Aquecedor Solar Caseiro

   Encontrei na internet um projeto bastante interessante e que promete ótimos resultados: trata-se de um aquecedor solar caseiro, feito com materiais recicláveis tais como garrafas pet e caixas de leite tetra pack. Além da economia em energia elétrica, o projeto também propõe uma finalidade social para compostos que são descartados e se tornam um problema para o meio ambiente.

   Tal projeto pode ser uma alternativa para famílias de baixa renda para que possam tomar um banho agradável. Além disso, há uma conscientização das pessoas e um incentivo para buscar finalidades sociais para produtos que após utilizados se tornam um problema para o meio ambiente.

   Segundo a ONG Sociedade do Sol, é possível reduzir o consumo de energia elétrica do chuveiro com o aquecedor solar caseiro em até 30%. Levando em conta que no Brasil 90% dos domicílios possuem chuveiro podemos ter uma idéia do impacto da difusão de tal projeto. A demanda menor por energia elétrica significaria não ter que construir novas usinas hidroelétricas, já que no Brasil 90% da energia provém desta fonte. Assim, não teríamos que desabrigar famílias das áreas que serão alagadas, não iríamos interferir na piracema, alagar áreas verdes e etc. 

   O projeto se baseia na circulação chamada de termo sifão. Esta circulação nada mais é do que uma convecção que faz com que a água quente, menos densa, suba para a caixa de água levando calor e a água fria, mais densa, desça para os coletores térmicos onde capta o calor do sol.

Descrição do Projeto:

  

   O projeto aqui descrito é a versão desenvolvida pelo aposentado José Alcino. Este projeto está registrado no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) pelo José Alcino como uma forma de preserva sua finalidade social e impedir que alguém se aproveita da invenção com interesses comerciais. Ele foi premiado em 2004 pela revista Super Interessante, circulação nacional, com o Prêmio Super Ecológico.

   É importante resaltar que como são utilizados produtos descartados é extremamente importante lavá-los após o uso, evitando a proliferação de microorganismo e a incidência de doenças tais como a leptospirose.

   Para que a circulação por termo sifão funcione é necessário que o aquecedor esteja a uma altura inferior à caixa de àgua, não podem ser esta distância menor que 30cm e maior do que 3m com relação a caixa de água. A água fria então abandona a caixa e desce para o aquecedor, enquanto que a água quente sobe para a caixa. Cada vez que a água percorre este percurso ocorre um aquecimento de até 10°C, sendo possível alcançar em 6 horas de exposição uma temperatura na caixa de água de 52°C no verão e 38°C no inverno. Outros projeto com maior rendimento térmico podem ser encontrados na internet, diferenciando deste apenas nos materiais empregados. As tubulações empregadas aqui serão de PVC, material mais barato e acessível. Além disso, ao invés de se empregar a caixa metálica, painel de absorção térmica e o vidro utilizamos garrafas pet e caixas de leite Tetra Park pintadas com preto fosco.

   Quando os raios solares atingem a garrafa pet ele é em parte absorvido pelas caixas de leite pintadas em preto fosco, ficando o calor retido no interior das garrafas em uma espécie de estufa. O calor é também absorvido pelo cano de PVC que também deve ser pintado em preto fosco, aquecendo a água. Apesar de simples, o aquecedor deve ser muito bem dimensionado de forma a limitar a temperatura no interior do PVC a um máximo de 55°C, pois acima desse valor ocorre um comprometimento da tubulação. 

   Para cada pessoa para aquecer a água de um banho são necessários 1 m² de aquecedor solar. Cada metro quadrado necessita de 60 garrafas pet e 50 caixas de leite tetra park pós-consumo. Além disso são necessários 11m de canos de 1/2" e coneções em T de 1/2 ".

   As garrafas pet utilizadas devem ser preferencialmente da Coca ou da Pepsi devido ao formato cônico das mesmas. Garrafas de outras cores não são recomendadas, pois absorvem calor e se degradam com o tempo. Para o corte é recomendada a utilização de gabaritos feitos em canos PVC de 100mm, com comprimentos de 31cm para a Coca e de 29 cm para a Pepsi. Introduza  a garrafa nos mesmos e realize o corte com um estilete.

