FONTES NÃO CONVENCIONAIS DE ENERGIA

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FONTES NÃO-CONVENCIONAIS DE ENERGIA 
Aquelas que possuem tecnologias desenvolvidas mas que ainda não são totalmente 
aceitas devido a razões econômicas, ambientais ou outras, ou ainda cujas tecnologias 
estão em desenvolvimento. 
Entre essas estão a geotérmica, a nuclear, a solar, a eólica, as provenientes de biomassa, 
das mares etc. 
Energia Geotérmica 
Energia proveniente da própria Terra. 
Já era usada na Grécia antiga, no Império Romano, na Babilônia e no Japão para fins 
medicinais - águas termais. Brasil - Caldas Novas, Águas de Lindoia, Poços de Caldas. 
1904 – Larderello – Itália – primeira usina geotermoelétrica – 424 MW 
1958 – Wairakei – Nova Zelândia – segunda usina comercial 
1960 – complexo de gêiseres no norte da Califôrnia – 516 MW – energia mais barata 
A temperatura da Terra aumenta com a profundidade – 10 e 70 graus por km – 
radioatividade natural e a energia residual da formação da Terra. 
 
Fluxo Térmico Mundial (vermelho: maior transporte de calor; azul: menor transporte de calor) 
Principais rochas - granitos e basaltos – 3,5 x 10-2 J/(kg.ano) 
Granitos – maior concentração de elementos radioativos – 3 x 10-2 J/(kg.ano) – 20 km 
produção anual 1021 J de energia térmica (1000 vezes os terremotos em um ano). Fundo 
do mar não tem granito. 
Calor produzido no interior da Terra é muito difuso, nas interfaces das placas tectônicas o 
calor é mais acentuado. A deriva continental pode ser por afastamento ou colisão. 
Afastamento – massa magmática quente (1000 oC – 1200 oC). Colisão – fraturas ( 800 oC 
– 1000 oC). 
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 Placas tectônicas que formam a superfície da Terra 
Transmissão da energia térmica: irradiação, condução e convecção. 
Minerais da crosta terrestre não são bons irradiadores  menos eficiente 
 
 
 (1) 
onde  é a emitância do material e  = 5,67 x 10-8 W/(m2.K4) a constante de Stefan- 
Boltzmann. 
Condução – gradiente de temperatura – matais são bons condutores – condução de 
eletricidade  elétrons. Outros materiais vibração dos átomos ou moléculas. 
 
 
 
 (2) 
Onde  é o coeficiente de condutivadade térmica, A é área e (T2 – T1)/d. 
 do granito = 0,006 cal/(cm.s.grau) 
 da água = 0,016 cal/(cm.s.grau) 
 do alumínio = 0,46 cal/(cm.s.grau) 
 do cobre = 0,92 cal/(cm.s.grau) 
Fluxo térmico  J/s ou W 
 
Convecção – ocorre em fluidos, a energia é transferida pelo movimento de moléculas. O 
fluido junto a uma fonte de calor fica com uma densidade menor, afastando-o da fonte de 
calor, onde é resfriado, voltando para perto da fonte. 
Solutos da atmosfera de maior densidade específica (CO2, O2) tendem a se concentrar 
nas camadas baixas da atmosfera enquanto os solutos mais leves (CH4 e H2) tendem a 
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se acumular nas camadas mais altas da atmosfera, ocasionando a falta de oxigênio em 
lugares de maior altitude. 
O processo de conveçcão transfere energia mais rapidamente que a condução – pode ser 
natural ou forçado. No primeiro fonte de calor/gravidade. No segundo movimento do fluido 
mantido por um agente (vento). Em ambos os casos, o calor transferido depende do 
coeficente de expansão térmica e da viscosidade (resistência do fluido). 
O fluxo de calor transmitido por convecção é: 
 
 (3) 
 
O calor formado no interior da Terra podem aforar ou não. Rochas porosas ou fratudas 
formam fontes termais, gêiseres, fumarolas etc. Rochas impermeáveis – depósitos 
geotérmicos. 
 
