MAPA Introdução a Engenharia 51/2023

MAPA Introdução a Engenharia 51/2023

MAPA — INTRODUÇÃO À ENGENHARIA
ESTUDO DE CASO: EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E AMBIENTAL EM PROJETOS DE ENGENHARIA

Olá, aluno(a)! Tudo bem?

Seja bem-vindo(a) à nossa atividade MAPA da disciplina de Introdução à Engenharia. A atividade tem como tema o “ESTUDO DE CASO: EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E AMBIENTAL EM PROJETOS DE ENGENHARIA” e está dividida em quatro etapas, abordando os conteúdos que serão estudados ao longo de toda a disciplina.

As suas principais tarefas neste MAPA serão:
1. Definir seu objeto de pesquisa.
2. Realizar a pesquisa sobre o setor e o tipo de indústria escolhida.
3. Pesquisar sobre alternativas técnicas econômicas e ambientais para o setor e o tipo de indústria escolhida.
4. Elaborar o relatório preliminar técnico-econômico-ambiental-energético.
Atenção: o relatório deve ter, no máximo, três páginas — sem contar a parte das referências.

Bom trabalho!

LEIA TODO O ENUNCIADO COM ATENÇÃO ANTES DE COMEÇAR A FAZER A ATIVIDADE.
ESTA ATIVIDADE MAPA DEVE SER FEITA INDIVIDUALMENTE.

INSTRUÇÕES DE ENTREGA
As respostas devem ser entregues utilizando o Modelo (template) de Resposta MAPA de Introdução à Engenharia, o qual poderá ser encontrado nos materiais da disciplina. Sobre o seu preenchimento, é necessário o cumprimento das seguintes diretrizes:
Não serão aceitas respostas que constam apenas o resultado numérico, sem que seja demonstrado o raciocínio que o(a) levou a encontrar aquela resposta.
Toda e qualquer fonte e referência que você utilizar para responder os questionários devem ser citadas ao final da questão.
Ao final do seu trabalho, é necessário que você tenha um arquivo em mãos. Ele deve ser enviado para correção pelo seu Studeo em formato de arquivo DOC/DOCX ou, preferencialmente, PDF, e apenas esses formatos serão aceitos.
O arquivo de Resposta MAPA de Introdução à Engenharia deve ser enviado, única e exclusivamente, pelo seu Studeo, no campo “MAPA” desta disciplina. Toda e qualquer outra forma de entrega da Resposta MAPA não será considerada. Lembre-se: O STUDEO ACEITA SOMENTE O ENVIO DE UM ANEXO/ARQUIVO.
A qualidade do trabalho será considerada na hora da avaliação, então, preencha tudo com cuidado, explique o que está fazendo, responda as perguntas e mostre sempre o passo a passo das resoluções e deduções. Quanto mais completo seu trabalho, melhor!

Problemas frequentes a evitar:
Coloque um nome simples no seu arquivo. Se o nome tiver caracteres estranhos — principalmente, pontos — ou for muito grande, é possível que a equipe de correção não consiga abrir o seu trabalho e ele seja zerado.
Se você usa OPEN OFFICE ou MAC, transforme o arquivo em PDF para evitar incompatibilidades.
Verifique se você está enviando o arquivo correto! É o MAPA da disciplina certa? Ele está preenchido adequadamente?

Como enviar o arquivo:
Ao final do enunciado desta atividade, aqui, no Studeo, há uma caixa de envio de arquivo. Basta clicar e selecionar sua atividade ou arrastar o arquivo até a caixa de envio de arquivo.
Antes de clicar em FINALIZAR, certifique-se de que está tudo certo, pois, uma vez finalizado, você não poderá mais modificar o arquivo. Sugerimos que você clique no link gerado da sua atividade e faça o download para conferir.

Sobre plágio e outras regras:
Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados.
Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados, mesmo que você tenha sido o(a) autor(a).
A equipe de mediação está à sua disposição para o atendimento das dúvidas por meio do “Fale com o Mediador” em seu Studeo. Aproveite essa ferramenta!

VOCÊ ESTÁ PREPARADO(A)? Nas próximas páginas, você será DESAFIADO(A)! Como futuro(a) engenheiro(a), queremos que você desenvolva habilidades essenciais para a sua jornada, como analisar, sistematizar, refletir e tomar decisões. Uma aprendizagem ativa relevante é relacionada à nossa vida, aos nossos projetos e às nossas expectativas. Em síntese a disciplina de Introdução à Engenharia é um fator decisivo para que possamos ter um pensamento mais analítico! Analisar os desafios da vida real para a tomada de decisão, transformando-os em um objeto de estudo que permita a aplicação de conceitos de Engenharia na vivência prática de concepção de projetos.