     As embalagens longa vida pós-consumo devem ser muito bem higienizadas após utilizadas para eviatar o mal cheiro e o desenvolvimento de microorganismos. Em sua composição elas apresentam 75% de papel, 5% de alumínio e 20% de polietileno. Por isso, não podem ser recicladas como papel, sendo necessário um processamento para separação dos compostos. Para a nossa finalidade, no entanto, elas se mostram mais eficientes que o papel convencional pois não se deformam quando colocadas no interior da garrafa pet e submetidas ao aquecimento. Para armazená-las para futura utilização é recomendável planificá-las. A figura abaixo mostra uma padronização que pode ser adotada para corte da caixa de leite. Este corte é necessário para que ela entre na garrafa pet cortada anteriormente.

   Após o corte devemos passar para a etapa de pintura. Utilizando tinta esmalte sintético preto fosco de secagem rápida vamos pintar todas as embalagens. O lado correto de pintura é o lado liso, devendo o lado que possui algumas emendas ficar voltado para baixo durante o processo. Uma observação importante é que não se pode utilizar tinta com brilho, pois esta compromete a captação da energia solar.

   Os tubos de PVC devem ser todos de mesmo comprimento, sendo um tamanho de 105cm para a Coca e de 100cm para a Pepsi um tamanho padronizado neste projeto. Eles devem ser pintados em preto fosco também. É importante que todos tenham o mesmo comprimento para que não tenhamos depois problemas no encaixe e ,consequentemente, vazamento.

   Para o encaixe, são usado canos de PVC de 1/2" com 8.5cm de comprimento e conexões do tipo T. No barramento superior eles são unidos com uma cola para PVC já no inferior não se deve usar cola para facilitar uma futura manutenção.Caso fossem colados teríamos que cortá-los quando fosse necessário alguma alteração.

                 

    

Formigas podem ser a solução para problemas complexos

   Uma espécie de formigas pode ser a solução para problemas complexos em redes de telefonia, tráfego e redes de computadores. Um equipe de pesquisadores vêm estudando a forma como as formigas conseguem navegar e estão chegando a conclusão de que elas são melhores solucionadoras de problemas do que até então se imaginava.
   Em um trabalho publicado no dia 9 de dezembro na Journal of Experimental Biology sugerem que a forma com estes organismos lidam com os desafios cotidianos para a sobrevivência podem servir de inspiração para a solução de problemas complexos da computação.
   No experimento elaborado pelos pesquisadores da Universidade de Sydney, as formigas da espécie Argentine foram colocadas em um labirinto feito de acordo com o desafio da Torre de Hanói.
   A Torre de Hanói, também conhecida como Torre de Brahma , consiste em um jogo onde você deve colocar discos de diferentes tamanhos em três hastes de forma que sempre um disco menor seja colocado sobre um disco maior. Para a solução destes problemas, são elaborados algoritmos, que nada mais são que um número mínimo de passos necessário.
   Você deve está se perguntando, mas e as formigas, onde elas entram nesta história? Na verdade, para desenvolver tais algoritmos os pesquisadores encontram uma fonte de inspiração nas colônias de formigas por elas apresentarem ferormônios voláteis. Quando as formigas, percorrem uma trajetória, a forma que elas têm de lembrar o caminho de volta para o formigueiro é seguindo os seus ferormônios, porém, estes são voláteis, logo elas têm que percorrer o melhor trajeto possível, com o menor número de passos. Ou seja, elas desenvolvem naturalmente algoritmos própios.
   Na transferência de arquivos entre computadores, os dados devem escolher o melhor caminho entre dois pontos, da mesma forma que as formigas. Além disso, caminhos pouco utilizados formam uma espécie de volatilidade virtual, tendendo a serem ainda menos utilizados, mesmo que os caminhos mais utilizados não sejam os menores.
     Nos experimentos realizados em um labirinto em forma de diamante com 64 hexágonos. os pesquisadores conseguiram observar que as formigas não tendem a repetir caminhos já feitos anteriormente, sendo capazes de alterar rotas a medida que os pesquisadores iam mudando de posição o alimento. Além disso, caso elas já tivessem sido colocados no ambiente previamente, elas conseguiam achar os caminhos para os alimentos mais rapidamente.

