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ESCOLA SECUNDÁRIA DO CASTÊLO DA MAIA
12º C
Catarina Monteiro, nº 5
João Leite, nº 9
Luciano Moreira, nº 12
Pedro Silva, nº 19
A Cidade Renovável
Área de Projecto Professora Mónica Meireles
Relatório
Índice
1 – Introdução 3
2 – Contextualização do Projecto 3
2.1. Descrição do nosso Projecto 3
2.2. Estratégias desenvolvidas para a elaboração do nosso Projecto 3
2.3. Competências a desenvolver 3
2.4. Recursos Necessários 3
2.5. Produto final esperado 3
3 – Calendarização 3
3.1. 1º Período 3
3.2. 2º Período 3
3.3. 3º Período 3
4 – Sustentação Teórica 3
4.1. Energia Hidroeléctrica 3
4.1.1. Funcionamento de uma Central Hidroeléctrica 3
4.1.1.1 Deslocamento da Água e Transformações Energéticas na Central Hidroeléctrica 3
4.1.1.2 Vantagens e Desvantagens 3
4.1.2. Tipos de Barragem 3
4.1.3. Funcionamento das Turbinas 3
4.1.4 Tipos de turbinas 3
4.2. Energia Solar 3
4.2.1. Como funciona um painel fotovoltaico? 3
4.3. Energia Eólica 3
4.3.1. Como transformar a energia do vento em energia eléctrica? 3
4.4 Desenvolvimento do blog de grupo 3
5 – Reflexões Criticas 3
5.1 Reflexão Critica de Catarina Silva Monteiro 3
5.2 Reflexão Critica de João Miguel Teixeira Leite 3
5.3 Reflexão Critica de José Luciano Martins Hipólito Moreira 3
5.4 Reflexão Critica de Pedro Miguel Azevedo Ferreira da Silva 3
6 – Conclusão 3
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7 – Bibliografia 3
1 – Introdução
O grupo CPLJ, pretende elaborar e desenvolver um projecto que tem como tema principal
a produção e utilização de energias renováveis aplicáveis no quotidiano. Para este fim, o grupo
ambiciona construir uma maquete de uma cidade que é apenas alimentada por energias limpas.
Para a produção de energias, pretendemos construir uma maquete funcional de uma central
hidroeléctrica, esta energia irá ser utilizada para a iluminação pública do loteamento habitacional,
que será à escala da barragem. Para além do aproveitamento da energia eléctrica produzida na
barragem, o grupo pretende introduzir também painéis fotovoltaicos, com o mesmo efeito, e
também colocar geradores eólicos que, apesar de não serem funcionais, demonstrarão outro
exemplo de energia renovável. Isto no âmbito da disciplina de Área de Projecto do 12º, na área de
projecto de Ciências Tecnologias Sociedade & Ambiente, que aborda as disciplinas de física e
química.
Nos dias de hoje, um dos temas mais falados são as energias do nosso futuro. Fala-se que
daqui a poucos anos as energias não - renováveis esgotar-se-ão, e para colmatar a falta dessas
mesmas, necessitar-se-á de um maior aproveitamento das energias renováveis. Deste modo a
nossa motivação neste projecto consiste nisso mesmo, na sensibilização dos outros para este
tema, que é sem duvida um dos mais importantes na sociedade actual e futura, para que estes
outros, ao verem o nosso exemplo, se envolvam neste tema como nós.
Os nossos objectivos neste projecto consistem em alertar a comunidade escolar para as
fragilidades da Natureza e demonstrar a importância das energias renováveis e o impacto positivo
que estas trarão para o nosso planeta no futuro.
Ao longo deste relatório, iremos expor as estratégias que concebemos ao longo deste 1º
Período e calendarização que elaborámos de forma de conseguirmos estabelecer os nossos
objectivos de uma forma organizada. Para além disto, iremos expor todas as competências que
tivemos que desenvolver ao longo do 1º Período, de maneira a melhor concebermos o nosso
projecto.
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2 – Contextualização do Projecto
2.1. Descrição do nosso Projecto
O nosso projecto tem como objecto principal a construção de uma maquete funcional de
uma cidade repleta de energias alternativas. Pretendemos, assim, ilustrar a funcionalidade de
variadas energias renováveis. Elas são a energia hidroeléctrica, a energia eólica e a energia solar.
Como forma de demonstrar a funcionalidade da energia hidroeléctrica pretendemos
construir uma central hidroeléctrica com potência suficiente para iluminar algumas habitações da
nossa cidade. Este é, portanto, o ponto principal do nosso projecto: construir uma central
hidroeléctrica.
Para a representar mais energias limpas, optamos também pela energia solar como já
referido. Temos como objectivo, instalar pequenos painéis solares de forma a aproveitar a energia
produzida para conseguir iluminar a restante cidade.
Para além da utilização destas duas energias, tentaremos, ainda, abranger a energia
eólica. A instalação de turbinas eólicas não terá como objectivo produzir energia para a cidade
mas apenas para demonstrar que é mais uma das energias renováveis mais usuais.
2.2. Estratégias desenvolvidas para a elaboração do nosso Projecto
Ao longo da procura de informação, encontramos alguns projectos semelhantes ao do
nosso grupo. Com os exemplos surgidos, conseguimos ter uma melhor noção de problemas que
poderemos ter que enfrentar ao longo da execução do nosso projecto.
De maneira a evitar a degradação dos materiais da caixa exterior, pretendemos utilizar
acrílico, ao invés da utilização de madeira.
