo do sapato 05 
 Ilustração 02 – Raio-x da sola 07 
 
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SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO 05 
2 PROBLEMA E JUSTIFICATIVA 06 
2.1 PROBLEMA 06 
2.2 JUSTIFICATIVA 06 
3 OBJETIVOS 07 
4 HIPÓTESES 08 
5 REFERENCIAL TEÓRICO 09 
6 METODOLOGIA 10 
6.1 TIPO DE ESTUDO 10 
6.2 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL 10 
6.3 UNIVERSO E MOSTRA DA PESQUISA 10 
6.4 FONTE DE DADOS 10 
6.5 TRATAMENTO E ANÁLISE DE DADOS 10 
7 RECURSOS 11 
8 CRONOGRAMA 12 
REFERÊNCIAS 13 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
O sapato surgiu segundo História de Tudo (2016): Em torno de 10 mil a.C. com o 
objetivo de proteger os pés ao caminhar. 
 Atualmente são acessórios indispensáveis para o ser humano – seja para proteção, estilo 
ou comodidade. 
Sapatos que captam e transformam energia cinética em elétrica reduzirão o não 
aproveitamento de uma fonte abundante. 
Através da movimentação dos passos, uma placa integrada a sola dos sapatos captará e 
transformará a energia produzida em energia elétrica e depois transferirá a uma bateria portátil 
localizada também na sola. 
Por meio dessa, o portador do sapato poderá recarregar qualquer utensílio eletrônico 
além de ser autossuficiente energético para essas ocasiões. 
 
Ilustração 01 – Modelo do sapato 
 
Fonte: BBC, Acervo Particular, 2016. 
 
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2 PROBLEMA E JUSTIFICATIVA 
 
2.1 PROBLEMA 
 
Atualmente já existem várias placas piezoelétricas1 instaladas ao redor do mundo 
inclusive no Brasil, como [...] o Shell Football Pitch localizado no Morro da Mineira no Rio de 
Janeiro que conta com 200 peças da placa produzida pela Pavegen [...] (PAVEGEN), além dos 
vários modelos de sapatos existentes. 
Com base nisto, como transformar essa tecnologia em uma sola de sapato? 
 
2.2 JUSTIFICATIVA 
 
Com os sapatos com solas piezoelétricas, será possível reduzir custos desnecessários 
como os criados com o recarregamento de eletrônicos. 
 
 
1 Piezoelétrica: Capaz de produzir energia por meio de pressão mecânica. 
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3 OBJETIVOS 
 
3.1 OBJETIVO GERAL 
 
 Confeccionar um sapato com sola capaz de captar a energia cinética criada pelos passos 
e transformá-la em energia elétrica por meio de placas piezoelétricas visando a redução do 
consumo desnecessário criado ao se recarregar objetos eletrônicos durante o período noturno. 
 
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 -> apontar uma placa eficiente e de baixo custo; 
 -> descrever uma sola de sapato a partir da placa; 
 -> esboçar um sapato com base nessa sola; 
 -> averiguar seu potencial energético e sua utilidade pública; 
 -> propor os benefícios gerados pela utilização do produto; 
 -> estimar a aceitação do produto. 
 
Ilustração 02 – Raio -x da sola 
 
Fonte: BBC, Acervo Particular, 2016 
 
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4 HIPÓTESES 
 
Mediante tantos tipos de energia renováveis, muitas se tornam impróprias para serem 
utilizadas em todo e/ou qualquer lugar, haja visto que necessitam de locais favoráveis para seu 
investimento como também possuem um alto custo durante sua instalação, logo, um objeto de 
uso comum como o sapato pode vir a se tornar um meio de reduzir o consumo elétrico causado 
pelo recarregamento da bateria de eletrônicos como celulares e tablets durante o período 
noturno, os quais ficam 4-6 horas desnecessárias na tomada, como também propiciar ao usuário 
sua autossuficiência energética. 
Tem também como intuito incentivar aos usuários a praticar esportes, uma vez que ao 
se exercitar, estará gerando energia. 
Mesmo todos sendo beneficiados por placas piezoelétricas, a energia gerada é pública 
logo, é utilizada para iluminação pública, painéis, semáforos entre outros. Porém como tornar 
essa energia particular? 
 Partindo do mesmo princípio da placa, porém utilizando-a inversamente, ao se modelar 
e alocar a placa como a sola de um sapato com a bateria de lítio-polímero removível embutida, 
assim tornando qualquer local suscetível a geração de energia e não apenas o espaço onde a 
placa está instalada. 
 
