Categoria: Eletromagnetismo

Solar

O que é e como funciona a energia solar fotovoltaica?

A energia solar fotovoltaica é a tecnologia utilizada para produzir energia elétrica a partir da luz solar. Ela pode ser produzida até mesmo em dias nublados e chuvosos.

Você já parou para pensar que o Sol é o principal responsável pela origem de diversas fontes de energia? Através dele se dá a evaporação, fase inicial do ciclo das águas, que permite a geração de energia através das hidrelétricas, o Sol também permite a circulação atmosférica por todo o mundo, originando os ventos, outra fonte energética.

Já a energia solar fotovoltaica é a tecnologia utilizada para produzir energia elétrica a partir da luz solar. Ela pode ser produzida até mesmo em dias nublados e chuvosos, porém quanto maior for a radiação solar, maior será  a quantidade de eletricidade produzida. A energia provinda do sol é inesgotável, uma excelente fonte de calor e luz e uma das grandes alternativas energéticas para o futuro.

Procurando por fontes de energia em locais remotos e isolados, praticamente sem rede elétrica, o desenvolvimento e investimento em energia solar começou em empresas do setor das telecomunicações. A tecnologia também foi logo utilizada para as missões no espaço

A energia fotovoltaica pode oferecer solução para diversas necessidades: desde ligar uma simples lâmpada de um poste de iluminação, até oferecer uma alternativa de produção de energia para uma casa ou mesmo uma grande usina solar, produzindo energia para milhares de famílias.

 

Como é produzida a energia solar

O processo de conversão da energia solar somente é possível graças ao efeito fotovoltaico, (composto por células normalmente feitas de silício ou outro material semicondutor). Assim, quando a luz solar incide sobre uma dessas células fotovoltaicas, os elétrons do material semicondutor são postos em movimento e geram eletricidade.

O efeito fotovoltaico, muito resumidamente, foi identificado por Edmond Becquerel em 1839, e significa o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, que se deve à absorção da luz!

 

Entendendo a esquemática da energia solar fotovoltaica:

1) Os fótons da energia solar atingem as células fotovoltaicas, fazendo com que alguns dos elétrons que circundam os átomos se desprendam.

2) Estes elétrons livres vão migrar, através da corrente eléctrica, para a parte da célula de silício que está com ausência de elétrons.

3) Durante o dia todo, os elétrons irão fluir em uma direção constantemente, deixando átomos e preenchendo lacunas em átomos diferentes. Este fluxo de elétrons cria uma corrente elétrica, ou seja, a Energia Solar Fotovoltaica.

A potência gerada através dessa esquemática é enviada para o inversor — equipamento que converte a energia para os padrões da rede concessionária (corrente alternada). Depois disso, a energia é injetada na rede elétrica da residência, pronta para ser utilizada pelo consumidor.

 

 

sistema-de-microgeraçãoDiagrama esquemático do sistema fotovoltaico. Fonte: luzsolar.com.br

 

O mercado da energia fotovoltaica

Mais de 100 países já utilizam energia solar fotovoltaica. Os mercados que mais crescem são China, Japão e Estados Unidos, enquanto a Alemanha é o país que mais a produz, a energia provinda do sol é responsável por 6% da sua demanda de eletricidade. A energia solar fotovoltaica é agora, depois de hidráulica e eólica, a terceira mais importante fonte de energia renovável em termos de capacidade instalada a nível mundial.

Entre as vantagens na utilização da energia solar fotovoltaica estão: energia limpa; pode ser instalada em qualquer lugar; sistema silencioso; fonte inesgotável; sistema confiável; baixa manutenção; fácil instalação; é modular, pode ser ampliado conforme necessidade.

A energia fotovoltaica há muito tempo é vista como uma tecnologia de energia limpa e sustentável, que se baseia na fonte renovável de energia mais abundante e amplamente disponível no planeta – O SOL. Se você quer saber mais sobre fontes de energia renováveis, leia nosso artigo sobre a matriz energética no Brasil. :)

 

buraco negro

Buraco negro: Parece que Einstein acertou mais uma vez

A primeira imagem de um buraco negro representa um marco histórico para a astrofísica, mas também serve para confirmar e validar a teoria geral da relatividade do renomado físico Albert Einstein.

Estima-se que os buracos negros sejam fenômenos cósmicos que se originam quando uma estrela entra em colapso. O restante de sua matéria fica limitado a uma pequena região, que logo dá lugar a um imenso campo gravitacional, levantando algumas das questões mais complexas sobre a natureza do espaço e do tempo e, agora, até mesmo sobre nossa existência.

A primeira imagem de um buraco negro representa um marco histórico para a astrofísica, mas também serve para confirmar e validar a teoria geral da relatividade do renomado físico Albert Einstein, agora os buracos negros são reais, não mais uma simulação de cálculos teóricos.

Na imagem, registrada de 05 a 11 de abril de 2018, o buraco negro parece um anel laranja em torno de uma silhueta redonda escura, na qual os astrônomos reconheceram o buraco negro na galáxia batizada de M87, e, para ter ideia da sua dimensão, ele é maior que o tamanho de nosso Sistema Solar inteiro. Ele não se localiza exatamente no centro da galáxia, mas a 22 anos-luz na lateral — o que facilitou o reconhecimento, o buraco negro tem 40 bilhões de quilômetros de diâmetro – cerca de 3 milhões de vezes o tamanho de nosso planeta – e é descrito pelos cientistas como um “monstro”.

