FLUXO DE ÁGUA EM SOLOS NÃO SATURADOS

O fluxo de água em solos não saturados é um fenômeno complexo e importante para diversas áreas da ciência e da engenharia, como hidrologia, agricultura, geotecnia e meio ambiente. Trata-se do movimento da água através dos poros do solo que não estão completamente preenchidos pelo líquido, mas também pelo ar ou outros gases. Esse movimento é governado por leis físicas que relacionam a umidade do solo, o potencial da água no solo e a condutividade hidráulica do meio poroso. Uma das principais dificuldades para estudar o fluxo de água em solos não saturados é a grande variabilidade espacial e temporal das propriedades hidráulicas do solo, que dependem de fatores como textura, estrutura, temperatura e presença de sais. Além disso, o fluxo de água em solos não saturados é influenciado por processos como evaporação, transpiração, infiltração, drenagem e redistribuição da água no perfil do solo. Esses processos podem ocorrer simultaneamente ou em diferentes escalas de tempo e espaço, tornando o fluxo de água em solos não saturados um problema não linear e dinâmico.

Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram o CentrifugeFlow 1.0, um software inovador que simula o fluxo de água em solos não saturados sob a ação de centrifugação. O software é capaz de modelar o fenômeno de forma transiente e considerar acelerações centrífugas variáveis ao longo da amostra de solo. Além disso, ele pode utilizar os dados de um sensor de umidade instalado no solo para obter a curva característica e a curva de condutividade hidráulica não saturada do solo, por meio do procedimento de inversão numérica na equação diferencial parcial desenvolvida no modelo. O CentrifugeFlow 1.0 é uma ferramenta poderosa para estudar o comportamento hidráulico de solos não saturados, com aplicações em diversas áreas da geotecnia, como barragens, fundações, pavimentos e obras de contenção.

VANTAGENS

• Precisão: Simula o fluxo de água em solos não saturados sob a ação de centrifugação de forma transiente e considerando acelerações centrífugas variáveis;
• Eficácia: Obtém a curva característica e a curva de condutividade hidráulica não saturada do solo a partir dos dados de um sensor de umidade instalado no solo;
• Versatilidade: É uma ferramenta poderosa para estudar o comportamento hidráulico de solos não saturados, com aplicações em diversas áreas da geotecnia.

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PERSPECTIVAS DA GEOTECNIA AMBIENTAL

Gerenciamento de riscos geotécnicos é um conjunto de políticas, procedimentos e práticas que visam identificar, analisar, avaliar, mitigar e controlar os riscos associados às estruturas geotécnicas de mineração, como barragens, taludes e pilhas de rejeitos. O objetivo é garantir a segurança das pessoas, dos equipamentos e do meio ambiente, além de preservar a viabilidade econômica dos empreendimentos. Esse gerenciamento requer uma abordagem integrada e multidisciplinar, que envolve desde o planejamento e o projeto das estruturas até o monitoramento e a manutenção das mesmas. Além disso, é necessário considerar os aspectos legais, normativos e regulatórios que regem a atividade de mineração no país. Para enfrentar esses problemas, é necessário adotar uma metodologia de gerenciamento de riscos geotécnicos que envolva as seguintes etapas: identificação dos modos de falha e seus controles críticos; análise da probabilidade e das consequências de cada modo de falha; classificação dos riscos em uma matriz de tolerabilidade; definição de medidas de mitigação e monitoramento; implementação e acompanhamento das medidas; revisão periódica do processo.

Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um software chamado RegionalStability 1.0, que permite a análise da influência dos eventos de precipitação na estabilidade das encostas naturais e nos taludes em uma escala regional. O software integra a resposta hidrológica ao comportamento mecânico dos taludes na condição não saturada por meio de soluções analíticas matemáticas, definindo, assim, o mapeamento da estabilidade das encostas em função do tempo. Além disso, o software é baseado em patentes registradas pelo grupo Geofluxo da UnB, que possui experiência e reconhecimento na área de geotecnia ambiental.