A fim de embelezar o nosso trabalho, pretendemos criar uma base na caixa exterior, para
que não se possam ver os fios e instalações eléctricas. Para além desta base, temos outros
métodos de maneira a ter-mos um trabalho esteticamente agradável. Iremos utilizar materiais
destinados a maquetes, como relva sintética, ruas, iluminação pública e até casas.
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Logo após a concepção destas ideias, o nosso grupo fez uma recolha de preços para
perceber se são ideias viáveis. Chegámos à conclusão que não era de forma alguma rentável, já
que nos foram apresentados preços demasiado elevados. A partir daí tentámos encontrar outro
tipo de estratégia: utilizar casas de maquetes que já não são necessárias, que poderemos
encontrar na CICCOPN ou em ateliês de arquitectos.
Tendo em conta que os restantes materiais são bastante dispendiosos, temos como meta,
desde o inicio do nosso projecto, conseguir estabelecer contactos com variadas empresas que nos
poderão fornecer materiais. Porém, ainda não encontramos nenhum potencial fornecedor de
uma turbina que é, muito provavelmente, a componente mais dispendiosa do nosso projecto.
Tentaremos, portanto, encontrar alguma empresa que nos poderá apoiar financeiramente ou até
mesmo a nossa escola.
2.3. Competências a desenvolver
Para o grupo conseguir levar a cabo um projecto desta magnitude necessita de dominar
toda a matéria relacionada com energias renováveis e até mesmo com conceitos relacionados
com electricidade. Para este fim, o grupo pesquisou sobre estas temáticas.
Com esta pesquisa, chegámos à conclusão que precisamos de dominar questões tão
variadas como úteis. É necessário saber como é gerada a energia na turbina, os tipos de turbina
existentes, os tipos de barragem que existem, as condições que teremos que criar para que o
rendimento seja o máximo. Para além destas questões base, tivemos também de procurar
informações mais básicas como, por exemplo, as vantagens e desvantagens da utilização de
energias renováveis.
De uma forma mais técnica, será necessário perceber quais são os materiais que poderão
aumentar o rendimento na produção de energia, na turbina e, também, que materiais poderão
ser mais duradouros de forma a aumentar a vida útil do nosso trabalho.
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2.4. Recursos Necessários
Para a elaboração do nosso trabalho iremos necessitar de uma sala ou de um espaço onde o
grupo possa guardar e trabalhar na sua maquete de forma a rentabilizar as aulas de Área de
Projecto e a fim de evitar o transporte semanal de todo o trabalho, já que o trabalho, num estado
mais avançado, se poderá tornar demasiado pesado e difícil de transportar.
Para além disto, poderemos necessitar de materiais que poderão já existir na escola (por
exemplo um martelo), a fim de evitar a compra de novos materiais por parte do grupo. Ao longo
da execução do nosso projecto, iremos necessitar de variados materiais como: gesso, uma
mangueira, esferovite, espuma de poliuretano, tinta impermeabilizante, silicone, fios eléctricos,
placas de madeira, uma turbina, painéis solares, cola, acrílicos e geradores eólicos. Além destes
materiais, iremos necessitar de materiais que embelezarão o nosso trabalho, porém ainda
teremos que explorar mais esta matéria, uma vez que os preços apresentados ao nosso grupo não
são acessíveis ao nosso orçamento.
2.5. Produto final esperado
Temos o objectivo de obter uma maquete funcional de uma central hidroeléctrica, que irá
produzir energia eléctrica suficiente para alimentar um loteamento habitacional. Pretendemos,
assim, utilizar três energias renováveis: a energia eólica, a energia solar e a energia hidroeléctrica.
Em acréscimo, pretendemos divulgar o nosso trabalho a toda comunidade escolar como objectivo
de a sensibilizar sobre a importância das energias renováveis.
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Figura 1 e 2 - Visão 3D do produto final
3 – Calendarização
3.1. 1º PeríodoNeste período, tínhamos como objectivo principal encontrar e reunir o maior número de
informação possível, de forma a conseguir fazer um bom anteprojecto. Começámos pela procura
de um tema, a criação de um blog e a manutenção deste, e procura de informação.
Setembro
Início das aulas de Área de Projecto
Escolha de um tema
Criação do blog do grupo
OutubroPesquisa e reunião de informação sobre o funcionamento de centrais hidroeléctricas
Tratamento da informação obtida sobre o funcionamento de centrais hidroeléctricas
Início da elaboração do anteprojecto
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NovembroInício da elaboração do anteprojecto
Desenvolvimento do anteprojecto; Início da elaboração do dossier do grupo
Finalização do anteprojecto; elaboração do relatório do grupo
DezembroEntrega do relatório de grupo e do anteprojecto; Planeamento da apresentação oral do anteprojecto
Apresentação oral do anteprojecto
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3.2. 2º PeríodoAo longo deste período temos como objectivo principal concluir o nosso projecto
principal. Para que isto seja possível, teremos a necessidade de estabelecer contactos com
variadas empresas que nos poderão financiar.
Janeiro
Estabelecimento de parcerias
Compra do material eléctrico
FevereiroCompra de acrílicos
Compra dos materiais destinados à parte estética do projecto
Conclusão da elaboração do projecto
MarçoConclusão da elaboração do projecto
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3.3. 3º Período
No final do ano, pretendemos concluir o nosso projecto. Para além da conclusão do
projecto principal, levado a cabo no 2º Período, pretendemos divulgar o nosso trabalho na
comunidade escolar. O nosso público-alvo são os alunos do ensino básico, que poderão ver o
nosso projecto exposto no recinto escolar.
Temos como objectivo manter a nossa maquete exposta no recinto escolar, para que os
alunos no futuro possam conhecer o nosso trabalho.
