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DISCIPLINA: INTRODUÇÃO À ENGENHARIA. UNIDADE 2: A ENGENHARIA COMO ATIVIDADE ARTESANAL E O SURGIMENTO DAS PRIMEIRAS ESCOLAS. ALUNO: PLINIO MARCOS ROCHA – RA: 1838682-5 VIVÊNCIAS DE PRÁTICAS ATIVAS ESPECÍFICAS Na unidade 2, além de conhecermos a engenharia como uma atividade artesanal e o surgimento das primeiras escolas, também estudamos como a engenharia pode ser aplicada em um problema relacionado à energia hidráulica, onde a potência pode ser calculada como energia potencial gravitacional por unidade de tempo, utilizando a seguinte fórmula: P = d x Q x g x h. Portanto, com os conceitos aprendidos, resolva as seguintes questões: P = Potência [Joules]; d = Densidade [kg/m3]; Q = Vazão [m3/s]; g = Aceleração da gravidade [m/s2]; h = Altura [m]. 1. Uma propriedade possui uma queda d’água de 1,2 m de altura. Medindo a vazão do rio várias vezes no ano, foi encontrado um valor médio de 1,3 m³/s. A energia gerada por essa queda d’água deve suprir a necessidade equivalente de uma população 1.400 pessoas, considerando um consumo individual de energia equivalente ao homem tecnológico. Com esses dados, calcule a potência e verifique se é possível atender a necessidade de consumo. Para isso, siga os seguintes passos: - Para o cálculo do consumo individual de energia utilize o valor dado na figura 5 da Unidade 2 (Estágios de Desenvolvimento e Consumo de Energia); - Para o cálculo da potência considere o valor da aceleração da gravidade de 9,81 m/s². População = 1.400 Ht = 230 kcal/dia Então temos que: 230 x 1.400 = 322.000 kcal/dia Conversão para joules: 1 kcal = 4.000 J, então: 322.000 x 4.000 = 1.288.000.000 J Sabemos que: 1 dia = 24h x 3.600s = 86.400 s Pmin = ଵ.ଶ଼଼.. ଼.ସ = 14.907,4 J/s Calcular a Potência, como energia potencial gravitacional por unidade de tempo: d agua = 1.000 kg/m3; Q = 1,3 m3/s; h = 1,2 m. Então temos que: P = 1.000 x 1,3 x 9,81 x 1,2 > 14.907,4 P = 15.303,6 J/s > 14.907,4 J/s 2. O link abaixo traz um recurso interativo que consiste na simulação do funcionamento de uma usina hidroelétrica que pretende produzir 400 MW de potência. Você deverá regular a vazão para fornecer a potência correta sem desperdiçar a água represada. Para isso: a. Acesse o link e vá clicando para movimentar os slides (clique no símbolo indicado pela seta vermelha na figura abaixo): <http://objetoseducacionais2.mec.gov.br/bitstream/handle/mec/12650/open/file/sim_e nergia_represa.htm?sequence=4> b. Calcule a vazão conforme os dados e fórmula apresentados no último slide (conforme figura abaixo) fornecido pelo recurso interativo. Em seguida insira o valor encontrado utilizando na resposta sempre ponto ao invés de vírgula e uma casa após o ponto (por exemplo, se a resposta encontrada for 5,75142 insira 5.8). Ao término, clique para dar sequência no slide para o “simulador” verificar se a resposta está correta. OBS.: Demonstre os cálculos realizados. ET = 0,96 (Eficiência da turbina); EG = 0,92 (Eficiência do gerador); EU = Energia da usina; P = 400x106 W (Potencia). EU = EG x ET Energia potencial: Ep = m x g x h Q = V (vazão) V = ୶ ୋ ୶ ୶ ୦ V = ସ ୶ ଵల ,ଽ ୶ ,ଽଶ ୶ ଽ,଼ଵ ୶ ଵଶ V = 3,847 x 105 kg/s V = 3,9 x 105 kg/s 3. A energia hidrelétrica é o resultado do aproveitamento do curso dos rios e seus desníveis, usando a força da água (energia potencial) para movimentar turbinas que geram energia mecânica, sendo transmitida à população em forma de energia elétrica. O Brasil tem hoje, nas hidrelétricas, sua principal fonte de energia. Com seus grandes rios, o país possui um dos maiores potenciais hidráulicos do planeta, e busca a ampliação deste tipo de infraestrutura, como evidencia o documento específico sobre isso denominado de “Plano Nacional de Energia – 2030” do Ministério de Minas e Energia, o qual discorre sobre a produção de energia hidrelétrica no país. No entanto, a construção de hidrelétricas apresenta vantagens e desvantagens. Nesse sentido, identifique as vantagens e desvantagens na construção de hidrelétricas no Brasil. Vantagens da energia hidrelétrica: 1. Não polui o ar, diferente das termoelétricas; 2. Baixo custo de fonte energética para o consumidor final; 3. Por ser considera limpa e barata, possuem uma ampla vida útil; 4. São consideradas como meios pelos quais é possível se alcançar o desenvolvimento sustentável; 5. Seus reservatórios auxiliam no combate às mudanças climáticas e de absorção de gases do efeito estufa. Desvantagens da energia hidrelétrica 1. Expropriações de comunidades nas áreas aonde são instaladas as usinas; 2. Desmatamento onde pode haver também um desequilíbrio em relação aos ecossistemas locais. A vida aquática é profundamente afetada.
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