VANTAGENS

• Eficácia: Permite a análise da influência dos eventos de precipitação na estabilidade das encostas e taludes em uma escala regional, o que pode auxiliar na previsão e prevenção de desastres naturais;
• Eficiência: Integra a resposta hidrológica ao comportamento mecânico dos taludes na condição não saturada por meio de soluções analíticas matemáticas, o que pode aumentar a precisão e a confiabilidade dos resultados;
• Monitoramento: Define o mapeamento da estabilidade das encostas em função do tempo, o que pode facilitar o monitoramento e o planejamento das intervenções necessárias; É uma ferramenta útil para o gerenciamento de riscos geotécnicos associados a deslizamentos de terra.

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REFORÇO ESTRUTURAL NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Muitos acreditavam que o concreto, argamassa, cimento e derivados eram materiais eternos devido sua capacidade de resistir a passagem do tempo. Entretanto, esta premissa não é totalmente verdadeira uma vez que as estruturas de concreto sofrem processos de degradação devido às ações químicas, físicas e mecânicas do ambiente. Para mediar esse problema, o reforço estrutural através da adição de armações, chapas, encamisamento e fibras têm sido uma das melhores alternativas da construção civil. A técnica de reforço com fibras já é um processo amplamente conhecido, com diferentes opções no mercado. Atualmente, destacam-se as fibras de carbono que adicionam grande resistência mecânica as estruturas, porém, a melhoria do concreto vem acompanhado de aumento de gastos significativos, já que as fibras de carbono possuem alto valor agregado. Em 1926, pesquisadores do Departamento de Estradas da Carolina do Sul (EUA) mostraram que é possível o emprego de fibras natural de algodão no reforço de camadas asfálticas de pavimentos. Fibras naturais possuem menor valor agregado, baixo impacto ambiental e oferecem resultados próximos aos produtos sintéticos disponíveis no mercado. Isso mostra que esse campo pode ser explorado a fim de oferecer soluções sustentáveis para o campo da construção civil. Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um processo de aplicação de fibras naturais renováveis para melhoria e reforço de concretos Portland, argamassas, cimentos e solos. A presente invenção refere-se ao campo técnico de melhoria de argamassa, areia-asfalto, concretos betuminosos e de cimento Portland, usinados ou não, solos e outros agregados naturais ou artificiais incluindo-se os estabilizados quimicamente, compactados ou não, adjuvantes à construção civil pelo melhoramento das propriedades e comportamento desses materiais. O método proposto para aplicação da técnica de incorporação de fibras naturais consiste na adição de fibras naturais de origem humana e/ou animal, tais como cabelo, pelos e penas. A melhoria do comportamento mecânico e/ou hidráulico dos materiais através da incorporação de fibras naturais é imediata não sendo limitado pelo tempo de cura.

VANTAGENS

• Sustentabilidade: Material de origem renovável, de baixo impacto ambiental;
• Custo benefício: Matéria prima de baixo custo associado e alta disponibilidade no mercado;
• Eficiência: Melhoria significativa das propriedades mecânicas e hidráulicas do solo, argamassa, concerto e cimento;
• Versatilidade: Possibilidade de Incorporação de coadjuvantes físicos e químicos, se necessário, sem perda das propriedades ou aumento do tempo de cura.

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CONTROLE VIBRACIONAL

As vibrações, de maneira geral, são potenciais causadores de problemas estruturais que comprometem a vida útil e a segurança da estrutura. Fadiga, trinca, flambagem, dilatação, desgaste são alguns exemplos dos problemas causados diretamente ou indiretamente pelas vibrações indesejadas nas estruturas. Uma alternativa para tentar suprimir a vibração e, consequentemente, seus problemas, é apontada na utilização de dissipadores para controle de vibrações. Esses dissipadores podem ser do tipo passivo, ativo ou híbrido. Diferentemente dos dissipadores ativos, os passivos não utilizam nenhum tipo de energia externa no sistema, enquanto os híbridos mesclam o uso da energia por um tempo determinado. Geralmente, os dissipadores de vibração do tipo passivo operam com capacidade de deformação inelástica. Assim, esses dispositivos se tornam basicamente absorvedores de energia que, ao serem instalados nas estruturas, concentram a dissipação da energia em si, a fim de minimizar os danos à estrutura principal. Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um dissipador metálico, do tipo passivo, para controle de vibrações com elevada capacidade de reduzir os efeitos vibracionais gerados por ventos, terremotos e outros fenômenos naturais ou não naturais.