   

fonte: http://www.abc.net.au/science/articles/2010/12/09/3089168.htm

Foundation Fieldbus

  

   Uma rede muito usada nos ambientes industriais e concorrente direta da rede Profibus-PA é a Foundation Fieldbus (FF). A Foundation Fieldbus é uma rede bidirecional(half-duplex),digital, serial  que conecta equipamentos de campo, tais como sensores, atuadores e estruturas de controle. Os dispositivos da rede FF além de possuírem capacidade de processamento também permitem uma descentralização das ações de controle, isto é, os algoritmos e funcionalidades do sistema podem ser compartilhados entre os diversos dispositivos da rede. Isto quer dizer que os algoritmos de controle como o PID,  por exemplo, podem estar no próprio equipamento. Dessa forma, consegue se aproximar a lógica de controle ao processo a ser controlado. O segredo da Foundation Fieldbus para implementar o controle distribuído dos equipamentos processados é a utilização de blocos de função, nos quais são definidos algoritmos de controle e parâmetros de entrada e saída. A FF é por isso conhecida a como uma arquitetura orientada a blocos. A vantagem desta arquitetura é que sempre que se precisar criar novas funções para atender um novo processo a ser controlado, temos que criar apenas novos blocos, definindo suas propriedades.

   Na verdade, existem dois tipos de redes FF, uma responsável por conectar equipamentos sensores e atuadores e de baixa velocidade(31.25 Kbps) conhecida como H1. Já na interligação de CLPs e na comunicação com outras redes é utilizada a rede HSE, que permite uma comunicação de até 100 Mbps. O dispositivo responsável por fazer a comunicação entre as duas redes, passando informações de configurações para a rede H1 ou recebendo dados, é o que desempenha a função LAS( Link Active Scheduler)- “Agendador” de Link Ativo. O LAS também é responsável pelo escalonamento dos dados, determinando quais mensagens apresentam uma periodicidade e quais são aperiódicas. As mensagens periódicas são aquelas críticas, as quais devem ser disponibilizadas no barramento mais rapidamente. Portanto, a rede FF apresenta determinismo temporal. Já as aperiódicas são as que não influenciam muito na ação de controle, sendo estas definidas com uma prioridade menor que as periódicas. A esta forma de comunicação, onde determinado dispositivo disponibiliza dados no barramento para os demais é conhecida como publisher\subscriber.

   Com esta distribuição do processamento e do controle ganhamos em questão de confiabilidade da rede. Caso alguns dos dispositivos de controle venham a falhar, como a lógica de controle está distribuída pelos dispositivos é possível manter a rede operando sem maiores problemas. Caso o dispositivo responsável pela função LAS falhe, algum dispositivo assume sua função, gerenciando a rede H1.

   A rede FF veio substituir o sistema de 4-20 mA utilizado antigamente e que ainda vem sendo utilizado por empresas grandes como a Petrobras, por exemplo. As vantagens de se substituir parte do sistema antigo por um sistema adotando comunicação FF são:

           - Redução da quantidade de cabos, já que um único cabo e suficiente para suprir vários equipamentos ao longo de um barramento.

          - Diagnósticos de equipamentos.

          - Configuração auto sensing  através da qual os equipamentos ao serem conectados a rede já são automaticamente reconhecidos.

          - Comunicação intrínseca, indispensável para ambientes classificados, nos quais qualquer faísca é capaz de provocar explosões.

          - Alimentação de tensão dos componentes poder ser fornecido juntamente com os sinais ao longo de um único cabo.