A usina de Wairakei, na Nova Zelândia (150 MW) utiliza energia de fontes de alta entalpia 
(medida da máxima energia de um sistema termodinâmico H = U + PV). Outras no México 
(75 MW) e El Salvador (95 MW) também utilizam essa fonte de energia. As fontes de 
baixa entalpia produzem água a 200 oC, com grau de salinidade menor e não tem sido 
usado para gerar energia. 
Energia Nuclear 
Energia gerada por fissão ou fusão. 
Fissão nuclear começou em 1942 - primeira reação nuclear artificial auto-sustentada. 
 
Pilha de Fermi (urânio e grafite) 
4 
 
Tanto na fissão como na fusão a energia liberada E pode ser descrita pela equação de 
Einstein 
 
Essa energia é utilizada para aquecer um flluido para produzir energia mecânica que é 
convertida em energia elétrica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fissão nuclear 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Balanço de massa, antes e depois  energia liberada (E) 
massa do n = 1,0087 u.m.a 
massa do 235U = 235,0439 u.m.a 
total de massa antes = 236,0526 u.m.a 
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massa do 141Ba = 140,9139 u.m.a 
massa do 92Kr = 91,8973 u.m.a 
massa dos 3 n = 3, 0261 u.m.a 
massa total depois = 235,8373 u.m.a 
m = 0,2153 u.m.a 
1 u.m.a = 1,66 x 10-27 kg 
E = (0,2153 x 1,66 x 10-27) kg x (3 x 108 m/s)2  3,2 x 10-11 J 
1 J  6,25 x 1012 MeV 
E  200 MeV 
Distribuição dessa energia 
Energia cinética dos núcleos produtos 164 MeV 
Energia cinética dos nêutrons 6 MeV 
Energia das radiações  7 MeV 
Energia dos decaimentos radioativos 23 MeV 
Se somente 1 % dos 2,5 x 1024 átomos contidos num kg de 235U sofresse fissão 
ET = energia por fissão x n
o de átomos por kg x 1% 
ET = 3,2 x 10
-11 x 2,5 x 1024 x 0,01 = 8 x 1011 J 
Para manter uma reação em cadeia, é necessário que o combustível nuclear esteja 
suficientemente compactado, para aumentar a probabilidade de colisão. A quantidade de 
material e a configuração em que esse material deve ser disposto para manter uma 
reação em cadeia define a massa crítica. 
No reator nuclear a reação em cadeia é controlada  quantidade de energia liberada e o 
fluxo de energia atinjam níveis pré-estabelecidos. O núcleo do reator contém um 
refrigerante e barras de controle. 
Reatores: térmicos usam elementos físseis (235U, 233U e 239Pu), os rápidos usam 
elementos férteis (232Th e 238U ), que geram materiais físseis. 
As reservas de materiais fertéis são 100 vezes maiores que as de materiais físseis. 
- Reatores térmicos 
Maioria dos reatores de potência. Escolha do refrigerante e do moderador é importante. 
Alguns usam água normal (H2O) outros água (D2O) pesada como meio refrigerante e 
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moderador ao mesmo tempo, outros usam gás para resfriar e absorver o calor produzido 
e grafite como moderador. 
Reatores que usam água leve: reatores de água em ebolição (BWR) e os de água 
pressurizada (PWR). A princial diferença é que no primeiro a água ferve e no segundo 
não. No BWR a água é fervida a 285 oC (75 atm) e no PWR a água mantém-se líquida 
mesmo a 320 oC (157 atm). A contenção de concreto no PWR é menor do que a do BWR. 
No BWR o vaso do reator está submetida a uma irradiação menor em comparação ao 
PWR. No BWR existe contaminação da turbina por produtos de fissão. 
 