DISSIPADOR PARA CONTROLE DE VIBRAÇÕES

A presente invenção refere-se a um dissipador metálico para controle de vibrações, do tipo passivo, para utilização em edificações em geral, tais como pontes, viadutos, galpões e prédios. Esta se relaciona com o campo de dispositivos utilizados na construção civil com o objetivo de absorverem vibrações causadas por fortes rajadas de vento ou por sismos, aumentando a rigidez estrutural, e, por conseguinte, a segurança das edificações.

VANTAGENS

• Eficiência: Promove controle vibracional em edificações e consequentemente, evita os problemas associados (fadiga, trinca, dilatação, dentre outros);
• Controle: Permite um controle vibracional ideal para em edificações em geral, tais como pontes, viadutos, galpões e prédios;
• Versatilidade: Apresenta uma geometria diferenciada que proporciona uma maior capacidade de amortecimento à estrutura como um todo e aumenta o nível de segurança desta.

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CONTROLE VIBRACIONAL EM ESTRUTURAS

Tem sido cada vez mais difícil quantificar todas as variáveis que impactam o comportamento dinâmico de uma estrutura. Locomoção de pessoas, vento, chuva, terremoto são exemplos de variáveis externas que podem ocasionar vibrações nas estruturas e consequentemente, o surgimento de desgaste, fadiga, trinca, dentre outros problemas. Por esse motivo, diversos estudos estão abordando técnicas de controle vibracional para estruturas das mais variáveis formas. No entanto, cada técnica de controle vibracional apresenta particularidades de projeto que podem resultar em limitações variacionais de controle. Uma das técnicas de controle mais utilizada é a de absorvedor dinâmico de vibrações (ADV), também conhecido como absorvedor massa-mola-amortecedor. O ADV se mostra muito eficiente para atenuar vibrações previamente estipuladas, visto que o mesmo só promoverá atenuação na frequência natural condizente com a relação de massa e rigidez do absorvedor. Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram uma disposição construtiva aplicada a amortecedor de massa sintonizada com controle de variação da massa, da rigidez e do amortecimento.

APARATO PARA CONTROLAR A VIBRAÇÃO EM ESTRUTURAS QUE SUPORTAM MOVIMENTOS HUMANOS

A presente invenção refere-se à disposição utilizada na construção de dispositivos de controle de vibração estrutural. Particularmente, refere-se à construção de amortecedores de massa sintonizados para o controle de vibrações verticais, produzidas principalmente por movimentos do corpo humano ao se locomoverem sobre um piso.

VANTAGENS

• Eficiência: Promove controle de vibração sintonizado em estruturas, mais especificamente, em estruturas com vibrações produzidas por locomoções humanas;
• Versatilidade: Como é compacto, pode ser acoplado sobre o forro do teto (laje) com possibilidade de ajuste de dimensões;
• Segurança: Previne o aparecimento de trincas, fadiga e demais eventos que podem vir a comprometer a saúde estrutural.