O objetivo deste desafio é provocar o seu senso crítico, buscando, na leitura, os fundamentos necessários à explicação e compreensão das questões propostas, conectando o conteúdo da Introdução à Engenharia à realidade. Além disso, este desafio proporciona autonomia para que você seja capaz de organizar suas atividades mentais, de modo a desenvolver não somente o que compete às suas atribuições como estudante, mas também como futuro(a) profissional.

Nossa atividade está dividida em quatro etapas que deverão ser feitas individualmente. Você será desafiado(a) a realizar um relatório preliminar técnico-econômico-ambiental-energético para o empreendimento determinado. Assim, seus conhecimentos serão colocados à prova! Você está preparado(a)? Vamos lá!

CONTEXTUALIZAÇÃO
Para a nossa contextualização, seguiremos com o texto da Empresa de Pesquisa Energética (EPE), disponível em: https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/clima-e-energia.

“Mudanças climáticas e Transição energética

A temperatura média do planeta Terra aumentou em torno de 0,5°C nos últimos 100 anos e cientistas estimam que deva aumentar em 4°C até o final desse século. E quais poderão ser as consequências disso?
O aumento da temperatura média do planeta tende a alterar as condições climáticas (circulação atmosférica, chuvas e secas), provocando mudanças nas diferentes regiões do globo:

Figura 1 – Riscos associados ao aumento da temperatura média do planeta
Fonte: https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/clima-e-energia. Acesso em: 9 fev. 2023.

Por que a temperatura média da Terra está aumentando?

Para grande parte dos cientistas, a temperatura média do planeta está aumentando porque as atividades humanas estão emitindo para a atmosfera grande quantidade de gases de efeito estufa (GEE).

Os GEE são importantes para o equilíbrio climático do planeta, pois são compostos gasosos que aprisionam calor na atmosfera, o que é fundamental para a vida por aqui. Se não existissem esses gases na atmosfera a temperatura do planeta seria tão baixa que impediria a existência de boa parte dos seres vivos que conhecemos atualmente.

De acordo com os cientistas, o problema é que estamos emitindo os GEE num ritmo muito acelerado, causando grande desequilíbrio e assim promovendo um aquecimento acentuado num período curto de tempo. Esse fenômeno teve início na Revolução Industrial, quando a humanidade passou a utilizar mais intensamente os combustíveis fósseis para movimentar suas máquinas e desde então, as emissões têm aumentado cada vez mais, elevando a temperatura média do planeta.

Os combustíveis fósseis são o carvão mineral, os derivados de petróleo (como a gasolina e o óleo diesel) e o gás natural. Os principais GEE emitidos na queima desses combustíveis são o dióxido de carbono (CO2), o metano (CH4), o óxido nitroso (N2O) e o vapor de água (H2O). O CO2, também chamado de gás carbônico, é o mais relevante, por estar em maior volume nessas emissões.

O que energia tem a ver com aquecimento global?

Muitas das atividades humanas atuais utilizam energia e a maior parte dessa energia provém da queima de combustíveis fósseis. No mundo, a principal fonte de geração de energia elétrica é o carvão. No transporte, a energia para movimentar os veículos vem, principalmente, da queima de gasolina e óleo diesel. Na indústria, utiliza-se muito o gás natural e outros derivados de petróleo como o óleo combustível. Toda essa queima de combustíveis fósseis emite grande quantidade de GEE para a atmosfera. No Brasil, essas emissões de GEE estão principalmente relacionadas ao desmatamento e às queimadas. O setor de transporte é o segundo colocado seguido pelo setor industrial, devido ao uso predominante de combustíveis fósseis em suas atividades.

O que precisamos fazer para combater as mudanças climáticas?

Além de combater o desmatamento e as queimadas, a solução passa pela adoção de tecnologias que possam minimizar as emissões de GEE para a atmosfera, inclusive pela substituição dos combustíveis fósseis por outras fontes energéticas. O grande desafio é o fato de nossa sociedade ser muito dependente de energia. Usamos em tudo: na nossa casa, nas escolas, nos escritórios, nos carros, nos ônibus, aviões, empresas e indústrias.

Diante disso, representantes eleitos pela sociedade, empresas e universidades estão buscando formas alternativas de energia que não contribuam para as emissões de GEE. Nós também podemos fazer a nossa parte, repensando nossos hábitos culturais e de consumo.