 
Reator PWR 
 
Reator BWR 
 Reatores de água pesada são do tipo CANDU (Canada Deuterium Uranium). Esse 
reatores usam água pesada + urânio natural. Geram cerca de 10 % da energia nuclear no 
mundo. Custo da energia é maior que aquelas geradas pelos PWR e BWR. Também 
geram mais lixo atômico do que os outros. 
 Amarelo e laranja – circuito primário 
 Azul e vermelho – circuito secundário 
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 Rosa – moderador(água pesada) 
1 – combustível; 2 – reator; 3 – barras de controle 
4 – reservátorio de água pesada; 5 – gerador de vapor; 
6 – bomba de água leve; 7 – bomba de água pesada; 
8 – máquinas de combustível; 9 – moderador (D2O) 
10 – tubo de pressão; 11 – saída de vapor; 12 – entrada 
de água leve; 13 – prédio do reator 
Os reatores resfriados a gás, também tem dois estágios de transferência de calor (GCR ou 
AGCR). Um gás, o hélio ou dióxido de carbono purificado, passa sob pressão pelo núcleo do 
reator, retirando calor, que depois é transferido para um líquido usado para acionar as turbinas. 
 
1 – Tubos de carga; 2 – barras de controle; 
3 – moderador de grafite; 4 – combustível; 
5 – blindagem do vaso de pressão; 
6 – circulador de gás; 7 – água; 8 – bomba; 
9 – trocador de calor; 10 – vapor 
 
 
 
 
O urânio na natureza é basicamente constituído de 99,3 % de 238U e 0,7% de 235U. O 
urânio natural permite a regeneração do combustível nuclear. Isto é: 
 
 
 
 
 
 
 
 
O plutônio é um elemento físsil. Dessa maneira o uso do urânio natural permite uma 
autonomia maior em combustível do que o urânio enriquecido. 
Reatores regeneradores rápidos - nesses reatores os combustíveis são uma 
combinação de 238U e 239Pu ou 232Th e 233U. O 233U é produto da reação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os elementos férteis 238U e 232Th são convetidos em elementos físseis 239Pu e 233U, numa 
taxa maior que o consumo do próprio combustíveis. O refrigerante mais usado é o sódio 
líquido e não tem moderador no núcleo do reator. 
Tipos de reatores com os combustíveis, moderador e refrigerantes utilizados 
 
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Tipo de reatores Combustível Moderador Refrigerante 
PWR Urânio enriquecido Água leve Água leve 
BWR Urânio enriquecido Água leve Água leve 
HWR Urânio natural Água pesada Água pesada 
HTGR Urânio enriquecido Grafite Hélio 
FBR U, Pu e Th - Sódio ou hélio 
 
Utilização da fissão nuclear – além da geração de energia os reatores nucleares são 
usados para produzir rdioisótopos que possuem aplicações na indústria; medicina; 
biológia; agricultura, pecuária etc. 
 
Fusão nuclear 
A fusão é a união de dois núcleos leves para formar outro mais pesado. A fusão é 
reponsável pela energia emitida pelo Sol e pelas estrelas. Assim como a fissão, a energia 
liberada é dada por: 
E = m.c2 
Exemplos de fusões nucleares 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
onde 
 = D = deutério e 
 = T = trítio 
O deutério é um dos componentes básicos da fusão. Ele é estável e pode ser encontrado 
na água do mar numa proporção de 1:6500 átomos de hidrogênio. A energia média 
liberada pela fusão de todos os átomos num m3 de água do mar é 12 x 1012 J, o que 
corresponde a 2 x 103 barris de petróleo. 
Logo a capacidade do oceâno é mais de um bilhão de vezes maior que a capacidade 
energética da reserva mundial de petróleo. 
A fusão nuclear só pode ocorrer com núcleos muito próximos, a força de atração nuclear 
deve ser maior do que a força de repulção coulombiana. Isto é, a energia cinética 
associada a cada núcleo tem de ser muito grande. Energia cinética grande  alta 
velocidade  gás supraquecido (~ 107 K)  gás completamente ionizado  plasma. 
Comportamento do plasma é dominado pelo fenômenos eletromagnéticos. Necessidade 
de ocorrência de um número muito grande de reações por unidade de tempo para que a 
energia gerada seja maior do que a energia gasta. A condição para atingir um balanço 
positivo é dada pelo critério de Lawson: 
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N > 10
14 (íons/cm3) . s 
Condições para um reator de fusão estável são: densidade do plasma N = 5 x 1014 
íons/cm3, duração de confinamento  = 0,5 s e temperatura do plasma T = 108 K. 
Melhor equação  D + T 4He + n + 17,6 MeV 
Entretanto, não existe trítio (3H) na natureza, assim  n + 6Li 4He + T + 4,8 MeV 
Dessa maneira pode-se escrever D + 6Li 2 4He + 22,4 MeV 
Por diversos problemas de ordem técnica ainda não existe um reator de fusão. 
 