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A CLIMATIZAÇÃO E O PLANEJAMENTO

A climatização de ambiente é a definição dada ao processo de fazer com que um ambiente comercial permaneça numa faixa confortável a seus habitantes. Nesse contexto, podem ser empregados diferentes maquinários para se atingir esse objetivo, como ar-condicionado, purificadores de ar, aquecimento, ventilação, desumidificação, umidificador, etc. Um bom planejamento, dimensionamento e execução do projeto garante que as máquinas operarão dentro da sua eficiência desejada e não haverá problemas devido ao mau uso. Ademais, a manutenção é planejada, tornando a ocorrência de imprevistos muito menor.
Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um programa de computador, denominado PRAVAC (programa de relatórios para aquecimento, ventilação e ar-condicionado), que permite a criação de relatórios, memorial descritivo, com caderno de especificação incluso, e plano de manutenção, operação e controle (PMOC) para projetos de climatização diretos e indiretos. O programa é direcionado para projetistas e engenheiros que participam de projeto de climatização com intuito de tornar mais fácil, prático e rápido o processo de geração dos documentos. Desde sua concepção, o presente software foi pensado para ser integrado à metodologia BIM (Building Information Methodology), por isso também pode ser de interesse de desenvolvedores de aplicações interessados em integrá-lo a ela automatizando as etapas de inserção de dados.
Possui menus de acordo com tópicos de projeto: “Inicial”, “Empresa”, “Carga Térmica”, “Equipamentos”, “Tubos”, “Dutos” e “Anexos e Desenhos”. Neles, há campos de inserção de dados manuais pelo usuário que ficam disponíveis em caixas de visualização. O programa conta com um banco de dados próprio em forma de planilha onde estão armazenadas a lista de opções das caixas de seleção e os textos-base que são usados e editados para composição do documento final de acordo com as opções inseridas pelo usuário.

VANTAGENS

• Eficiência: Auxílio da equipe de projeto, em especial o responsável pela redação do memorial;
• Versatilidade: Permite exportar diferentes relatórios nos formatos “.doc” e “.xls, permitindo posterior edição; Pode ser empregado como base para integração com softwares BIM.

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TELHADO COM COLETOR SOLAR E SUA APLICAÇÃO

As telhas, em seus mais variados tipos, são concebidas para cobrir edificações, protegendo-as contra, sol, chuva e demais intempéries. Contudo, algumas varações de telhas são desenvolvidas para exercerem funções de proteção melhores do que outras, como por exemplo, as telhas que promovem isolamento térmico, acústico e hidráulico. Em paralelo as telhas, coletores solares costumam ser utilizados sobre os telhados com o objetivo de aproveitar a radiação solar para aquecer fluidos, em especial a água. Dentre os coletores solares existentes podemos destacar os planos e os concentradores. Os planos são os mais baratos e mais difundidos, no entanto os concentrados são, em geral, os mais eficientes para atingir temperaturas mais elevadas. Embora as telhas e os coletores solares sejam instalados quase sempre superpostos, as construções do coletor e do telhado são realizadas separadamente, o que remete, quase sempre, a uma adaptação que inviabiliza a estética e a eficiência do telhado e do coletor. Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram uma nova geometria que uni a telha e o coletor solar para aquecer um fluido qualquer, de forma otimizado

TELHA COM COLETOR SOLAR CONCENTRADOR

A presente invenção refere-se a uma geometria para telhas instaladas em coberturas de edificações em geral, que podem ser utilizadas como refletores de um coletor solar concentrado para aquecimento de um líquido qualquer. Em outras palavras, a presente invenção consiste em uma telha tipo calha simples ou múltipla, fabricada com materiais refletivos ou não, em que a calha possua a geometria de um refletor de um coletor solar concentrador.

VANTAGENS

• Versatilidade: Além de promover a cobertura e a proteção de edificações em geral, também permite aquecer um fluido utilizando a captação de energia solar concentrado;
• Eficiência: Permite um isolamento térmico interno mais eficiente do que as telhas convencionais;
• Custo benefício: Não onera os projetos de telhados preexistentes.