O consumidor acostumou-se a usar a energia sem ao menos pensar em como ela é gerada, seus impactos ambientais e, muito menos, levando em conta que ela precisa ser usada de forma consciente e eficiente.

Baseado nos seus hábitos diários de consumo (alimentação, transporte e consumo de energia em casa), você pode calcular suas emissões de GEE em sites na internet (pegada de carbono).

No Brasil, a maior parte da energia elétrica que consumimos é gerada em usinas hidrelétricas, que é uma fonte de energia renovável e com baixas emissões de GEE. Isso faz com que nossa matriz elétrica emita poucos GEE comparada com a de outros países.

Porém, como as hidrelétricas dependem de chuva para que os rios tenham água suficiente para movimentar as turbinas, em períodos de pouca chuva, é necessário acionar termelétricas movidas a combustíveis fósseis para não faltar energia. O acionamento de termelétricas encarece nossas contas de luz e aumenta nossas emissões de gases de estufa.

Figura 2 – Exemplos de fontes de energia
Fonte: https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/clima-e-energia. Acesso em: 9 fev. 2023.

[Então, prezado(a) aluno(a), fica o questionamento: como podemos reduzir nossa pegada de carbono?]

Você sabia?

O Brasil faz parte de acordos internacionais para combater as mudanças climáticas. Por exemplo, alguns cientistas brasileiros participam do IPCC (Painel Intergovernamental para as Mudanças Climáticas), um grupo de pesquisadores que estuda e acompanha as mudanças climáticas globais. O IPCC é um painel da Organização das Nações Unidas (ONU), talvez você já tenha ouvido falar. É um “organismo multilateral”, ou seja, uma oportunidade para que diferentes países conversem e ajam para ajudar um país que esteja precisando ou sobre questões que afetam a todos, como as mudanças climáticas.

O combate às mudanças climáticas também está inserido na resolução “Transformando nosso mundo: Agenda 2030 para o desenvolvimento sustentável” ou apenas “Agenda 2030” como é chamada. Essa resolução foi adotada pelo Brasil junto aos demais estados membros da ONU (193 países e territórios). A Agenda 2030 definiu 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). O ODS-13 (Ação Contra a Mudança Global do Clima) propõe: “Ação contra a mudança global do clima: Adotar medidas urgentes para combater as alterações climáticas e os seus impactos” e o ODS-7 (Energia Acessível e Limpa) propõe “Energia limpa e acessível: Garantir o acesso a fontes de energia fiáveis, sustentáveis e modernas para todos.” A meta é alcançar os objetivos até 2030 e a EPE participa do grupo de trabalho que ajusta o objetivo global à realidade brasileira.

Figura 3 – Agenda 2030: 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS)
Fonte: adaptada de: https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/clima-e-energia. Acesso em: 9 fev. 2023.

A energia do futuro: pensando na Transição Energética

Você acabou de aprender que as alterações climáticas globais estão muito ligadas às emissões de gases de efeito estufa (GEE) pela queima de combustíveis fósseis. No mundo, as preocupações com o clima reforçaram uma série de reflexões e iniciativas em direção a uma transição energética, ou seja, uma transformação na matriz energética. Para que ocorra essa transição, os países estão focados em diminuir a participação de fontes fósseis em suas matrizes, bem como promover ações para aumentar a eficiência energética, o armazenamento de energia e estimular fontes que não emitam GEE na sua operação. Também têm sido adotadas tecnologias de remoção de carbono emitido (como, por exemplo, a captura, armazenamento e uso de carbono e compensação florestal). Nesse sentido, a tendência é de que o mundo diminua o uso de fontes não renováveis ou emissoras, especialmente o carvão, o óleo combustível e o óleo diesel na geração de eletricidade e aumente o uso das fontes renováveis e não emissoras, como eólica, solar, bioenergia (biocombustíveis líquidos e termelétricas à biomassa e resíduos), hidráulica e nuclear. Outras possibilidades que se tem discutido bastante são: o uso de hidrogênio renovável ou de zero-carbono (em especial o hidrogênio verde e o azul) em vários processos industriais e o uso de grandes baterias para armazenamento de energia.