Abril
Instalação do nosso trabalho no recinto
escolar
Maio
Divulgação do nosso trabalho à comunidade
escolar
JunhoDivulgação do nosso trabalho à comunidade
escolar
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4 – Sustentação Teórica
Com a pesquisa efectuada, é importante salientar os aspectos sobre a construção de uma
central hidroeléctrica e sobre energias renováveis que iremos focar nas próximas páginas.
4.1. Energia Hidroeléctrica
4.1.1. Funcionamento de uma Central Hidroeléctrica
Uma central hidroeléctrica (figura 3) é um complexo arquitectónico e mecânico que tem
como objectivo produzir energia eléctrica através do aproveitamento do potencial eléctrico
existente num rio.
Como podemos visualizar na figura ,
uma central é constituída por várias
partes:
1. Reservatório ou Albufeira:
Corresponde ao volume de
água a montante do rio, que
será utilizada para a
produção de energia;
2. Paredão: corresponde à
parede que suporta o volume
de água da albufeira. Pode
ser construído por vários
materiais, e ter formas
variadas, como iremos
abordar a posteriori;
3. Grelhas de Filtração: têm como função impedir a passagem de matérias como rochas ou
peixes de modo a não danificar os materiais do sistema hidroeléctrico;
CPLJ| Página 11
Figura 3 - Esquema de uma central hidroeléctrica, adaptado de http://www.portal-energia.com/, disponível a 29/10/2009
4. Canalização Forçada: Canal por onde a água é transportada para as turbinas. Este canal
existe de maneira a conduzir a água para um determinado local mantendo esta mais
coesa e com maior pressão o que aumentara a velocidade e consequentemente o
rendimento;
5. Alternador: é uma máquina que transforma energia mecânica em energia eléctrica. O
nome alternador deve-se ao tipo de corrente eléctrica gerada: corrente alternada;
6. Turbina Hidráulica: O funcionamento desta será explicado seguidamente sendo o factor
mais importante na barragem no que diz respeito à produção de energia eléctrica;
7. Eixo: A funcionalidade deste estará incluída na explicação do funcionamento das turbinas;
8. Gerador Eléctrico: é um dispositivo utilizado na conversão da energia mecânica em
energia eléctrica;
9. Transformadores: é um dispositivo destinado a transmitir energia eléctrica ou potência
eléctrica de um circuito a outro, transformando tensões, correntes ou modificar os
valores da potência eléctrica de um circuito.
10. Linha de Alta tensão: Cabos de transporte destinados ao transporte da energia produzida
para outras regiões.
Existe ainda um vertedouro por onde a água escorre quando existe excesso de volume de
água na represa.
4.1.1.1 Deslocamento da Água e Transformações Energéticas na Central Hidroeléctrica
A água sai do reservatório e, a grandes velocidades e com enormes valores de pressão,
passam pelos canais da canalização forçada até à casa da força, local onde se encontram os
alternadores, os geradores, as turbinas e os transformadores.
Ao longo desta viagem, ocorrem variadas transformações de energia. A energia cinética
da água no ínicio da viagem é transformada, na rotação da turbina, em energia mecânica. A
pressão da água produz um movimento giratório do eixo da turbina, que produz um campo
electromagnético dentro do gerador, produzindo a electricidade. A energia produzida é
transportada pelas linhas de alta tensão até às habitações dos consumidores.
CPLJ| Página 12
Estas transformações estão ilustradas no seguinte esquema:
4.1.1.2 Vantagens e Desvantagens
As vantagens são:
Baixo custo do megawatt
Forma de energia limpa, sem poluentes
Permite a geração de empregos
Permite um maior desenvolvimento económico
Os lagos artificiais criados amenizam o clima na zona onde estão implantados
As desvantagens são:
Desapropriação de terras produtivas pela inundação
Impactos ambientais (fauna e flora) - perda de vegetação e da fauna terrestres e
do rio
Impactos sociais (realojamento de moradores)
Interferência na migração dos peixes
Perdas de heranças históricas e culturais
Alterações em actividades económicas e usos tradicionais da terra
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Figura 4 - Transformações de energia numa Central Hidroeléctrica, adaptado de http://www.portal-energia.com/, disponível a 29/10/2009
4.1.2. Tipos de Barragem
Dentro das centrais hidroeléctricas, podemos encontrar vários tipos de barragens,
ou seja, a parede que suporta o volume de água da albufeira.
As barragens distinguem-se num primeiro sentido nos tipos de matérias que se
usam para as construir. Assim, existem os seguintes de barragens no que diz respeito ao
material de construção:
Barragens de Concreto: este tipo de barragem caracteriza-se por ser formada por
materiais de grande durabilidade, como o betão, e podem-se dispor de várias
formas como em arco ou simplesmente os planos inclinados convencionais.
(Figura 5- imagens 1,2 e 3)
Barragens argilosas: este tipo de barragem é construído com base num núcleo de
argila que suporta toda a estrutura de maneira a esta se manter intacta a pressão
da água. Esse núcleo pode-se situar no centro do interior das barragens como
também num plano inclinado virado para a albufeira;
(Figura 5- imagem 4)
Barragens Móveis: estas caracterizam-se por se moverem ao longo do rio, porém,
apenas são utilizadas em pequenos leitos e são, normalmente, constituídas por
madeira.