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GELADEIRA SOLAR: UMA ALTERNATIVA INTELIGENTE SEM BATERIA

Propriedades que não possuem acesso à rede elétrica, principalmente as mais distantes de centros urbanos, tem dificuldade na manutenção de equipamentos elétricos básicos e necessários para a vida moderna. Os equipamentos que mais faz falta são as geladeiras e freezers, indispensáveis para conservação de vários tipos de alimentos, principalmente carnes e verduras. A solução empregada no passado foi a utilização de um equipamento que adapta o gás de cozinha para fornecer energia elétrica. No entanto, esta alternativa também pode não ser viável em muitos casos dada a necessidade de disponibilidade do gás. Para substituir o uso de gás, sistemas comerciais passaram a oferecer uma solução que adapta a um sistema de energia solar uma bateria que pode fornecer a energia para a geladeira no período noturno. Porém, o grande problema do uso de baterias é a queda na capacidade de armazenamento e eventual sobrecarga ocasionada pelo uso de mais eletrodomésticos na mesma rede. Portanto, uma solução de longo prazo e compatível com a realidade dessas propriedades precisava ser desenvolvida.
Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB), desenvolveram um equipamento para geladeiras que possibilita o seu uso em uma rede elétrica solar sem a necessidade de uma bateria. Essa solução é indicada para as geladeiras e freezers já disponíveis no mercado. O dispositivo desenvolvido é capaz de substituir os sistemas atuais, de demandam manutenção e troca de peças, por sistemas mais simples e inteligentes, capazes de regular a conversão de energia para conseguir a maior eficiência possível ao longo do dia.

DISPOSITIVO PARA GELADEIRAS UTILIZAREM UM SISTEMA PRÓPRIO DE ENERGIA SOLAR

A presente invenção refere-se a um conjunto de instrumentos acoplados a qualquer tipo de geladeira ou freezer de uso doméstico convencional para permitir o seu funcionamento com energia solar fotovoltaico por meio de um inversor de tensão contínua para tensão alternada e um controlador otimizado para converter toda energia solar em frio, sem a necessidade de usar baterias.
A presente proposta de patente de modelo de utilidade apresenta um dispositivo eletrônico de adaptação de uma geladeira para que ele possa ser alimentado por um sistema fotovoltaico dedicado. A solução é indicada para geladeiras e freezers convencionais que usam o princípio do ciclo de compressão e são alimentados por uma rede elétrica monofásico. Essas geladeiras ou freezers usam normalmente motores bifásicos que usam técnicas clássicas de partida de motores bifásicos com arranjos de capacitores de partida para ser ligado a uma rede monofásicos.

VANTAGENS

• Eficácia: Possibilita o uso de geladeiras e freezers em propriedades rurais;
• Eficiência: Alta eficiência na conversão de energia elétrica em energia térmica;
• Custo-benefício: Redução de custos comparados ao sistema off-grid convencional;
• Diferencial: Armazenamento de energia sem uso de bateria.

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GERAÇÃO DISTRIBUÍDA FOTOVOLTAICA (GDFV)

A Geração Distribuída Fotovoltaica (GDFV) tem seu foco na produção de energia elétrica pela captura da luz solar, através de sistemas fotovoltaicos, que são instalados em diversos locais, como telhados, áreas ao ar livre. A GDFV permite que a energia seja gerada e consumida localmente, reduzindo assim a necessidade de grandes redes de transmissão e distribuição. A identificação de impactos da integração de GDFV é uma ferramenta essencial para antecipar e prevenir possíveis problemas durante a implantação de sistemas de GDFV. O processo de identificação de impactos é multidisciplinar e abrange diversas áreas, como a segurança elétrica, a qualidade da energia, a operação e a gestão do sistema, a regulamentação e a legislação, entre outras. O processo também visa assegurar que os sistemas de GDFV sejam incorporados de forma segura e eficaz ao sistema elétrico, a fim de maximizar a eficiência e a confiabilidade do sistema.

Sob essa perspectiva, pesquisadores da Universidade de Brasília (UnB) desenvolveram um aplicativo que permite a identificação dos impactos da integração de geração distribuída fotovoltaica (GDFV) nas tensões, perdas e pico de demanda de um sistema elétrico real de uma concessionária. Esta ferramenta possui três tipos diferentes de política de incentivo: Feed In Pequena (FIP), Feed In Média (FIM) e Net Metering (NM), além de permitir que seja calculada a potência instalada da geração fotovoltaica considerando-se dois diferentes cenários. Esta tecnologia oferece suporte à geração distribuída, normalmente a partir de fontes renováveis, por meio do pagamento de tarifas pré-estabelecidas pela injeção de energia elétrica na rede de distribuição. Ela também permite que consumidores de energia elétrica utilizem a energia ativa gerada para abater, no todo ou em parte, seu consumo de energia elétrica.