Energia Solar 
A existência da vida e a produção de energia na Terra depende quase que 
exclusivamente do Sol. Alimentos  fotossíntese, combustíveis fósseis  energia solar 
armazenada. Aproveitamento direto é pequeno. 
Três atrativo principais 
1 – renovabilidade quase infinita (escala de tempo dos humanos) 
2 – proporção menor de impactos ambientais 
3 – aplicação regional – não necessitando de transporte de longa distância. 
Utilização da energia solar - desidratação (índios pré-incaicos) 
A aplicação tecnológica começou com o uso de lentes convergentes para produzir calor. 
1872 – unidade de destilação solar no Chile – água salobra em água potável 
1878 – Exposição de Paris – luz solar focalizada numa caldeira  vapor operava um 
prensa gráfica. 
1913 – Egito - máquina solar (40 kW) – usada em irrigação 
Baixo custo do petróleo atrasou o desenvolvimento dessa tecnologia. 
Taxa de energia solar sobre a Terra – 173 x 109 MW ou 1.362 W/m2 - Reflexão e 
absorção pela atmosferra diminui esse valor – valor médio em 24 h é 630 W/m2. A 
quantidade real depende da região – próxima do Equador maior. 
Coletores solares térmicos 
Transformam luz solar em calor. Calor pode ser usado para aquecimento de água, 
produção de eletricidade ou consumo doméstico. 
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As propriedades que caracterizam um material são a absortância (coeficeinte de 
absorção), a emitância (coeficiente de emissão) e reflectância (coefiente de reflexão). 
Um corpo ideal é aquele que emite toda radiação possível, isto é, que tem emitância igual 
a 1 ou absorve toda a radiação posssível ou que tem absortância igual a 1, esse corpo é 
denominado corpo negro. 
O coletor térmico transforma luz solar em energia térmica. Um material ideal para esse fim 
deve ser um bom absorverdor de radiação visível e emitir pouca radiação infravermelha 
(calor). 
A transparência também é importante, tanto para a luz visível quanto para o 
infravermelho. O vidro comum é transparente a luz visível mas não para o infravermelho, 
causando o efeito estufa. 
Coletores térmicos planos – usados em sistema de aquecimento de água. A superfície 
que recebe a luz solar é de vidro ou 
plástico, aumentando a eficiência do 
coletor devido ao efeito estufa. As 
paredes e o fundo são de materiais 
isolantes térmicos. A superrfície 
seletiva é preta para aumentar a 
absortância e diminuir a emitância. A 
eficiência é da 
orde mde 50%. 
O desempenho 
depende da 
intensidade solar, 
da transmitância 
da cobertura, da 
absortância da camada seletiva, das temperaturas do coletor e do meio ambiente e do 
coeficiente de perda do coletor para o meio ambiente. Assim, têm-se 
Pabs = Pinc   - U (Tc – Ta) (5) 
onde Pinc é a potência incidente por unidade de área,  é a transmitância,  é a 
absortância do coletor, U é o coeficiente de perda da superfície seletiva para o meio 
ambiente, Tc a temperatura do coletor e Ta a temperatura do ambiente. 
Coletores térmicos focalizantes – utiliza a propriedade da reflexão das superfícies para 
concentrar energia em regiões limitadas. Nesse tipo de coletor 
cilíndrico-parabólico o tubo é colocado na linha focal do cilíndro. 
A razão concentração (c) é a razão entre a área do concentrador 
(AC) e área do absorvedor (AA) e seus valores variamde 10:1 a 
10.000:1, ou mais, dependendo das dimensões e da finalidade. 
A maior fonte de perda de energia é a irradiação. A potência 
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irradiada pelo absorvedor é dada por: 
 