(Figura 5- imagem 5)
Barragens de Enrocamento: este tipo de barragem tem como característica
principal a sua constituição por pedras trituradas lançadas em torno de um núcleo
impermeável;
Deste modo, verificámos que existem quatro tipos principais de barragens no que diz
respeito ao material de construção. Com estas hipóteses na mesa, o grupo ponderou qual
dos tipos seria mais vantajoso usar relativamente ao peso e ao volume da barragem pelo
CPLJ| Página 14
que utilizaremos uma barragem de concreto, não utilizando betão, mas outro tipo de
matérias que serão capazes de o substituir numa maqueta de barragem à escala.
Decididos pela barragem de concreto, estuda-mos mais vivamente a hipótese,
pesquisando a informação necessária sobre este assunto para conseguir concretizar o
projecto com o máximo de rigor e informação.
Depois de pesquisar e investigar, chegou-se à conclusão que existem vários tipos de
barragens de concreto. Deste modo, tivemos de investigar cada uma delas de modo a
investir no tipo de barragens mais viável e vantajosa ao projecto.
Assim existem os seguintes tipos de barragens de concreto:
Barragens de Concreto de Gravidade: este tipo de barragens tem por base
uma parede transversal, como um contra peso, do lado oposto da albufeira
que faz com que a pressão exercida sobre a superfície plana e vertical que esta
sujeita as forças da água aguente intacta a estas mesmas (Figura 5- imagem 1)
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Figura 5 - Os diferentes tipos de barragem, adaptado de http://www.portal-energia.com/, disponível a 29/10/2009
Barragens de Concreto com contrafortes: corresponde a um modelo mais
aligeirado da anterior, isto é, utiliza estruturas transversais, como pilares, que
diminuem o volume de concreto e a pressão nas subsecções que contêm essas
estruturas transversais (Figura 5- imagem 3)
Barragens de Concreto de gravidade em arco: esta corresponde também a
uma versão aligeirada da primeira. Não tendo estruturas transversais de
maneira a diminuir a pressão na subsecções, está construída em arco de
maneira a aumentar a área da superfície contacto com a água com efeitos
redutores de pressão na parede da barragem
Barragens de Concreto de Arco Abobada: estas são as mais complexas no
ponto de vista do projecto, análise e construção uma vez que se tratam de
estruturas muito esbeltas, com curvatura em planta e em perfil. Neste tipo de
barragem tira-se partido da elevada resistência da fundação e para diminuir
notavelmente o volume de betão usado na barragem. As barragens de arco
abóbada caracterizam-se pela grande área de superfície de contacto da água
com a parede, o que diminui muito a pressão exercida sobre esta pela água
diminuindo a utilização de concreto (figura 5 – imagem 2)
Com estes tipos de Barragens de Concreto o grupo ponderou mais uma vez sobre
o tipo certo a utilizar e, depois de algumas conversas, decidiu que a mais indicada seria a
Barragem de Concreto de Arco Abobada devido a ser a que necessita de menos volume
de concreto o que diminuirá o peso desta sendo fulcral posteriormente para o transporte
da mesma.
CPLJ| Página 16
4.1.3. Funcionamento das Turbinas
As turbinas hidráulicas foram projectadas para transformar a energia mecânica (a energia
de pressão e a energia cinética) de um fluxo de água, em potência de eixo.
Existem turbinas de acção e turbinas de reacção. As turbinas de acção fazem com que o
torque (que é definido a partir da componente perpendicular ao eixo de rotação da força aplicada
sobre um objecto, que é efectivamente utilizada para fazer com que ele gire em torno de um eixo
ou ponto central, conhecido como ponto pivô ou ponto de rotação) seja gerado pela acção de um
jacto de água. As turbinas de reacção funcionam com uma diferença de pressão entre os dois
lados do rotor.
Entre estes dois tipos de turbinas existem quatro principais: Pelton, Francis, Kaplan,
Bulbo. Cada um destes tipos é adaptado para funcionar em Centrais com uma determinada altura
de queda e vazão. As vazões podem ser igualmente grandes em qualquer uma destes tipos, mas a
potência será proporcional ao produto da queda (H) e do volume da vazão (Q).
Existem características de funcionamento comuns em todos os tipos de turbina. A água
entra pela tomada de água a montante proveniente da albufeira na Central Hidroeléctrica, que
está num nível mais elevado, e é levada através de condutas até à entrada da turbina. Nesse
momento, a água passa por um sistema de pás móveis que controlam a vazão volumétrica
fornecida à turbina. Para aumentar a potência, as pás abrem-se e para diminuir a potência elas
fecham-se. Após passar por este mecanismo, a água chega ao rotor da turbina.
Por transferência de quantidade de movimento parte da energia potencial dela é
transferida para o rotor na forma de aceleração e velocidade de rotação. Devido a isto a água na
saída da turbina estará a uma pressão bem menor do que a inicial.
Após passar pelo rotor, um tubo de sucção conduz a água até à parte de jusante do rio (no
nível mais baixo).
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4.1.4 Tipos de turbinas
Como foi dito, existem quatro tipos principais de turbinas, sendo elas: Pelton, Francis,
Kaplan, Bulbo. Cada um destes tipos é adaptado para funcionar em Centrais com uma
determinada altura de queda e vazão, como já foi dito assim passamos a pormenorizar cada uma
delas:
Turbinas de Pelton: São utilizadas para quedas de 350 m até 1100 m, sendo por isto
comum em países montanhosos. É uma turbina de acção.
As pás do rotor das turbinas Pelton têm a forma de uma concha dupla. A
velocidade de saída da água da turbina é muito pequena, o que permite um rendimento
muito elevado (até 93%).
Um dos maiores problemas destas turbinas, devido à alta velocidade com que a
água choca com o rotor, é a erosão provocada pelo efeito abrasivo da areia misturada
com a água, comum em rios de montanhas.