 

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Simulação / expectativa /  imagem real (@thelionlaw)

 

Nenhum telescópio, sozinho, seria poderoso o suficiente para visualizar o buraco negro.

Assim, o professor Sheperd Doeleman, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, liderou um projeto para montar uma rede de oito telescópios interligados. Juntos, eles formam o Telescópio Event Horizon e podem ser considerados como uma variedade de pratos do tamanho de um planeta.

Cada um está localizado no alto de uma variedade de locais exóticos, incluindo vulcões no Havaí e no México, montanhas no Arizona e na Sierra Nevada espanhola, no deserto do Atacama no Chile e na Antártida. Uma equipe de 200 cientistas apontou os telescópios em rede em direção à M87 e examinou seu coração durante um período de 10 dias.

A primeira imagem de um buraco negro coincide com os simulações baseadas nas equações de Einstein, que previam um anel brilhante no entorno de uma forma escura. Nessa simulação, a luz seria produzida por partículas de gás e poeira aceleradas em alta velocidade e destruídas pouco antes de desaparecer no buraco. A área escura seria a sombra que o buraco lança nesse turbilhão.

Esta imagem permitirá novos estudos, ninguém ainda sabe como o anel luminoso é realmente criado, e muito menos o que acontece quando um objeto entra no buraco negro. Cientistas acreditam que existam explicações mais complexas para a gravidade ainda não descobertas, nem mesmo por Einstein, e é no buraco negro que, provavelmente, essas limitações devem ser expostas.

Outra curiosidade é que a luz é mais brilhante do que todas as bilhões de outras estrelas da galáxia combinadas – e é por isso que ela pode ser vista da Terra. A borda do círculo visto na imagem é o ponto no qual o gás entra no buraco negro, do qual nem mesmo a luz pode escapar. É o ponto em que todas as leis da física são quebradas.


Fontes:

BBC | El Pais

Matrizes

Quais as matrizes energéticas mais utilizadas no Brasil?

Uma matriz energética é o conjunto de todos os tipos de energia que um país, estado, ou até mesmo o…

Uma matriz energética é o conjunto de todos os tipos de energia que um país, estado, ou até mesmo o mundo, produz e consome. Algumas pessoas podem confundir a matriz energética com a matriz elétrica, mas não é difícil diferenciar: enquanto a energética representa o conjunto de fontes de energia disponíveis para movimentar carros, acender o fogo do fogão e gerar eletricidade, a matriz elétrica é formada apenas pelo conjunto de fontes disponíveis para gerar energia elétrica. Ou seja: a matriz elétrica é parte da matriz energética.

Matriz energética no Brasil

Ao contrário da tendência mundial de uso de fontes não renováveis de energia (aquelas que se esgotam com o tempo), a matriz energética no Brasil é uma das mais renováveis do mundo industrializado, ou seja, nosso país possui boa parte — cerca de 43% — de fontes energéticas que se renovam na natureza em um curto espaço de tempo, como a hidráulica, eólica, biomassa e solar.
Essa característica de nossa matriz é muito importante. As fontes não renováveis de energia são as maiores responsáveis pela emissão de gases de efeito estufa e, como consumimos mais energia de fontes renováveis que em outros países, emitimos menos gases de efeito estufa por habitante que a maioria dos outros países. Você pode entender melhor este assunto em Energia e Aquecimento Global.
Mas ainda podemos melhorar muito: o grande desafio é diminuir nos próximos anos o uso de fontes poluidoras como, por exemplo, petróleo (do qual somos dependentes) e carvão mineral.

 

A Matriz energética do Brasil (dados de 2017)

36,2% – Petróleo e derivados
Principal fonte de energia para motores de veículos. Além de não ser renovável é altamente poluente.

17,4% – Biomassa (bagaço de cana, lenha, lixívia)
Biocombustíveis como, por exemplo, o etanol.

12,9% – Gás Natural
Uso principalmente em automóveis e residências.

11,9% – Hidráulica e eletricidade
Maior fonte de produção de energia elétrica no Brasil. Dado inclui a energia hidráulica produzida e importada pelo Brasil.

9,5% – Lenha e carvão vegetal
Usada, principalmente, por pequenas empresas e residências.

5,6% – Carvão Mineral e derivados
Usada principalmente em termelétricas. Dado inclui gás de coqueria.

5,8% – Eólica
Energia limpa e renovável gerada pelo vento. O Brasil tem grande potencial e sua produção está aumentando a cada ano.

2,2% – Gás industrial
Gás utilizado por indústrias, comércio, condomínios etc.

1,4% – Nuclear
Energia limpa produzida nas usinas de Angra 1 e Angra 2 no estado do Rio de Janeiro. Uso de urânio (U308) e derivados.

0,1% – Outras
Entre outras fontes podemos destacar a solar.

Fonte : Ministérios da Minas e Energia do Brasil (Resenha Energética 2018).

 

Curiosidades

– Na década de 1940, cerca de 80% da energia gerada no Brasil era proveniente da queima de lenha.

– Na matriz energética mundial, apenas 13,8% (dados de 2017) é composta por fontes renováveis.