 (6) 
onde AA é a área do absorvedor, A sua emitância , TA sua temperatura absoluta e  é a 
constante de Stefan-Boltzmann. Para diminuir a perda sua área deve ser pequena e o 
material deve possuir pequena emitância. 
A potência absorvida pelo absorvedor, PA, por unidade de área do concentrador pode ser 
estimada por 
PA = Pinc A A - U (TA – Ta) 
Como a perda para o ambiente é muito pequena, têm-se 
PA = Pinc A A (7) 
Assim, a potência total 
 recebida pelo absorvedor é 
 
 (8) 
Define-se para o coletor focalizante, a razão potência total recebida pela potência 
irradiada pelo absorvedor, assim têm-se 
 
 
 
 
 
 
 
como 
 
 
 
têm-se 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 (9) 
Assim, para que o coletor concentrador seja eficiente é necessário que as razões A/A e 
C sejam grandes. 
 
Células fotovoltaícas 
Convertem diretamente a energia solar em energia elétrica. As células fotovoltaícas 
utilizam semicondutores. Os semicondutores feitos de silício (Si) são os mais usados e 
sua eficiência é de 15 % a 21 %. Eles são difíceis de serem produzidos, custo elevado. 
Outros elementos utilizados são o arsenieto de gálio (GaAs), sulfeto de cádmio (CdS), 
filmes fino de CIGS – Cu(In,Ga)Se2 e telureto de cádmio (CdTe), com diferentes 
eficiências de conversão. 
A potência produzida pelas células fotovoltaícas é dada por 
P = Pinc  A (10) 
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sendo Pinc a potência de incidência,  a eficiência do dispositivo e A a área do coletor. 
Devido ao elevado custo de fabricação e manutenção, a utilização dessa tecnologia para 
o consumo comercial não oferece vantagem. Entretanto, é muito utilizada em satélites 
artificiais. 
Conversão de energia solar armazenada pela biomassa 
Cerca de 0,02 % da energia incidente sobre a Terra é utilizada na fotossíntese, e 
armazenda na forma de energia bioquímica, representada por 
6 CO2 + 6 H2O + radiação solar C6H12O6 + 6 O2 
nC6H12O6 [H – (C6H10O5) – OH] + (n-1) H2O 
onde H – (C6H10O5) – OH pode ser celulose, amido ou carboidrato 
Esse processo é responsável pela formação da biomassa – que consiste de animais, 
plantas e combústível fósseis. A biomassa é uma fonte de energia renovável e 
aproveitada de várias formas, como alimento, como combustível, como produtor de gás 
metano e de álcool. 
Materiais orgânicos secos, como madeira, podem ser degradados por aquecimento na 
ausência de oxigênio, pocesso de pirólise. Os produtos dessa reação, quando a 
temperatura está acima de 500 oC, são uma mistura de gases combustíveis, óleo de baixa 
qualidade e carvão. 
Produção de biogás – CH4 
Resíduos orgânicos, como lixo de cozinha, esterco, plantas, esgoto doméstico entre 
outros, quando acumulados e deixados em repouso, se decompõem, gerando produtos 
que são utéis como fonte de energia. 
No primeiro estágio da decomposição o oxigênio que envolve os resíduos permite a 
formação de bactérias aeróbicas, que se reproduzem facilmente, absovendo oxigênio e 
liberando gás carbonico. Quando acaba o oxigênio, o segundo estágio se inicia. Nessa 
fase as bactérias ácidas anaeróbicas começam a surgir, digerindo gorduras, proteinas e 
amidos, liquefazendo os resíduos e convertendo-os em ácido acético. Esse estágio é 
pouco afetado pelas variações do meio. 
Acabado esse estágio as bactérias metanogênicas iniciam a conversão de do ácido 
acético em gás metano,que pode ser aproveitado como combustível. Essas bactérias se 
reproduzem lentamente e são sensíveis às variações do meio. O resíduo é uma pasta rica 
em nitogênio e húmus, que serve como fertilizante. 
Os problemas mais críitico para a produção de biogás são o controle do pH e da 
temperatura durante o terceiro estágio. A variação de temperatura não pode ser maior do 
que  2 oC, embora a fermentação possa ocorrer entre 28 oC e 45 oC. O meio orgânico 
teve ter um pH entre 6,8 e 7,4, próximo da neutrralidade, quando a produção de gás é 
máxima. 
13 
 