A transição energética acarreta também profundas alterações na base tecnológica, nos padrões de consumo e nas relações socioeconômicas e ambientais, com redução e reaproveitamento de resíduos. A própria relação tempo-espaço tende a ser modificada pelo avanço tecnológico. Por exemplo, com a possibilidade de trabalho remoto, espera-se uma alteração no consumo de energia pelos setores comercial e residencial. A transição energética traz também alterações relevantes na geopolítica global da energia, colocando desafios e oportunidades para os diferentes países do mundo. A atual transição energética é caracterizada pela descarbonização, descentralização e digitalização. A descarbonização foca nas emissões de carbono, a descentralização na geração de energia próxima ao consumidor e a digitalização significa transformação digital, tanto de documentos, quanto de atividades e serviços. Há quem adicione também o design, ou seja, melhorar o desenho de edificações e veículos, para aumentar a eficiência energética.

No Brasil, o setor energético não é o principal responsável pelas emissões de GEE. Além disso, nossa matriz energética e, principalmente, nossa matriz elétrica, têm maior participação de energias renováveis e zero carbono que as matrizes mundiais. No sentido de manter a alta renovabilidade da matriz elétrica brasileira, as fontes eólicas e solar têm aumentado sua contribuição na geração elétrica do país. Devido à variação na disponibilidade de vento e sol, a eletricidade gerada por essas fontes também varia. Por isso, entende-se que as termelétricas ainda são importantes para garantir estabilidade ao sistema elétrico, pela possibilidade de serem acionadas de forma mais imediata. Nesse contexto, um combustível que vem sendo cada vez mais utilizado para termelétricas é o gás natural que, apesar de ser um combustível fóssil, sua queima emite menos GEE que a queima de óleo e carvão e por isso ele representa um combustível de transição energética. Com a difusão do uso do biometano e do hidrogênio, o gás natural poderá ser substituído por estes combustíveis renováveis, criando uma trajetória progressiva de sustentabilidade ao longo do tempo.

Um dos nossos maiores desafios está no setor de transportes, que utiliza principalmente combustíveis fósseis. Para reduzir as emissões de GEE desse setor no Brasil, uma das iniciativas é o estímulo ao uso de biocombustíveis. Também são discutidos os veículos elétricos, como o ônibus elétrico, que não emitem GEE no seu funcionamento. Também se encontra em elaboração o programa Combustível do Futuro, que propõe medidas para incrementar o uso de combustíveis sustentáveis e de baixa intensidade de carbono. Além disso, nos últimos anos houve avanços em eficiência energética nos setores que mais consomem energia: transportes e industrial.

Por fim, é importante mencionar também que a transição energética terá que ser justa e inclusiva para ter sucesso, considerando as prioridades e as possibilidades de cada país, alinhadas com os objetivos de desenvolvimento sustentável”.

Fonte: https://www.epe.gov.br/pt/abcdenergia/clima-e-energia. Acesso em: 9 fev. 2023.

ESTUDO DE CASO: EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E AMBIENTAL EM PROJETOS DE ENGENHARIA

Após a contextualização, chegou a sua vez de pôr a mão na massa, propondo soluções para o seguinte estudo de caso:

Você é gerente de uma empresa de Engenharia especializada em consultorias para eficiência energética e ambiental de outras empresas. Uma grande indústria entrou em contato, porque necessita de um relatório técnico-econômico, contemplando aspectos ambientais e energéticos sobre quais os fatores essenciais para que a indústria possa futuramente obter a certificação LEED (Leadership in Energy and Environmental Design), que significa Liderança em Energia e Design Ambiental. Por ora, a indústria em questão necessita que você, engenheiro(a) gerente da empresa, realize um relatório técnico-econômico preliminar como principal proposta de mudanças e melhorias no projeto desse empreendimento industrial. Então, a sua tarefa será produzir um relatório para que seu cliente possa avaliar quais seriam as principais mudanças que deveria realizar para o enquadramento de seu empreendimento industrial já finalizado.

O que será feito?

Relatório técnico-econômico-ambiental preliminar
Para a atividade MAPA desta disciplina, você deverá elaborar um relatório composto pelas seguintes partes:
– Definição do problema.
– Elaboração do relatório.
– Conclusão.
Atenção: o relatório deve ter, no máximo, três páginas — sem contar a parte das referências.

1. Definição do problema
Você, engenheiro(a), deverá escolher um setor da indústria, de acordo com o seu curso e a sua afinidade, como, por exemplo, indústria por setores: energética, alimentícia, construção civil, informacional.

EXEMPLO: setor industrial alimentício, fábrica de produção de jujuba (bala de goma).

Portanto, para o exemplo hipotético, você, aluno(a), deverá fazer uma breve pesquisa para entender o funcionamento de uma indústria desse tipo e setor. A definição do porte da indústria e dos elementos de funcionamento também é de extrema importância para a elaboração de seu relatório.