– O uso das usinas hidrelétricas para obtenção de energia representa 75% da geração elétrica no Brasil, que conta com 140 usinas operando na geração de energia.

– O etanol, derivado da cana-de-açúcar, alcançou, no ano de 2015, a marca de 37 bilhões de litros produzidos. O uso desse biocombustível como alternativa ao uso da gasolina (produzida por meio da queima de combustíveis fósseis) evitou que o país emitisse, nos últimos 30 anos, cerca de 800 milhões de toneladas de gás carbônico à atmosfera.

– No que tange à produção de energia eólica em comparação aos países da América Latina e ao Caribe, o Brasil é o que possui maior capacidade de produção de energia por meio dos ventos (dados do Atlas Eólico Nacional).

Porém nossa matriz energética também possui algumas desvantagens como, por exemplo, depender de combustíveis fósseis para geração de energia, e a energia hidráulica, responsável pela maior produção no país, causar grandes impactos socioambientais. Temos um grande caminho pela frente!
Gostou do assunto? Que tal visitar o Museu WEG e conhecer mais sobre nossa matriz energética? Vem pra cá, a entrada é gratuita. ;)

360

Aceleradores de partículas são laboratórios gigantes. Por fora, parecem grandes túneis, que podem ser retos ou em forma de anel e ter vários quilômetros de extensão. Dentro deles, as partículas que compõem os átomos – como prótons e elétrons – são aceleradas a velocidades próximas à da luz para que elas possam bombardear núcleos atômicos estáveis. Se você quer saber um pouco mais, leia o artigo que escrevemos sobre os aceleradores de partículas e o que eles fazem. Mas depois volta pra cá, ok?

No ano de 2008, o mundo inteiro voltou a sua atenção para o maior acelerador de partículas do mundo, o LHC. O gigante de 27 km de circunferência e 8,6 km de diâmetro tenta usar a tecnologia para recriar um ambiente semelhante ao do início do Universo. Com ele, a ciência já detectou o bóson de Higs – a partícula sub-atômica que confere massa a quarks e elétrons (sem ele, não seriam formados os átomos, e o Universo seria só um monte de partículas flutuando por aí).

É bem difícil imaginar a dimensão e a importância disso tudo. A boa notícia é que o canal britânico de televisão BCC produziu um vídeo em 360 graus dentro do acelerador e você pode dar uma voltinha em um dos lugares mais importantes para a ciência moderna!

O vídeo de cerca de três minutos explica algumas características do acelerador, em inglês, mas mesmo para quem não entende a língua, o passeio pelas instalações é bem simples: basta clicar no vídeo e utilizar o mouse para arrastar e virar para o lado que desejar. Você também pode usar as setas para girar a câmera. Aproveite o passeio!

Se assim como nós, você também fica fascinado com essas estruturas, vai adorar conhecer histórias e saber como é trabalhar dentro de um acelerador. Isto, porque já entrevistamos brasileiros que trabalham em aceleradores de partículas pelo mundo, vem ler:

 

 – Conheça o jaraguaense que trabalha com aceleradores de partículas na Suécia.

- O brasileiro que está há 17 anos trabalhando com aceleradores na Suíça.

Equa+º+Áes

Dez equações que mudaram o mundo

Confira quais são as dez equações que mudaram o mundo.

Enquanto alguns fogem delas nas aulas de exatas, outros são fascinados! Desde a antiguidade as equações e teoremas matemáticos vêm causando um grande impacto para a criação do mundo atual, seja por sua importância na ciência, tecnologia e até na filosofia. O fato é que elas podem ser revolucionárias. Veja a seguir dez equações que mudaram o mundo:

 1. Teorema de Pitágoras

Século 6 a.C.

Pitágoras (570 a.C.-495 a.C.)

Um dos teoremas mais conhecidos. Se você não lembra, vamos facilitar:

 

 “Em qualquer triângulo retângulo, o quadrado do comprimento da hipotenusa é igual à soma dos quadrados dos comprimentos dos catetos.”

ou ainda

“A hipotenusa ao quadrado é igual a soma dos catetos ao quadrado.”

 Lembrou? Praticamente tudo na engenharia civil passa pelo teorema de Pitágoras, que ajuda a fazer cálculos para triângulos e quaisquer outros polígonos. Grandes edifícios da Antiguidade foram construídos seguindo a equação, mesmo antes de Pitágoras escrevê-la – o mérito do matemático grego foi dar a ela uma formulação simples.

 

2. Números amigáveis

Século 9

Thābit ibn Qurra (826-901)

Qurra, nascido no Iraque, foi um dos expoentes da era de ouro do Islã. Entre seus feitos, ajudou a estabelecer conceitos importantes da álgebra, incluindo a noção de números amigáveis – são pares de números em que um deles é a soma dos divisores do outro. Sua equação foi usada, por exemplo, para cálculos de eclipses solares.

 

3. Logaritmos

1620

John Napier (1550-1617)

logaritimos

Antes do desenvolvimento do computador, o cálculo com os logaritmos era a maneira de se multiplicar grandes números.  Graças a Napier, matemático britânico, hoje é possível consultar tabelas para acelerar em muito os cálculos de matemáticos, astrônomos, engenheiros e físicos. Os logaritmos também estão na base da linguagem de programação dos computadores.