Turbinas de Francis: São adequadas para quedas de 40 m até 400 m. Estas, ao contrário
das anteriores, são turbinas de reacção.
As pás do rotor são perfiladas de uma maneira complexa e uma caixa espiral,
normalmente fundida, para as turbinas pequenas, distribuindo a água ao redor do rotor.
CPLJ| Página 18
Figura 6 - Turbina de Pelton, [autor] Spohl, 2004
Em operação, a água entra no rotor pela periferia, após passar através das pás directrizes
as quais guiam o líquido num ângulo adequado para a entrada das pás do rotor, deixando
o mesmo axialmente em relação ao eixo.
Turbinas de Kaplan: São adequadas para quedas
até 60 m. A única diferença entre as turbinas Kaplan
e a Pelton é o rotor. Este assemelha-se a uma
hélice. Um semi-motor montado normalmente
dentro do cubo do rotor, é responsável pela
variação do ângulo de inclinação das pás.
O accionamento das pás é conjugado ao das
palhetas do distribuidor, de modo a que, para uma
determinada abertura do distribuidor, corresponda
um determinado valor de inclinação das pás do
rotor.
CPLJ| Página 19
Figura 7 - Turbina de Francis, adaptado de US Army Corps of Engineers, 2005
Figura 8 - Constituintes da turbina de Francis, adaptado de Wikipedia, disponível em 15/11/2009
Figura 9 - Turbina de Kaplan, adaptado de http://www.balino.es, disponível a 7/11/2009
Rotor Francis
Entrada de Água
Tubo de Sucção
Eixo da Turbina
Pás do Rotor
Pás do Distribuidor
Caixa Espiral
Saída da Água
Turbinas de Bulbo: apresenta-se como uma solução compacta da turbina Kaplan,
podendo ser utilizada para grandes e pequenos
aproveitamentos. Tem o gerador montado na
mesma linha da turbina, em posição quase
horizontal, e envolto por um casulo que o
protege do fluxo normal da água.
Para finalizar este tema o grupo está a trabalhar
na construção de uma central hidroeléctrica e de uma turbina à escala tendo por base o seguinte
modelo:
Figura 11 - Corte transversal do modelo base da Central Hidroeléctrica e turbina pretendido pelo grupo, adaptado de http://www.portal-energia.com/, acedido a 15/10/2009
CPLJ| Página 20
Figura 10 - Turbina de Bulbo, adaptado de Wikipedia, acedido a 15/11/2009
4.2. Energia Solar
Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa
proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável
pelo homem, seja directamente para aquecimento de água ou ainda como energia eléctrica ou
mecânica.
Existem duas formas diferentes de utilizar a energia solar, são elas a Activa e a Passiva.
Activa: transformação dos
raios solares noutras formas
de energia: térmica ou
eléctrica.
Passiva: aproveitamento de
energia para aquecimento
de edifícios ou prédios,
através de concepções e
estratégias construtivas
A conversão directa da
energia solar em eléctrica envolve a
transferência da energia associada aos fotões da radiação incidente para os electrões da estrutura
atómica desse material. A esse processo dá-se o nome de efeito fotovoltaico.
4.2.1. Como funciona um painel fotovoltaico?
Os painéis solares, constituídos por células fotovoltaicas interligadas, transformam os
raios solares em energia eléctrica. Estas células fotovoltaicas são feitas de um material
semicondutor (material que apenas permite o fluxo de electrões numa direcção). Normalmente o
semicondutor utilizado é o silício submetido a um tratamento especial. Escolhe-se o silício porque
este é relativamente barato, seguro e liberta naturalmente electrões (energia eléctrica) quando
atingido por um fotão (fonte de luz).
Quando a luz ilumina o painel fotovoltaico, parte dos fotões são absorvidos pelas camadas
de silício, causando a libertação de alguns electrões. Quanto maior a intensidade da luz aplicada,
maior o número de electrões libertados.
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Figura 12 - Estação fotovoltaica com ligação à rede eléctrica pública, adaptado de Wikipedia, acedido a 20/11/2009
Uma fracção dos electrões libertados atinge a superfície do painel onde o circuito
eléctrico externo os recolhe e conduz à carga anexa (lâmpada, bateria, sistema de bombagem,
etc.). Um outro cabo, que parte da carga e a liga à parte posterior do painel, traz de volta os
electrões para que estes se fixem na camada inferior de silício e fiquem à espera do próximo
fotão.
4.3. Energia Eólica
A energia eólica é uma abundante fonte de energia renovável, uma energia limpa e
disponível em qualquer lugar. Esta tem como função transformar a energia cinética do vento em
energia mecânica e consequentemente em energia eléctrica. Uma turbina eólica compõe-se dos
seguintes elementos:
Uma torre, que permite elevar a turbina eólica até ventos mais regulares na
camada limite atmosférica;
Uma nave ou nacelle que contém o sistema mecânico;
Um veio que permite a rotação das pás e transmite a energia mecânica ao
gerador eléctrico;
As pás, que permitem “absorver” a energia cinética do vento.
4.3.1. Como transformar a energia do vento em energia eléctrica?
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Figura 13 - Estação Eólica, adaptado de Wikipedia, acedido a 20/11/2009
Uma turbina eólica, utiliza basicamente os mesmos princípios que uma barragem
hidroeléctrica. A energia cinética do ar em movimento é capturada pelas pás da turbina.
As pás capturam o movimento do vento, utilizando um princípio similar aos barcos à vela.
Quando o vento desloca a vela de um barco, transfere energia para a embarcação. O mesmo
acontece quando o ar encontra a resistência oferecida pelas pás da turbina. Este movimento por
sua vez roda o eixo que transfere a energia ao gerador onde transforma a energia cinética em
electricidade.