Por que as fibras ópticas são melhores que os fios de cobre?

   Nos textos que falei a respeito das redes industriais já havia mencionado que existem vários meios de comunicação possíveis, tais como wireless ( que está sendo o mais pesquisado e cada vez mais produtos que se comunicam via wireless estão sendo lançados), a comunicação via cabos de cobre blindados ou não e as fibras ópicas. Estas últimas são mais caras que os cabos convencionais, mas apresentam vantagens que serão abordadas nesta postagem e que justificam a sua utilização.

  Como o nome já sugere, a comunicação por fibras ópticas utilizam pulsos de luz para realizar a transferência de arquivos através de uma fibra que pode ser de vidro ou plástico. Quando falamos sobre velocidade em comunicação de dados, tratamos da quantidade de dados conseguimos transferir através daquele meio por unidade de tempo. E, como veremos, as fibras ópticas são mais rápidas que os cabos de cobre, além de serem capazes de transferir informações por distâncias maiores.

  Enquanto as fibras ópticas trabalham com pulsos de luz gerados por diodos ou lasers, os cabos de cobre trabalham com correntes elétricas.Assim, para transferir informações através de correntes elétricas, fazendo com que elas possam ser reconhecidas como zeros e uns, temos que fazer modulações em seus valores valores de corrente em diferentes frequências. Quanto maior for a banda de  frequências em que conseguimos transmitir dados, mais informações são transmitidas. Porém, em altas frequências, tais cabos de cobre apresentam grandes atenuações de sinais, o que torna a comunicação inviável para tais valores. Além disso, como são mais susceptíveis aos ruídos e interferências eletromagnéticas, o comprimento total dos cabos é bastante limitado.

   As fibras ópticas por utilizarem luz como meio de transferência de informações são capazes de trabalhar em uma faixa bem mais ampla de frequência sem sofrer atenuações e interferências.Por isso, transferência de dados em distâncias superiores a 200 km são possíveis em fibras ópticas sem uma perda significativa de qualidade, enquanto que em cabos de cobre em tais distâncias as perdas são enormes. Além da velocidade em fibras ser bem maior, pois posso transmitir diferentes informações em bandas de frequência diferentes.

Fibras ópticas

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    fonte: http://www.abc.net.au/science/articles/2010/10/21/3044463.htm?topic=tech

Hotel estuda fazer check-in via NFC

   Imagine isso, conseguir fazer o seu cadastro em um hotel através do celular e receber uma espécie de chave digital que permita que você tenha acesso àquele quarto e serviço solicitado, sem que haja necessidade de nenhuma perda de tempo no hotel fazendo o check-in. Você ,então, encosta seu aparelho celular próximo a fechadura do apartamento que o reconhece imediatamente e permiti sua entrada.Incrível não! Pois já existe e vem sendo testado no hotel Clarion, na Suécia.
   Trata-se de um aparelho celular normal com uma nova tecnologia de hardware e software denominada de NFC - Near Field Comunication.O NFC é uma forma de comunicação wireless que só é possível em pequenas distâncias, cerca de 10 metros. Dessa forma, é possível que se faça pagamentos, haja transferência de determinados dados para distâncias curtas, uma característica desejável para tais aplicações.
  A fase de testes junto ao hotel Clarion começou este mês e deve continuar pelos próximos quatro meses. Assim, os pesquisadores buscam corrigir possíveis falhas.

fonte: http://www.theengineer.co.uk/news/hotel-study-assesses-contactless-check-in/1005971.article

Absorvedores dinâmicos de vibração

   Os absorvedores dinâmicos de vibração são dispositivos mecânicos que são acoplados a um sistema primário com a finalidade diminuir a vibração deste. Este conceito é bastante empregado em linhas de transmissão de energia elétrica, onde se tem a necessidade de absorver as vibrações dos cabos para se evitar um desgaste por fadiga em seus pontos de fixação com as torres.