 

4. Função derivada do cálculo

1668

Isaac Newton (1643-1727)

Importantíssima, essa equação fundamenta todas as teorias que explicam como os seres vivos e os objetos se movem. Mede a taxa em que uma quantidade qualquer muda de acordo com o tempo. Está presente na ciência da computação, engenharia, economia e medicina.

A segunda lei de Newton, de 1686,  mostra que a força resultante que atua sobre um corpo é resultado da multiplicação da massa do corpo por sua aceleração. Ela ajuda a calcular a força necessária para mover determinada quantidade de massa – seja ela um carro ou um foguete.

 

 5. Lei da Gravitação Universal

1687

Isaac Newton (1643-1727)

Você lembra da história da maçã que caiu na cabeça de Isaac Newton enquanto ele admirava a lua no céu? Isso aconteceu em 1687. Também do gênio inglês, a Lei da Gravidade ou da Gravitação Universal nos fez entender não só por que as coisas caem no chão mas também como, por exemplo, um satélite artificial pode ser mantido no espaço.

 

6. Equação de onda

1746

Jean le Rond d’Alembert (1717-1783)

Uma série de descobertas e teorias sobre o comportamento das ondas culminou nesta equação do matemático francês, que descreve como o formato da corda se altera ao longo do tempo. A fórmula teve implicações importantes na teoria musical, mas é usada até para estudar terremotos.

 

7. Segunda lei da termodinâmica

1850

Ludwig Boltzmann (1844-1906)

Essa lei é um princípio de evolução porque determina em qual direção as possíveis transformações energéticas do mundo podem ser realizadas. Em uma época de grandes descobertas, o austríaco Boltzmann conseguiu explicar como os átomos interagem de forma a alterar o comportamento de grandes objetos. Sem a lei, seria quase impossível realizar a Revolução Industrial – que permitiu desenvolver motores a combustão e aparelhos refrigeradores.

8. Equação Maxwell-Faraday

1873

Michael Faraday (1791-1867) e James Clerk Maxwell (1831-1879)

Primeiro veio o inglês Faraday, que descobriu que eletricidade e magnetismo são forças relacionadas. Depois, o escocês Maxwell usou o trabalho de Faraday para desenvolver as bases do eletromagnetismo. As baterias de automóveis, as turbinas eólicas e as usinas hidrelétricas precisam dessa teoria, que é composta de quatro equações:

  • - Equação de Maxwell-Gauss
  • - Equação de Maxwell-Thomson
  • - Equação de Maxwell-Faraday
  • - Equação de Maxwell-Ampère

 

As quatro equações de Maxwell unificaram a eletricidade, o magnetismo e a óptica. Em linguagem matemática, representam os fenômenos básicos do eletromagnetismo.

Expressa a relação indissociável entre carga e campo: carga elétrica necessariamente gera campo elétrico, faz parte da sua natureza.

Indica a não existência de monopolos magnéticos na natureza. Há pesquisas em busca do monopolo magnético, mas até hoje nunca foi observado.

Traduz a geração de campo elétrico por um campo magnético variável no tempo. Este fenômeno é verificado pelo surgimento de uma corrente elétrica em um circuito, quando este é transpassado por um ímã.

Expressa a geração de campo magnético por uma corrente elétrica ou um campo elétrico que varia no tempo, fenômeno verificado pela mudança de orientação de agulhas magnéticas quando próximas de uma corrente elétrica.

 

Você encontra as equações de Maxwell expostas no Museu WEG.

Você encontra as equações de Maxwell expostas no Museu WEG.

 9. Equivalência entre massa e energia

1905

Albert Einstein (1879-1955)

relatividadeA Teoria da Relatividade de Einstein continua a revolucionar nossa vida até hoje, mostrando que a matéria pode ser convertida em energia e vice-versa. É que Einstein provou que massa é uma quantidade absurdamente condensada de energia. Isso mudou a ciência para sempre, ajudou no entendimento de buracos negros e outros fenômenos da astronomia e propiciou o surgimento da energia nuclear, inclusive da bomba atômica.

 

10. Teoria da informação

1949

Claude Shannon (1916-2001) e Warren Weaver (1894-1978)

 

As equações desta dupla americana têm muitas aplicações práticas , elas estabelecem os padrões de armazenamento e transmissão de informações. A fórmula é essencial na compressão de dados em formatos populares, do mp3 ao jpeg, e também no funcionamento das redes sociais.

 

Agora que você chegou até aqui, concorda que essas equações realmente revolucionaram nossa vida? Existem diversas outras equações importantíssimas, qual será a próxima? =)

magnetismo

#MomentoCientista: eletromagnetismo terrestre

Você sabia que nosso planeta se comporta como um grande ímã? Essa observação foi feita em 1600, quando o físico…

Você sabia que nosso planeta se comporta como um grande ímã? Essa observação foi feita em 1600, quando o físico e filósofo britânico William Gilbert assinalou essa semelhança. O fenômeno magnético terrestre, no entanto, já era usado há muito tempo, com as famosas bússolas em navegação.

Esse grande imã chamado Terra possui um campo magnético criado através do movimento constante de rotação. Inclusive, é por esse motivo que os polos sul e norte ganharam esse nome: o planeta também possui um magnetismo proveniente do movimento do seu núcleo.