A produção de biogás é relativamente barata, renovável e eficiente, além de ser não 
poluente. O subproduto é um excelente fertilizante. 
Produção de álcoois 
 A eficiência com que as plantas convertem energia solar em bioquímica e seu 
armazenamento varia bastante. A cana-de-açúcar e o sorgo sacarino são exemplos de 
vegetais com boa eficiência de conversão, logo matérias-primas para a extração de 
álcool. 
O processo para a obtenção de álcoois, etílico e metílico, a partir da fermentação e 
destilação da batata, beterraba, milho, cevada e outros cereais é conhecido a muito 
tempo. Entretanto, o uso como combustível é mais recente, datando do ínicio do século 
passado. No Brasil o Plano Nacional do Álcool - Proálcool, começou em 1975, como 
substituto da gasolina. No Brasil cerca de 30% do petróleo é gasto em transporte, com a 
adição de 20 % de álcool etílico na gasolina o consumo reduziria para 2/3 do atual. 
Atualmente a proposta é aumentar para 25 % o percentual de álcool na gasolina para a 
Petrobrás poder aumentar o preço da gasolina que é importada. 
O etanol ou álcool etílico (C2H5OH) é obtido no Brasil pela fermentação do melaço, 
resíduo da indústria de açúcar. Aumento da demanda esse resíduo não é suficiente. 
Assim, a própria cana-de-açúcar é usada para a produção de etanol. 
Cana  Corte e moagem  caldo  aquecimento, decantação, filtração e esfriamento  
mosto  fermentação  destilação  etanol (álcool etílico) 
A produção de álcool metílico (CH3OH) é diferente da produção de etanol. Enquanto 
etanol é obtida da fermentação de açucares e posteriormente destilado, o álcool metílico é 
produzido por reações de gás carbônico com o hidrogênio. 
Madeira  combustão incompleta  gaseificação (C + H2O  CO + H2)  esfriamento, 
tratamento químico  remoção de CO2  conversor por troca (CO +H2O  CO2 + H2)  
remoção de CO2  sintetização do metanol (CO + 2 H2  CH3OH)  destilação 
 
Energia Eólica 
Energia contida no movimento do ar na forma de vento. Uso da vela em barcos e 
moinhos muitos de vento alguns séculos a.C. As velas que eram de pano ou 
madeira e os moinhos que tinham de 3 até 32 pás sofreram muitas 
modificações desde a suas invenções. Os 
moinhos de vento eram usados para circular 
água e para acionar moendas. Em 1890 na 
Dinamarca surgiu um moinho de vento para gerar 
eletricidade, com potência de 9kW. Atualmente, 
existem vários tipos de aerogeradores, cataventos construídos 
para gerar energia elétrica, produzindo mais de 1 MW de 
14 
 
potência. Alguns instalados em torres de mais de 30 m de altura e hélices de mais de 40 
m de diâmetro. 
O catavento converte a energia dos ventos em energia de rotação de pás, essa energia 
mecânica é transformada em outros tipos de energia de diversas maneiras, dependendo 
da utilização. Os cataventos e aerogeadores podem ter os eixos de rotação vertical ou 
horizontal, isto é paralelo ao solo. Os de eixo vertical operam 
independente da direção do vento. Os sistemas com eixos horizontais 
precisam ser alinhados com a direção do vento, porque o vento deve 
incidir perpendicularmente sobre as pás para quea conversão de 
energia seja máxima. 
A eficiência do catavento é definida como a razão entre a potência 
extraída do vento pela potência contida no vento que aravessa a área 
varrida pelas pás, ou seja 
 