O gerador utiliza a indução electromagnética para criar uma tensão eléctrica.
Basicamente, a “tensão” é um tipo de “pressão eléctrica”, conduz a electricidade geralmente
utilizando ímanes como condutores.
Assim quando as pás fazem girar o eixo, este gira um conjunto de ímanes que criam
voltagem no condutor, à qual vai fornecer a corrente eléctrica para a rede.
4.4 Desenvolvimento do blog de grupo
Um dos pontos mais focados neste período tem sido a construção e manutenção do nosso
blog. Optámos por criar um blog no Wordpress, e escolhemos como nome de blog A Cidade
Renovável (figura 14). Decidimos utilizar este nome porque é intimamente relacionado com o
nosso tema principal que são as energias renováveis. Como um dos objectivos é a construção de
um loteamento habitacional cuja electricidade é produzida através de energias renováveis, este
pareceu-nos o nome mais indicado.
O blog foi construído com o objectivo de manter todos os interessados a par da situação
do nosso trabalho, do nosso projecto, e também para revelar mais dados sobre as energias
renováveis. Para este fim, foi colocada uma página denominada Sustentação Teórica (figura 15).
Aqui, todos os interessados podem pesquisar sobre as informações base do nosso projecto.
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5 – Reflexões Criticas
5.1 Reflexão Critica de Catarina Silva Monteiro
Na minha opinião, ao longo deste período, o grupo trabalhou de forma bastante
equilibrada e ninguém se sobrepôs em momentos de avaliação. Penso que isto é importante para
o bom funcionamento de um grupo e talvez por isto o nosso grupo seja tão funcional. Na
apresentação do anteprojecto feita na aula do dia 30 de Outubro, todos tivemos à vontade com
tudo o que estávamos a dizer, porque tudo o que expusemos foi previamente estudado com
grande detalhe.
Apesar de o grupo se ter sentido desmotivado ao longo deste período, encontrou o
caminho certo após a investigação acerca do nosso tema. Depositamos grande parte do nosso
tempo na investigação, de maneira a melhor conseguirmos formular o nosso anteprojecto e,
agora, o nosso relatório.
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Figura 14 - Página Inicial do nosso blog
Figura 15 - Página de Sustentação Teórica do nosso blog
Ao longo da procura de informação, deparámo-nos com alguns problemas. Entre estes
estão a procura e a compra de uma turbina e os preços demasiados elevados. Teremos que
encontrar melhores soluções no próximo período de forma a conseguir-mos construir o nosso
projecto de maneira mais eficaz.
Penso que ao longo do 2º período iremos conseguir manter a motivação uma vez que o
trabalho elaborado será especialmente baseado numa parte mais prática. Isto, como já referido, é
a parte mais aliciante do nosso trabalho, para todos os membros do nosso grupo. Espero que no
final do ano todos os membros do grupo consigam uma classificação mais elevada que neste 1º
Período.
Em suma, penso que foi um período bastante trabalhoso mas também recompensador.
Espero que no próximo período isto se repita sem os problemas a que nos deparámos ao longo
deste período.
5.2 Reflexão Critica de João Miguel Teixeira Leite
Durante este ano lectivo, fomos confrontados com uma nova disciplina, área de projecto,
da qual teremos de desenvolver um projecto. Após o início do 1º Período e após a construção do
grupo, tivemos de escolher um tema assim como um projecto relacionado com esse tema
escolhido. O tema escolhido pelo grupo foi um dos temas que se mais ouve nos tempos de hoje,
energias renováveis, sendo que o projecto escolhido foi a construção de uma maquete de uma
barragem funcional com um loteamento habitacional, onde nessa mesma iremos utilizar para
além da energia hídrica, a energia solar e a energia eólica.
Ao longo deste período o grupo tem vindo a recolher informação, sendo esta mais a nível
teórico, para elaborarmos o nosso anteprojecto, onde pudéssemos explicar e informar em que
consiste o nosso projecto de forma clara e simples assim como informar de todos os nossos
objectivos. Contudo ao pesquisar e ao elaborar o ante projecto, deparei me não só eu, mas
também todos os elementos do grupo com alguns problemas, mas para o qual todos nós temos
vindo a trabalhar para os resolver, tendo já resolvido alguns deles.
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No trabalho realizado por mim, penso que foi bem realizado pois sempre fiz o que estava
previsto fazer dentro do grupo. Dentro do grupo sempre dividimos tarefas e sempre cumprimos
com elas, cada um com as suas, claro, mas todos cumpriam isso. Por vezes parece que uns
trabalham menos que outros mas pelo que temos vindo a desenvolver e a fazer, dá para ver que o
grupo se entende perfeitamente e que o trabalho está a avançar bem até ao momento. O facto de
em aula trabalharmos em grupos de 2, pois apenas temos dois computadores onde podemos
trabalhar, vai fazer com que eventualmente uns venham a desenvolver mais o trabalho em aula
do que outros, mas claro que todo o grupo participa.
No geral penso que tudo correu bem, todos trabalhamos, conseguimos os nossos objectivos, e
podemos ver isso em tudo o que já fizemos e pelos resultados obtidos.
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5.3 Reflexão Critica de José Luciano Martins Hipólito Moreira
No inicio deste ano deparei-me de novo com a disciplina de Área projecto, pensando eu
que seria das disciplinas menos trabalhosas que iríamos ter durante este ano. Mas desta, parece
que me enganei, e muito pelo contrário parece mesmo ser a mais. Não sendo esta uma disciplina
para a qual seja preciso estudo mas sim um trabalho continuo, e por vezes árduo.