Logo, se soltarmos um imã sobre a Terra, ele irá mostrar os lados norte ou sul, por esse motivo a bússola indica a direção norte, sendo que sua agulha aponta para uma direção de acordo com o magnetismo da Terra. Assim, como o princípio do eletromagnetismo de cargas positivas e negativas, dentro do magnetismo se aproximarmos dois pólos nortes eles se repelem, mas se forem pólos contrários a tendência é a atração.

E sabe o que nos mantém firmes na superfície e também nos protege das partículas de eletromagnetismo que vem do espaço? Ele mesmo: o magnetismo. O campo magnético da Terra protege o planeta dos chamados raios cósmicos, feixes de partículas de altas energias que vêm do Sol. Ao se aproximar da Terra, as partículas carregadas eletricamente são desviadas, devido à interação magnética, em direção aos polos. Essas partículas são desaceleradas ao entrar na atmosfera, emitindo radiação. A visualização desse fenômeno é chamada de AURORA, que pode ser Boreal (Norte) ou Austral (Sul).

Aurora Boreal

Aurora Boreal. Fonte: reprodução.

Podemos comprovar a perfeição de como funciona o magnetismo terrestre através de um experimento com uma bolinha de isopor, um imã e alguns grampos. Quer saber como? Veja neste vídeo como fazer seu próprio protótipo de eletromagnetismo terrestre em casa!

Viu só? É possível ver o magnetismo em 3D e associá-lo ao magnetismo da Terra. Uma experiência simples e muito interessante. Você pode substituir a limalha de ferro por grampos de grampeador “esmagadinhos”. =)

19.01 LINK BLOG

1º livro técnico sobre máquinas elétricas do Brasil é lançado por engenheiro da WEG

Dividido em 4 volumes é o material mais completo e aprofundado sobre o assunto hoje no Brasil, já que compila seus 45 anos de experiência com máquinas elétricas como funcionário da WEG, pesquisador, projetista e analista de máquinas.

Esta é mais uma daquelas histórias que fazem a gente se orgulhar. Fredemar Rüncos, PhD em Engenharia Elétrica pela UFSC (Universidade Federal de Santa Catarina) começou a trabalhar na WEG e fazer a escolinha técnica da WEG com 16 anos e hoje, se diz realizado com a concretização de um sonho: registrar tudo o que sabe sobre máquinas elétricas.

Segundo ele, este livro, dividido em 4 volumes é o material mais completo e aprofundado sobre o assunto hoje no Brasil, já que compila seus 45 anos de experiência com máquinas elétricas como funcionário da WEG, pesquisador, projetista e analista de máquinas.

Talvez você esteja se perguntando como surgiu essa ideia. E nós vamos responder com as palavras dele: “Após finalizar o meu doutorado, eu pensei: O que vou fazer agora? Vou registrar tudo o que eu sei.”. E nós do Museu WEG, não poderíamos deixar de comemorar a conclusão deste feito e parabenizar por esse resultado incrível.

 

O processo de criação

Escrito ao longo de 9 anos, apenas no seu tempo livre aos finais de semana, ele nunca pensou em desistir. Afinal, o material é resultado da sua paixão pela física, pelas máquinas elétricas, pelo seu trabalho e sua determinação em cumprir a meta que propôs a si mesmo em 2009.

Com a colaboração da Editora OitoNoveTrês, o livro intitulado Projeto e Análise da Máquina Elétrica Trifásica nasce em forma de quatro volumes e mais de 1.500 páginas.

A WEG contribuiu financeiramente para a impressão da primeira tiragem, de 250 exemplares de cada volume.

 

Conheça o livro

O material é voltado para profissionais do setor, cursos de graduação e pós-graduação e estudantes de engenharia elétrica. Os quatro volumes abordam a fundo os tipos de máquinas trifásicas e contam com imagens cedidas pela própria WEG. Os livros explicam e exemplificam com ilustrações como criar um pré-projeto de máquinas elétricas, além de se aprofundar na teoria do campo girante, nos parâmetros físicos da máquina, nas perdas e adensamentos de corrente, a modelagem e aplicações.

livros

Volume I: Aspectos Construtivos da Máquina Elétrica

Volume II: As Harmônicas do Campo Girante e Parâmetros da Máquina Elétrica

Volume III: As Perdas da Máquina Elétrica

Volume IV: A Modelagem e Aplicação da Máquina Elétrica

 

O conhecimento gerado será de grande utilidade para o desenvolvimento de novas tecnologias no setor e para a formação de profissionais no país. Como o próprio Rüncos revelou em entrevista, são poucos os especialistas em máquinas elétricas no Brasil, e esta é uma especialidade que vai proporcionar ao Engenheiro com conhecimento em máquinas elétricas um mercado de trabalho por muitos e muitos anos. Isso porque, como físico, afirma que vai demorar para a ciência desenvolver uma nova teoria de conversão eletromecânica que substitua a máquina elétrica.

 

Minibiografia

Fredemar Rüncos é bacharel em Física pela Universidade Federal do Paraná (1980), tem graduação em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Paraná (1980), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina (2001) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal de Santa Catarina (2006). É professor de graduação e pós-graduação do Centro Universitário de Jaraguá do Sul (Católica SC) e Consultor em D&IT – WEG Energia S/A. Tem décadas de experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Máquinas Elétricas Girantes.