VANTAGENS

 • Eficiência: Permite a identificação dos impactos da integração de geração distribuída fotovoltaica nas tensões, perdas e pico de demanda de um sistema elétrico real de uma concessionária;
Permite que consumidores de energia elétrica utilizem a energia ativa gerada para abater, no seu consumo de energia elétrica.
• Versatilidade: Possui três tipos diferentes de política de incentivo: Feed In Pequena, Feed In Média e Net Metering, que oferecem suporte à geração distribuída a partir de fontes renováveis;
Permite que seja calculada a potência instalada da geração fotovoltaica considerando-se dois diferentes cenários, o que facilita o planejamento e a gestão do sistema elétrico;
• Sustentabilidade: Contribui para a diversificação da matriz energética, a redução das emissões de gases de efeito estufa e a promoção do desenvolvimento sustentável. 

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MAXIMIZANDO O POTENCIAL SOLAR

A preocupação com as mudanças climáticas, decorrentes do aumento das emissões de gases de efeito estufa, tem impulsionado a necessidade de encontrar alternativas mais sustentáveis e amigáveis ao meio ambiente.

Em busca por soluções energéticas mais sustentáveis e renováveis, as usinas heliotérmicas procuram armazenar o calor gerado pelos raios solares e transformá-lo em energia elétrica produzida de forma limpa e sustentável.

Softwares foram desenvolvidos para analisar a viabilidade técnica e econômica de usinas heliotérmicas do tipo calha parabólica e através da análise detalhada dos componentes da usina e de uma avaliação econômica, o programa fornece informações importantes para investidores e tomadores de decisão, interessados em explorar o potencial das usinas heliotérmicas.

A concepção desse tipo de software também está alinhada com as políticas e metas estabelecidas pelo governo brasileiro para incentivar a geração de energia renovável e diversificar a matriz energética.

CÁLCULO DE VIABILIDADE TÉCNICA-ECONÔMICA DE USINA HELIOTÉRMICA DO TIPO LFR

O objetivo do software desenvolvido é executar a análise de viabilidade técnica-econômica de usinas heliotérmicas do tipo LFR (Linear Fresnel Reflector - Refletores Lineares de Fresnel) no Brasil. A metodologia aplicada é composta das seguintes etapas: i) Avaliação técnica, onde são implementados os modelos dos componentes da usina, sendo eles: o campo solar, o receptor, o ciclo de potência e o sistema de armazenamento térmico; ii) análise de viabilidade econômica. Por meio do cálculo da energia anual ao longo da vida útil da planta, o software contempla a análise de viabilidade econômica considerando-se que a energia elétrica produzida é vendida no Ambiente de Contratação Regulado (ACR) do Mercado de Energia Elétrica Brasileiro (MEEB).

A análise de viabilidade econômica é feita considerando-se os indicadores Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno Modificada (TIRM), Payback Descontado (PBD) e o Custo Nivelado de Energia (LCOE). O software desenvolvido emprega o método de otimização estrutural paramétrica para otimizar os parâmetros técnicos da usina LFR. Além disso, ele realiza uma análise de sensibilidade dos principais parâmetros que afetam o VPL do projeto otimizado. Com os resultados da análise de sensibilidade, define-se um cenário otimista, o qual permite mostrar que este tipo de projeto pode ser viável no Brasil.

VANTAGENS

• Facilidade de Uso: Facilidade na análise de viabilidade;
• Eficiência: Rapidez no processo de tomada de decisão;
• Versatilidade: Uso simultâneo e automatizado de diversas técnicas e indicadores.

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