Nas primeiras aulas as tarefas propostas foram apenas a escolha de um grupo de trabalho
e de um tema para o projecto. No meu caso tornou-se numa tarefa fácil, pois o grupo já estaria
mais ao menos definido e o nosso tema também foi desde logo escolhido com o consenso de
todos os membros do grupo. E assim ficou como definido o tema das energias renováveis, e a
partir daí a construção de uma maquete em que abordássemos a energia hídrica, eólica e solar.
Ultrapassadas estas tarefas, entramos num longo processo de recolha de informação e
aquisição de todos os conhecimentos chave sobre o nosso tema. E assim organizar toda esta
informação, elaborando o anteprojecto. Sendo que, como nunca tínhamos abordado esta
disciplina neste âmbito, não tínhamos muita experiência na elaboração de um anteprojecto, e
então tentamos seguir ao máximo todas as indicações dadas pela professora e fazer o nosso
melhor quanto ao tratamento de toda a informação recolhida e focarmos apenas os aspectos
mais relevantes e importantes. E para além de tudo isto, também nos elucidamos sobre os custos,
a escala e todos os materiais necessários para a produção da nossa maquete, o que mesmo não
sendo um aspecto prioritário achamos conveniente pois mais tarde iremos nos confrontar com
tudo isto e assim já temos uma noção do que nos espera.
Com tudo isto, e após um longo trabalho, penso que obtivemos um anteprojecto bem
estruturado e apresentado, com toda a informação necessária para a divulgação do nosso
projecto, daí termos uma boa nota a compensar todo o esforço e trabalho dedicados.
Mas para que tudo isto tenha chegado onde chegou, foi necessária uma união de grupo e
entreajuda de todos os elementos. Fomos dividindo tarefas, as quais sempre cumpridas por parte
de todos, organizamo-nos em pares durante as aulas para que pudéssemos trabalhar melhor e
também trabalhar mais que um aspecto em simultâneo. E tudo isto funcionou perfeitamente,
nunca havendo conflitos entre decisões e opiniões dos membros.
Como, penso que quase sempre acontece nestas situações, alguns dos membros do grupo
por vezes foram-se “baldando”, e nem sempre cumprindo as tarefas na sua integridade.
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Admitindo que pela minha parte por vezes aconteceu isso, mas penso que compensei noutros
aspectos e aceitei também todos os reparos feitos, visto que merecidos, e me prestei sempre
disponível para tudo.
Mas tirando isto, penso que mais nada há a dizer, apenas que esta disciplina está a
despertar bastante interesse pois com tudo isto, adquirimos novos conceitos e aprendemos muito
sobre o que realmente é importante para o nosso futuro. Não esquecendo também que
adquirimos métodos de trabalho, não só em grupo mas também individualmente, o que é
bastante enriquecedor.
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5.4 Reflexão Critica de Pedro Miguel Azevedo Ferreira da Silva
Com uma disciplina nova a começar neste ano lectivo não sabia o que esperar
objectivamente desta mesma. Resumindo, depois das apresentações acabou por ser dentro dos
possíveis, aquilo que era passível de ser. Na primeira aula criamos os grupos e escolhemos um
tema, e é em relação ao trabalho desenvolvido pelo grupo no que diz respeito ao mesmo, a que
este que reflectirei sobre.
Com apenas um período de aulas e consequentemente de desenvolvimento do projecto,
a avaliação que faço sobre o meu trabalho e sobre o do restante grupo ainda não está totalmente
fundamentada apesar de já ser visto certos aspectos fundamentais.
A concessão do anteprojecto acabou por ser algo com uma certa dificuldade. Essa
dificuldade adveio principalmente por nunca termos feito algo do género, no que diz respeito ao
nível de exigência. O Grupo teve também outras dificuldades onde veio a trabalhar de modo a
desenvolvermos essas dificuldades da melhor maneira. Começamos a levar mais a sério as
reuniões semanais e a marcar mesmo reuniões extra para desenvolver o projecto a tempo de
entrega.
Em relação ao trabalho desenvolvido por mim, penso que foi bem conseguido na medida
em que concretizou planeados pelo grupo destinados a mim. Esses objectivos passavam
basicamente por concluir as partes de trabalho a mim destinadas. Penso que trabalhei bem, o
meu contributo para a realização do anteprojecto foi fundamental, e a o meu contributo na
primeira a apresentação foi bastante boa também, conseguindo responder a pronto as questões
propostas pela professora. Finalizando esta parte da minha reflexão penso que consegui
responder da melhor forma no anteprojecto ao desafio proposto pela professora em relação ao
porque da escolha daquele tipo de barragem.
Em relação a trabalho desenvolvido pelo restante grupo, afirmo desde já que não tenho
distinções a fazer, já que na minha opinião todos trabalharam de forma igual, devido em grande
parte à grande união do grupo que sempre se mostrou. Apesar de, por vezes, parecer que uns
trabalham mais do que outros deve-se à divisão do trabalho por pares sendo que por vezes uns
conseguem desenvolver o seu trabalho mais rapidamente que outros. Contudo o grupo conseguiu
todo ele, concretizar os objectivos propostos, logo isso diz muita coisa.
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Concluindo, trabalhamos todos bastante bem, mesmo quando se demonstrou um pouco
de desmotivação em relação ao projecto. Ultrapassamos essa dificuldade da melhor maneira,
voltando bastante melhor e mais motivados que nunca. O trabalho desenvolvido pelo CPLJ em
geral foi bastante bom.