Foto de capa: Eduardo Montecino/OCP News

Fonte da matéria: OCP News e Entrevista exclusiva com o autor Fredemar Rüncos

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Como se distribui energia elétrica em uma cidade?

Já imaginou se sua cidade não tivesse energia elétrica?

Já imaginou se sua cidade não tivesse energia elétrica? Talvez você não tivesse um celular ou um computador para usar. Banho quente? Só a gás. Geladeira e máquina de lavar roupas? Nada disso. Ruas iluminadas e máquinas funcionando nas fábricas? Também não.

Já sabemos o quanto a energia elétrica é importante. Mas, você sabe qual é o caminho que ela faz até chegar à tomada da sua casa? A energia surge do movimento de geradores e passa por estações transformadoras e redes de fio de alta tensão para percorrer um grande caminho e chegar até você.

Passo 01 – estação geradora

A energia elétrica pode vir de diferentes fontes. No Brasil, a mais utilizada é a das usinas hidrelétricas. Nelas, a queda d’água movimenta um gerador que cria um campo magnético, fazendo surgir uma corrente elétrica alternada.

Passo 02 – aumento de tensão

Da usina, a energia vai para subestações de transmissão, onde passa por um transformador que irá aumentar sua voltagem de 6.600 volts para 345 mil volts. Em seguida, segue pelas linhas de alta tensão.

Passo 03 – transporte

A eletricidade é levada por centenas de quilômetros através de torres de alta tensão. Neste caminho, parte da energia é perdida sob a forma de calor. Para compensar essa perda, ela é transportada em altíssima voltagem.

Torre Elétrica

Passo 04 – diminuindo a tensão

Próximo às cidades, a eletricidade chega em subestações de distribuição que diminuem sua voltagem, primeiramente para 138 mil volts e, logo em seguida, para 13.800 volts. É nesta tensão que ela segue para a rede de distribuição, percorrendo a fiação aérea ou subterrânea que a leva até as ruas, indústrias e residências.

 

A energia nas indústrias e residências

No Brasil, as indústrias são responsáveis por consumir quase metade da energia produzida. Geralmente, as empresas de grande porte possuem suas próprias subestações, com transformadores que alteram a tensão elétrica conforme a necessidade.

Para as residências, a distribuição é dividida em regiões. Cada circuito de 13.800 volts atende cerca de 5 a 10 mil lares. Mas, antes disso, o circuito passa por mais um transformador. Esse transformador é o que vemos nos postes de luz e é ali que a tensão finalmente cai para 110 ou 220 volts.

Antes de chegar nas tomadas de nossa casa, a energia passa por um quadro de luz, aquele equipamento que conhecemos como “relógio”, que é onde a fornecedora irá medir o consumo mensal de cada lar. Assim podemos usar o chuveiro elétrico, televisão, computador… e não ficar no escuro, claro! :)

 

Aprendendo com o Museu WEG

Se você quer saber mais sobre a distribuição de energia elétrica, faça uma visita ao Museu WEG de Ciência e Tecnologia! Seja sozinho ou em grupo, aqui é possível aprender de forma interativa sobre todo o processo. No equipamento abaixo, por exemplo, o visitante poderá conhecer as diferentes formas de geração de energia e suas fontes consumidoras. Ao construir cada um dos itens, é possível notar quais são os impactos sociais, ambientais e financeiros na nossa vida.

 

Cadeia integrada - Museu WEG

Cadeia integrada – Museu WEG

 

Bohr

Niels Bohr e a estrutura atômica

Foi no ano de 1913, que o dinamarquês especialista em física atômica Niels Bohr (1885-1962) estabeleceu o modelo atômico pelo…

Foi no ano de 1913, que o dinamarquês especialista em física atômica Niels Bohr (1885-1962) estabeleceu o modelo atômico pelo qual ficou conhecido, e inclusive, recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1922.

Niels Bohr deu continuidade ao trabalho desenvolvido com Rutherford, preenchendo a lacuna que existia na teoria atômica proposta por ele. Por esse motivo, o átomo de Bohr pode também ser chamado de Modelo Atômico de Rutherford Bohr.

Para chegar nesse modelo, ele baseou-se no dilema do átomo estável — princípio desconhecido até então — acreditando na existência de princípios físicos que descrevessem os elétrons existententes nos átomos.

Logo, seus experimentos foram iniciados admitindo que um gás emitia luz quando uma corrente elétrica passava por ele. O que explica o fato de que os elétrons, em seus átomos, absorvem energia elétrica e depois a liberam em forma de luz. Com isso, Bohr deduziu que um átomo tem um conjunto de energia disponível para seus elétrons, ou seja, a energia de um elétron em um átomo é quantizada. Esse conjunto de energias quantizadas foi chamado, depois, de níveis de energia.

Após essas conclusões, o modelo atômico de Rutherford foi aperfeiçoado por Bohr, que chegou ao modelo do átomo como sistema planetário, onde os elétrons se organizam na eletrosfera na forma de camadas.

modelo

O Modelo Atômico de Bohr apresenta o aspecto de órbitas onde existem elétrons e, no seu centro, um pequeno núcleo.