 
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5 REFERENCIAL TEÓRICO 
 
 Piezoeletricidade é a capacidade de alguns cristais gerarem tensão elétrica por resposta 
a uma pressão mecânica, segundo Cotta (2007, p.1), descoberta pelos irmãos Pierre e Jacques 
Curie em 1880. 
 A energia cinética apesar de ser uma das mais abundantes no mundo também é uma das 
mais desperdiçadas haja vista que o movimento, fonte da energia, existe em todo lugar, mas 
não possui aproveitamento apropriado. 
 Atualmente, placas piezoelétricas (sendo a mais conhecida a Pavegen de Lawrence 
Kembell-Cook) estão sendo instaladas nas ruas e avenidas de tráfego mais intenso ao redor do 
mundo. “[...] Toda vez que alguém passa pela placa ela produz 2,1W por hora [...] e [...] essa 
eletricidade pode ser armazenada em baterias de lítio-polímero[...]quanto a durabilidade, cada 
placa tem vida de 20 milhões de passos ou 5 anos [...]. ” (CLARK, 2011, tradução nossa). 
 
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6 METODOLOGIA 
 
6.1 TIPO DE ESTUDO 
 
 Pesquisa básica com intuito de explorar sobre o assunto ‘piezoeletricidade’ visando 
elaborar e experimentar um novo produto que será testado tanto em laboratório quanto em 
campo. 
 
6.2 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL 
 
 Habitantes de Sinop. 
 
6.3 UNIVERSO E MOSTRA DA PESQUISA 
 
 O Universo é todos os modelos de sapatos existentes. 
A Mostra da Pesquisa será todos os segmentos da sociedade, com ênfase em atletas, 
crianças e empresários. 
 
6.4 FONTE DE DADOS 
 
 Artigos e arquivos online. 
 
6.5 TRATAMENTO E ANÁLISE DE DADOS 
 
 Assimilação e reprodução de fatos apenas essenciais e/ou importantes. 
 
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7 RECURSOS 
 
Recursos Materiais 
Item Quantidade Unidade Valor Unitário Valor Total 
Impressão 15 Folhas R$0,15 R$1,95 
Encadernação 1 Caderno R$1,50 R$1,50 
Sapato 1 Unidade R$25,00 R$25,00 
Placa Piezoelétrica 1 Placa R$500,00 R$500,00 
TOTAL R$528,45 
 
 
Recursos Humanos 
Atividade Quantidade Unidade Valor Unitário Valor Total 
Estilista 10 Horas R$80,00 R$800,00 
Engenheiro 
Mecânico 
10 Horas R$100,00 R$1000,00 
TOTAL R$1800,00 
 
 
Valores Totais 
Recursos Valores 
Materiais R$528,45 
Humanos R$1800,00 
TOTAL R$2328,45 
 
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8 CRONOGRAMA 
 
Semestre 
Atividade 
2020/1 2020/2 
Apontar uma placa eficiente e de 
baixo custo 
X 
Descrever uma sola de sapato a 
partir da placa 
X 
Esboçar um sapato com base 
nessa sola 
X 
Averiguar seu potencial 
energético e sua utilidade 
pública 
 X 
Propor os benefícios gerados 
pela utilização do produto 
 X 
Estimar a aceitação do produto X 
Redação do TCC X X 
Banca de TCC X 
Entrega do TCC digital X 
 
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REFERÊNCIAS 
 
BBC. Português. Notícias. Dispositivo em sapato gera energia com força dos passos. 
Disponível em: 
<http://www.bbc.com/portuguese/noticias/2015/01/150113_sapato_energia_hb>. Acesso em 
20 mar. 2016. 
 
CLARK, Bryan. Pavegen tiles harvest energy from footsteps. Disponível em: 
<http://www.gizmag.com/pavegen-tiles-kinetic-energy-harvesting/20235/#>.Acesso em 17 
mar. 2016. 
 
COTTA, Geovanna Lunazi. Piezoeletricidade. p.1, 2007. Disponível em: 
<http://www.ifi.unicamp.br/~lunazzi/F530_F590_F690_F809_F895/F809/F809_sem1_2007/
GeovannaL_Cotta_RF1.pdf>. Acesso em 01 abr. 2016. 
 
História de Tudo. História do Sapato. Disponível em: 
<http://www.historiadetudo.com/sapato>. Acesso em 20 mar. 2016. 
 
PAVEGEN. Projects. Shell Football Pitch, Rio de Janeiro. Disponível em: 
<http://pavegen.com/projects/shell-football-pitch-rio-de-janeiro>. Acesso em: 17 mar. 2016.