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6 – Conclusão
Como foi já dito na introdução e fundamentado na contextualização desta apresentação
do projecto, pretendemos construir uma maquete que tem como base fundamental uma
barragem funcional com a finalidade de produzir energia suficiente para alimentar todo um
conjunto iluminativo de um loteamento habitacional implementado nesta maquete.
Tendo em conta que o grupo está altamente interessado nas energias renováveis, este
tornou-se o nosso tema principal. De maneira a tornar o nosso projecto mais criativo, a professora
incentivou-nos a ir mais além. Para este efeito, sugeriu que abordássemos também a energia
eólica e a energia solar, implementando painéis fotovoltaicos e geradores eólicos (estes últimos
não funcionais) capazes de ajudar no suporte sustentável de energia já que estes a produziriam
também
O período foi passando e a motivação aumentando, tornando assim os objectivos mais
precisos e rigorosos. A teoria que vínhamos a captar e interiorizar, fazíamos constatar que o
projecto ia ser muito mais complexo do que se pensava inicialmente.
Após uma intensa busca de informação, consegui-mos concentrarmo-nos mais na parte
mais prática do nosso projecto. Com todos os dados que encontrámos, pudemos pensar mais
rigorosamente no tipo de barragem a construir e os materiais e componentes (painéis
fotovoltaicos, turbina, geradores eólicos) a utilizar.
Como podemos ver na Calendarização, estruturada para todo o ano lectivo, o 1º período
incidiu mais sobre a teoria do projecto. Temos vindo a desenvolver toda a teoria necessária para
iniciarmos a construção da maquete. Pretendemos que o segundo período seja todo ele ocupado
na construção da maquete e pormenorização desta. No último período, pretendemos incidir mais
na apresentação do projecto a toda a comunidade escolar, sensibilizando esta para o tema
abordado pelo nosso grupo.
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Para finalizar, iremos de seguida reflectir à cerca daquilo que foi o nosso trabalho neste 1º
período e sobre aquilo que esperámos do restante ano lectivo.
Esta disciplina, tendo um cariz diferente, foi-nos apresentada de uma forma diferente das
restantes. Ao longo da primeira aula, conseguimos entender a disciplina que, como já referido,
tem um cariz diferente das outras, isto é, tem objectivos e perspectivas diferentes.
Começámos por constituir um grupo e por escolher um tema. Curiosamente o nosso
grupo foi imediatamente construído e o nosso projecto base surgiu antes ainda do tema principal:
as energias renováveis.
Após chegarmos a uma conclusão acerca do nosso tema, partimos em busca de possíveis
materiais a utilizar e locais onde poderíamos trabalhar no nosso projecto. Porém desconhecíamos
totalmente que antes de dar inicio a um trabalho desta envergadura teríamos que dominar
conhecimentos teóricos. Neste momento do projecto, o grupo sentiu-se muito desmotivado pelo
seu trabalho pois a parte que mais motivação traz ao grupo é a prática. Com o início da
construção do projecto, a motivação do grupo subirá de certeza em flecha, com todos os
elementos a envolverem-se profundamente neste projecto. Após uns tempos de desmotivação, o
grupo conseguiu encontrar a motivação que necessita para realizar um trabalho tão complexo na
pesquisa de informações. Esta pesquisa trouxe-nos a motivação que necessitava-mos uma vez
que nos revelou um projecto tão trabalhos, complexo e sobre o qual iríamos conseguir saber
todos os detalhes.
Acabámos por encontrar dificuldades porque o tempo passou sem notarmos, e ,devido a
isto, iniciámos o anteprojecto muito depois do esperado e programado, levando-nos a algumas
dificuldades para a finalização deste.
A fase final do projecto será deveras a mais gratificante para todo o grupo por vários
motivos. Entre os quais, explicar aos mais novos o que aprendemos de novo, ver o apoio que
esperámos que a comunidade escolar nos dará será fulcral para nos sentirmos realizados em
relação ao projecto, porque trabalhar arduamente num projecto e ver a apreciação total deste é o
que todos queremos, não só agora como em toda a nossa vida futura.
Em suma, este projecto é, não só dos trabalhos mais complexos, científicos e difíceis de
realizar, como também dos mais gratificantes, realizadores e didácticos que se pode fazer, e todo
o grupo orgulhoso por tentar algo desta grandiosidade para a comunidade escolar e para o
mundo interessado em geral. O nosso grupo pretende mudar mentalidades para permitir a
mudança no futuro e esperámos conseguir isso!
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7 – Bibliografia
Para a elaboração deste anteprojecto, o grupo recolheu informação dos seguintes sites:
Hidroeléctrica (2009), [on-line] http://campus.fct.unl.pt/afr/ipa_9900/grupo0051_recnaturais/agua.htm disponível em 11/11/2009
Portal Energias Renováveis (2009), [on-line] http://www.portal-energia.com/funcionamento-da-energia-hidrica-barragens-hidroelectricas/ disponível em 11/11/2009
Energias Alternativas (2009) [on-line] http://www.energiasealternativas.com/como-funciona-energia-hidroelectrica.html disponível em 14/11/2009
Wikipedia (2009), [on-line] http://pt.wikipedia.org/wiki/Turbina_hidr%C3%A1ulica disponível em 15/11/2009
Capital Semente (2009), [on-line] http://www.capitalsemente.pt/index.php/temas-a-z/Ambiente-e-Energia/Documentos/Central-hidrelectrica.html disponível em 7/11/2009
Escola Superior de Tecnologia Universidade Algarve (2001), http://w3.ualg.pt/~rlanca/sebenta-hid-aplicada/ha-08-barragens.pdf disponível em 7/11/2009
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