O conceito de Bohr

Como podemos ver na imagem acima, os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo, lembrando a órbita de um planeta, com elétrons orbitando ao redor do “núcleo-sol”. Existem 7 camadas eletrônicas, representadas pelas letras maiúsculas: K, L, M, N, O, P e Q. À medida que as camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.

O modelo de Niels Bohr estava ligado à Mecânica Quântica. Assim, a partir da década de 20, Erwin Schrödinger, Louis de Broglie e Werner Heisenberg, especialmente, fazem sua contribuição ao que diz respeito ao modelo da estrutura atômica.

Quer conhecer mais sobre grandes nomes da Ciência e Tecnologia? Curta nossa página no Facebook e acompanhe nossas novidades.

Entrevista

Conheça o jaraguaense que trabalha com aceleradores de partículas na Suécia

O avanço da tecnologia exige ferramentas cada vez melhores, já falamos aqui sobre os tipos de aceleradores de partículas e…

21 de setembro de 2018
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O avanço da tecnologia exige ferramentas cada vez melhores, já falamos aqui sobre os tipos de aceleradores de partículas e como existem profissionais em laboratórios gigantescos, descobrindo coisas sobre nossa saúde, existência e matéria. Algo comum para pesquisadores, porém um mistério para a população em geral. Mas não para o jaraguaense Rafael Baron, com quem tivemos uma conversa super inspiradora que você poderá ler logo abaixo.

O Rafael foi o primeiro funcionário dedicado ao projeto Sirius, laboratório de aceleradores de elétrons de Campinas, um dos mais sofisticados do planeta. Hoje, o engenheiro de Jaraguá do Sul trabalha na Suécia, no European Spallation Source ERIC (ESS), um dos maiores projetos de infraestrutura de ciência e tecnologia que está sendo construído atualmente. O projeto e a construção das instalações incluem o acelerador de prótons linear mais potente já construído.

Ficou curioso? Então embarque com a gente nessa viagem para dentro do ESS! Confira a entrevista exclusiva abaixo com o Rafael!

Museu WEG: Como você chegou até o European Spallation Source ERIC e como começou a trabalhar com aceleradores de partículas? É uma paixão antiga ou descobriu depois de alguma experiência?

Rafael: Essa é uma pergunta muito interessante, pois ela tem muita relação com minha vida e meus amigos de Jaraguá do Sul. Estudei praticamente a minha vida inteira no Colégio Jaraguá, e me lembro frequentemente de coisas que aprendi na escola, sejam estes ensinamentos para a vida ou ensinamentos técnicos. Sou muito grato a todos os meus colegas, professores, zeladores, guardas, o pessoal da cantina, etc. Todos foram muito importantes na formação.

“A minha relação inicial com a engenharia é estreitamente relacionada com a música.”

Eu sempre gostei muito de violão, então comecei a fazer um curso de música quando tinha aproximadamente 13 anos. Ao mesmo tempo, eu sempre gostei de vasculhar os equipamentos eletrônicos que tínhamos em casa. Até que um dia decidi fazer meu próprio amplificador de guitarra. E foi aí que tudo começou. Precisei visitar muitas vezes a biblioteca pública, a UNERJ, falar com diferentes pessoas, pesquisar muito sobre o assunto, e isso me fez aprender muito.

Além disso, uma pessoa muito importante nesta etapa foi um jaraguaense muito conhecido na região, o Sr. Zehnder. Eu lembro que, sempre que possível, eu visitava a loja de rádios e componentes eletrônicos aos sábados de manhã para conversar com seu Zehnder sobre amplificadores valvulados. Até que um dia ele me deu algumas válvulas velhas de rádio e eu iniciei o projeto de amplificador de guitarra valvulado.

Foi nessa época que aprendi muita coisa sobre sistemas eletrônicos. Quando não encontrava os componentes, transformadores e válvulas, eu ia até o lixão de Jaraguá (que ficava onde hoje é a Arena Jaraguá) para pegar componentes de rádios e televisões antigas. Aprendi muito com as pessoas que trabalhavam no lixão e pude também entender melhor as condições em que elas trabalhavam.

Depois de algum tempo, quando estava no terceiro ano do CEJA, eu estava muito em dúvida sobre qual área profissional seguir. Até que o pai de um amigo meu que trabalhava na WEG, Paulo Torri, me levou para uma visita na empresa. E foi aí que decidi realmente seguir a área de engenharia elétrica. Então comecei o curso na UDESC, em Joinville, mas ainda nos semestres iniciais passei no vestibular para a UNICAMP e decidi me mudar para Campinas (SP). Na UNICAMP, tive diversas oportunidades de trabalho e aprendizado, e foi no último ano de faculdade que eu consegui uma vaga para trabalhar com aceleradores, no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS).

Após um ano trabalhando com uma bolsa de iniciação científica, fui contratado como o primeiro funcionário dedicado ao projeto Sirius, onde trabalhei numa equipe fantástica que desenvolve sistemas de diagnóstico para aceleradores. Portanto, o meu trabalho com aceleradores foi algo que eu descobri devido ao LNLS em Campinas, que me possibilitou conhecer pessoas de diversos aceleradores no mundo. Após algum tempo, recebi uma proposta de emprego do ESS, a qual aceitei.