 
 
 
 
 
 
Levando-se em conta que a variação da energia cinética do vento resulta o movimento do 
catavento, através da hidrodinâmica, pode-se calcular a potência máxima extraída de um 
catavento de eixo horizontal, 
 
 
 
 (11) 
onde r é o raio do catavento,  a densidade do ar nas condições de operação e v é a 
velocidade do vento antes de incidir sobre as pás. 
Se o catavento não causar turbulência no fluxo de ar incidente, a energia cinética do ar 
incidente sobre a área varrida pelas pás será 
 
 
 
 
 
 
 
onde V é o volume de ar incidente 
Para um volume cilíndrico de seção igual a área do catavento e comprimento x 
 
 
 
 
A potência contida no vento é exatamente a variação infenitesimal dK no interrvalo de 
tempo infenitesinal dt, 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Entretanto, dx é a variação infenitesimal do deslocamento de ar num intervalo de tempo dt 
15 
 
 
 
 
 
 
 
 (12) 
Essa fórmula é válida mesmo que a velocidade do vento varie. Com os valores de Pmáx e 
de Pcont conclui-se que a eficiência máxima teórica calculada para um catavento de eixo 
horizontal é 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Quaisquer que sejam a velocidade do vento e a dimensões do catavento. Entretanto, a 
eficiência real atingida é metade do valor teórico máximo, 
 
 
 
 
 
 
 
Se os cataventos forem utilizados para a produção de energia elétrica, a eficiência real do 
sistema todo é menor que 50 %, a eficiência de conversão de energia eólica em energia 
elétrica é da ordem de 30 %. 
 
16 
 
Exercício 1 
Determine o fluxo de calor por condução por unidade de área para a superfície numa 
região onde a expessura da crosta, composta por granito (70 %) e basalto (30 %) , é 56 
km. Nessa região, o gradiente de temperatura é 40 oC/km. Dados T = T0 = 20 
oC;  
(basalto) = 0,004 cal/(cm.s.grau). 
 
Exercício 2 
A energia produzida por 1 ton de carvão é 3 x 1010 J. Qual a quantidade de 235U 
energeticamente equivalente a essa quatidade de carvão? 
 
Exercício 3 
 Considerando a reação 
 
 
 
 e sabendo que 
Mi = massa total inicial = 4,0282 u.m.a. 
Mf = massa total final = 4,024695 u.m.a. 
1 u.m.a. = 1,66 x 10-27 kg 
1 MeV = 1,6 x 10-13 J 
Determine a energia liberada 
 
Exercício 4 
Sabendo que a fusão de todo deutêrio contido em 1 m3 de água do mar libera uma 
energia correspondente à de 2 x 103 barris (bbl) de petróleo, compare as reservas 
energéticas de petróleo, (estimadas em 2 000 bilhões de barris) e do volume oceânico de 
aproximadamente 1,5 x 109 km3). 
 
Exercício 5 
A incidência solar média por unidade de área numa dada região é de 600 W/m2, durante 6 
horas por dia. Determine a energia disponível, por unidade de área, para ser coletada por 
dia por um coletor plano. Qual seria a área do coletor a ser instalado para aquecer uma 
residência que consome 1.200 x 106 J/d, sabendo-se que sua eficiência é de 32%? 
 
Exercício 6 
Qual a potência mecânica que se pode extrair efetivamente de um moinho de 10 m de 
raio, sujeito a um vento de 10 m/s, se a densidade do ar é 1,288 kg/m3?