Fluxo e Balanço de Energia

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Professor Dr. José Eduardo Holler Branco
LOQ4264
ENGENHARIA DA SUSTENTABILIDADE
AULA V
FLUXO E BALANÇO DE ENERGIA 
EMERGIA
FLUXOS DE ENERGIA
▪Conceitos básicos:
▪ Na natureza, existem diferentes formas de energia, que podem ser
transformadas por diversificados processos;
▪A conversão em energia útil envolve perdas, resultando em eficiências de 
conversão menores do que 100%;
▪Considerando um sistema de conversão de energia, a energia de entrada 
deve ser igual a energia útil de saída mais a energia consumida, tendo em
vista que não pode haver acumulação contínua de energia.
Vesilind e Morgan (2011)
Energia acumulada (EA - não há acumulação contínua) 
BALANÇO DE ENERGIA
Energia de 
entrada (EE)
Energia útil 
de saída 
(EUS)
Energia gasta (EG)
Energia 
transformada ou 
consumida
Vesilind e Morgan (2011)
𝐸𝐸 = 𝐸𝑈𝑆 + 𝐸𝐺 + 𝐸𝐴, 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝐸𝐴 → 0, 𝑒𝑛𝑡ã𝑜: 𝐸𝐸 = 𝐸𝑈𝑆 + 𝐸𝐺
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 % =
𝐸𝑈𝑆
𝐸𝐸
. 100
EXEMPLO 1
Vesilind e Morgan (2011)
▪Uma usina elétrica a carvão converte 103 Mg de carvão em 2,8 
. 106 KWh de energia elétrica. Calcule a eficiência (𝐸𝑓%) da 
usina.
▪Dados:
▪ 1 Mg = 103 kg = 1 t
▪ Conteúdo energético do carvão é 28 MJ/kg
▪ 1 KWh = 3,6 MJ
𝐸𝑓% =
𝐸𝑈𝑆
𝐸𝐸
=
(2,8 . 106) . 3,6
103.103.28
. =
10,08
28
. = 36%
EXEMPLO 2
Vesilind e Morgan (2011)
▪Um calorímetro fechado (sem perda de energia) contém 4 litros de 
água. A ignição de uma massa de 10 g de um combustível derivado 
de resíduos vegetais, cujo valor energético é desconhecido, promove 
um aumento na temperatura do líquido (sem mudança de fases) de 
12,5º C.
▪Dados:
▪ 1 caloria = energia necessária para elevar a temperatura de um grama de água em 1 °C;
▪ Densidade da água = 1 
𝑔
𝑚𝐿
▪ 1 caloria = 4,18 J
𝐸𝐸 = 𝐸𝑈𝑆 + 𝐸𝐺 + 𝐸𝐴, 𝑐𝑜𝑚𝑜 𝐸𝐺 = 0 𝑒 𝐸𝐴 → 0, 𝑒𝑛𝑡ã𝑜: 𝐸𝐸 = 𝐸𝑈𝑆
𝐸𝑈𝑆 = 12,5 °C x 4 L × 103
𝑚𝐿
𝐿
× 1
𝑔
𝑚𝐿
= 50 × 103 °C. 𝑔 = 50 × 103𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑎𝑠
𝐸𝐸 = 𝐸𝑈𝑆 = 50 × 103𝑐𝑎𝑙 × 4,18 
𝐽
𝑐𝑎𝑙
= 209 × 103 𝐽
Valor energético do combustível = 
209×103 𝐽
10 𝑔
= 20.900
𝐽
𝑔
= 20,9
𝑀𝐽
𝑔
FONTES DE ENERGIA
Vesilind e Morgan (2011)
▪Fontes renováveis:
▪ Energia hidroelétrica dos rios;
▪ Energia hidroelétrica maremotriz;
▪ Energia solar;
▪ Resíduos sólidos;
▪ Vento;
▪ Madeira e outros tipos de biomassa (cana-de-açúcar, milho, soja, mamona, dendê, bambu, capim 
elefante, beterraba, algas marinhas, etc.).
▪Fontes não renováveis:
▪ Energia nuclear;
▪ Carvão, turfa, e materiais similares;
▪ Gás natural;
▪ Petróleo.
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