Museu WEG: Você pode comentar como é o dia a dia no ESS?

Rafael: No ESS, trabalhamos diariamente com pessoas de diversas nacionalidades. O ESS é um projeto muito internacional, onde aproximadamente metade dos funcionários são suecos e a outra metade são de outras 49 nacionalidades. As minhas responsabilidades são relacionadas com uma atividade denominada Líder de Sistema de um tipo específico de sistema do acelerador, o Monitor de Posição de Feixe (BPM – Beam Position Monitor). A minha equipe trabalha com diferentes grupos do ESS, mas também temos parceiros em diferentes países europeus, como por exemplo, Alemanha, Espanha e Itália. Reuniões entre essas equipes são frequentes e diárias, onde decisões precisam ser tomadas rapidamente.

Os suecos têm um horário de trabalho que vai de 9 horas da manhã até as 17 horas, sendo muito raro ver pessoas no escritório após este horário. Porém, durante este período as atividades são intensas. É frequente precisar trabalhar com alguma pessoa e descobrir que ela está em uma licença de trabalho, seja para aprimoramento técnico (cursos) ou então em licença paternidade/maternidade. Na Suécia temos essa interessante política, onde os pais que tem um filho, podem tirar auxílio parental de até 480 dias, divididos entre o pai e a mãe, sendo o pai obrigado a tirar pelo menos 3 meses de licença. Desta maneira os pais dividem o tempo de cuidado da criança nos primeiros meses de vida.

Museu WEG: Quais os projetos mais legais que já participou ou que está participando?

Rafael: Eu trabalho com diversos projetos no ESS. Mas o mais interessante é o Monitor de Posição do Feixe, onde o sistema é responsável por monitorar a posição e velocidade do feixe de elétrons ao longo do acelerador de 600 metros. Neste sistema, o monitoramento do feixe de prótons, composto por milhares de pequenos pacotes de prótons viajando a uma velocidade próxima a velocidade da luz (aproximadamente 300.000 km/s), distanciados de 2.8 nanosegundos (um bilionésimo de segundo), e detectados a uma taxa de 100 milhões de vezes por segundo em 4 monitores simultâneos, sincronizados em intervalos de tempo da ordem de femtosegundos! É feito por 100 BPMs espalhados ao longo dos 600 metros de acelerador. O sistema é responsável por monitorar a posição do feixe de Prótons no acelerador e também por fazer a leitura e correção da energia do feixe de Prótons.

Imagem-RafaelFoto aérea do acelerador, que fica em um túnel linear no subsolo

– Para ver mais fotos do ESS, clique aqui.

– Se você tem curiosidade de saber como é o ESS por dentro (lembre-se que ele ainda está em construção), o Rafael sugere que você assista a esse vídeo.

Museu WEG: Para você, qual a importância de um laboratório de aceleradores de partículas para a população?

Rafael: Aceleradores de partículas estão diretamente e indiretamente presentes em nossas vidas, diariamente. Vou citar alguns exemplos: Se observarmos os componentes que temos dentro de nossos celulares, relógios, computadores e outros equipamentos eletrônicos, poderemos observar que eles são compostos por diversos dispositivos menores, baseados em materiais que apresentam uma característica denominada semicondutividade. Durante a fase de desenvolvimento e as etapas da produção destes materiais semicondutores, esses dispositivos passam por aceleradores de partículas dos mais variados tipos. Para desenvolver o semicondutor, aceleradores como o Sirius, são usados para observar a estrutura do material. Na produção dos semicondutores, aceleradores chamados de implantadores de íons são utilizados para tal função.

Outro exemplo: quando temos alguma pessoa de nossa família que está com câncer e precisa passar por uma etapa de radioterapia, mal sabem os pacientes que a fonte de radiação vem de um acelerador linear, utilizado para gerar e implantar a radiação na região afetada e assim matar as células cancerígenas. Outros tipos de tratamentos de câncer, utilizando aceleradores de prótons combinados com ressonância magnética nuclear, estão sendo atualmente utilizados em alguns hospitais e, talvez, em breve teremos aceleradores melhores para tratamento da doença. Quem sabe, teremos equipamentos brasileiros para esta finalidade. A engenharia brasileira é muito capaz de desenvolver estes equipamentos.

Outra aplicação presente diariamente em nossas vidas está relacionada ao desenvolvimento de remédios. Durante sua fase de projeto, alguns são submetidos à radiação gerada por aceleradores de partículas para visualização e engenharia de sua estrutura molecular.

Diversos outros exemplos são possíveis, sendo estes somente alguns poucos tipos de aceleradores e suas utilizações.

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Incrível, não é mesmo? O Rafael começou a se interessar por engenharia quando decidiu criar seu próprio amplificador de guitarra e hoje trabalha em dos mais importantes projetos de infraestrutura de ciência e tecnologia do mundo!

Ele ainda ressaltou a importância de compartilhar a realidade do ESS entre as pessoas interessadas em aprender sobre a área. Saber com tantos detalhes sobre sua profissão, e como os aceleradores de partículas estão tão presentes em nossa vida, foi realmente inspirador.

Agradecemos ao Rafael Baron por compartilhar sua experiência e conhecimento com todos nós. Agora, sua história é motivo de orgulho e exemplo para todos os jaraguaenses.