Com uma breve pesquisa, faça um levantamento sobre as principais informações do empreendimento escolhido, como, por exemplo, nossa fábrica de produção de jujuba (bala de goma).

Dica: para incentivar seu espírito empreendedor, acesse o portal do SEBRAE (https://sebrae.com.br/sites/PortalSebrae/ideias), conforme a Figura 4.

Figura 4 – Exemplo de guia obtido no site do SEBRAE
Fonte: https://sebrae.com.br/sites/PortalSebrae/ideias. Acesso em: 6 fev. 2023.

Outra dica é buscar vídeos sobre o processo de fabricação da jujuba (bala de goma), conforme o exemplo encontrado no YouTube e apresentado na Figura 5.

Figura 5 – Vídeo explicativo do processo de produção de balas de goma
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=ymmwPiS7Jvc. Acesso em: 6 fev. 2023.

Pronto! Agora, já sabemos tudo sobre o empreendimento e o processo de fabricação, então, podemos ir para nosso relatório.

Obs.: a indústria em questão já está em operação, e você deverá propor mudanças. Essa indústria pode ser um caso real ou imaginário.

2. Relatório técnico-econômico-ambiental
Para o nosso relatório, é necessário saber:
O que é o projeto de eficiência energética-ambiental e como ele é elaborado?
O projeto de eficiência energética-ambiental é um planejamento que aponta as medidas ideais de redução e otimização de consumo para cada edificação comercial, residencial ou industrial. As ações de eficiência são projetadas após a realização de avaliações técnicas do local, levando em conta o perfil de consumo e as metas de economia de cada empresa. É a partir desse projeto que você poderá implantar, em sua corporação, um programa de eficiência energética ambiental (PEEA). Mais que economia, o PEEA significa uma mudança de atitude global em relação ao consumo de energia e boas práticas para a redução de emissão de gases de efeito estufa. E isso pode envolver desde alterações arquitetônicas na edificação a medidas mais simples, como a utilização de lâmpadas econômicas, utilização de água de chuva ou a adoção de uma cultura corporativa ambientalmente correta.

O que você deverá fazer?
– Propor uma mudança na indústria determinada na ETAPA 1, contemplando o requisito AMBIENTAL. Exemplo: captação de água de chuva.

Portanto, você, engenheiro(a), deverá realizar um relatório contendo os quesitos técnicos, econômicos e ambientais:
– Técnicos: trazer informações técnicas para a viabilidade de implantação de sua medida. Por exemplo: para a captação de água de chuva, é necessário um reservatório inferior e superior, além de uma bomba para elevação da água para seu reservatório superior.
– Econômicos: trazer informações econômicas para a viabilidade de implantação de sua medida. Por exemplo: cada reservatório de água de polietileno de 50.000 litros custará R$ 1.500,00.
– Ambientais: a partir da economia de água através da captação da água de chuva, viabilizar-se-ão a limpeza do pátio e a implantação de um jardim externo — aqui, você deverá avaliar qual é a vantagem ambiental.

3. Relatório técnico-econômico-energético

O que você deverá fazer?
– Propor uma mudança na indústria determinada na ETAPA 1, contemplando o requisito ENERGÉTICO.

Assim como você realizou a indicação de um fator de mudança para os aspectos ambientais, você também deverá realizar a indicação de um fator de mudança para o aspecto energético. Exemplo: troca e automação da iluminação.

Portanto, você, engenheiro(a), deverá realizar um relatório contendo os quesitos técnicos, econômicos e energéticos:
– Técnicos: trazer informações técnicas para a viabilidade de implantação de sua medida. Por exemplo: troca de iluminação convencional por iluminação LED.
– Econômicos: trazer informações econômicas para a viabilidade de implantação de sua medida. Por exemplo: cada lâmpada LED custará R$ 50,00.
– Energéticos: a economia de energia a partir da troca de lâmpadas poderá viabilizar a economia de energia — aqui, você deverá avaliar qual é a vantagem energética.

4. Conclusão
Ao final de seu trabalho, traga uma breve conclusão das medidas ambientais e energéticas sugeridas.

*Todas as informações que você utilizar devem conter a referência de onde tirou a informação.

Onde devo escrever este relatório?
Em “Material da Disciplina”, no seu Studeo, você encontrará um template (modelo de resposta). O seu relatório deve ser escrito neste template. Baixe-o e escreva nele. Você deve respeitar as configurações solicitadas de tamanho de fonte e o espaçamento, bem como a maneira de colocar figuras e identificá-las.