  Quando o cabo condutor de energia é submetido à ação de ventos em velocidades em torno de 1m/s a 10m/s, ocorre a formação de regiões de baixa pressão na proximidade do cabo condutor. Estas regiões de baixa pressão são ocasionadas devido aos vórtices de Von Karman. Von Karman foi o primeiro a observar a formação de uma esteira de vórtices atrás de um condutor quando este é submetido a um vento frontal. Devido a estas regiões de baixa pressão,surgem forças verticais no cabo que  começa a vibrar com frequências que variam de 1Hz a 150Hz e amplitudes que variam de 1% a 100% do seu diâmetro.Dessa forma, surgem esforços nas regiões de fixação dos cabos, as quais podem levar o cabo a se romper por fadiga.

   Buscando minimizar os efeitos destas vibrações George H. Stockbridge desenvolveu ainda em 1921 o primeiro absorvedor dinâmico de vibração para as linhas de transmissão de energia elétrica .Este dispositivo mecânico contava com um cabo mensageiro, formado por uma alma de aço e um ou mais tentos,duas massas e grampo fixador. O atrito gerado entre os tentos quando o cabo mensageiro é flexionado pelo vento é o responsável pela dissipação de energia nestes dispositivos. Atualmente, existem diferentes tipos de stockbridges, no entanto, todos apresentam estes mesmos componentes básicos.

   Vários fatores interferem na capacidade de dissipação de energia de um stockbridge,entre os quais podemos citar a sua posição ao longo do condutor, o comportamento dinâmico e a frequência com a qual o condutor está sendo excitado pelo vento. Dependendo destes fatores o stockbridge ao invés de proteger o cabo condutor pode acabar por aumentar as tensões geradas nos pontos de fixação.

    Para se ter uma idéia da importância de tais dispositivos basta levar em conta que em 2001, quando ocorreu a ruptura por fadiga de um cabo de transmissão de energia que atravessava o rio Paraná, 67 milhões de pessoas ficaram sem fornecimento de energia elétrica nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste. O tempo necessário para que houvesse uma recuperação da linha foi de cerca de 10 horas e o prejuízo que a empresa teve só pela energia que deixou de vender aos consumidores foi de mais de 68 milhões de reais. Tirando os processos que podem ter sido movidos contra ela por lucro cessante de outras empresas e as multas da ANEEL. 

Stockbridge

A um passo da Invisibilidade

     Já ouviu falar no Dr. Griffin, um cientista albino que usa seus conhecimentos de física, química e biologia para tornar todos os tecidos e materiais de seu corpo totalmente transparentes. Entretanto o efeito é irreversível e ele vai ficando cada vez mais perturbado à medida que suas tentativas de voltar ao normal falham.Este é um clássico da ficção científico cuja obra foi publicada em 1987, com o título " O homem invisível". Outras várias obras de ficção científica também abordaram o tema. Porém, estamos cada vez mais próximos de tornar a inivisibilidade de materiais uma realidade, como afirmam pesquisadores escoceses.
   Os pesquisadores trabalharam com metamaterias, materiais  capazes de interagir com a luz no nível nanométrico. Dessa forma, os pesquisadores foram capazes de criar materiais flexíveis que ao invés de absorverem são capazes de a desviarem. Pesquisas publicadas anteriormente já haviam alcançado o mesmo comportamento em comprimentos de onda da ordem de tetrahertz e o do infra-vermelho. A novidade desta pesquisa está no fato de os pesquisadores terem conseguido desenvolver materiais que são invisíveis para comprimentos de onda na ordem dos 620 nanometros, o qual se enquadra na faixa dos 400 a 700 nanometros da escala visível. Além disso, devido a constiutição polimérica dos mesmos, eles são totalmente flexíveis.
   O Metaflex, como ficou deseignado o material, possui aplicações que vão desde a ótica à indústria de roupas inteligentes. Como as pesquisas ainda estão em desenvolvimento, os pesquisadores só conseguiram obter a invisibilidade para valores fixos de comprimento de onda.

Roupa inteligente constituída de metamateriais