Navio de pesquisa será alimentado por células a combustível de hidrogênio

Navio de pesquisa será alimentado por células a combustível de hidrogênio

Navio de pesquisa será alimentado por células a combustível de hidrogênio
Este poderá ser o primeiro navio de pesquisas científicas totalmente verde e ambientalmente correto. [Imagem: Glosten/Divulgação]
Navio verde e limpo
Engenheiros dos Laboratórios Sandia, nos EUA, afirmam ter demonstrado que é viável construir barcos e navios de pequeno porte totalmente elétricos, nos quais a eletricidade é gerada por células a combustível a hidrogênio.
Células a combustível de hidrogênio existem há décadas, e sempre houve interesse em usá-las - em vez de motores a diesel - principalmente para alimentar navios de pesquisa.
Esses geradores sem partes móveis são uma tecnologia de emissão zero, por isso não contaminam amostras de ar ou água coletadas em áreas ecologicamente sensíveis. Eles virtualmente não fazem barulho, por isso não perturbam a vida marinha e nem interferem com os muitos sensores que os cientistas usam. E não há riscos de vazamentos de óleo.
Já existem pequenos barcos elétricos a hidrogênio, mas a equipe dos professores Lennie Klebanoff e Joe Pratt, dos Laboratórios Sandia, já foi além, construindo uma balsa para 150 passageiros que opera na baía de São Francisco.
Com esta experiência, eles acreditam estar prontos para partir para aventuras mais desafiadoras, construindo um barco de pesquisas capaz de ir da Califórnia ao Havaí sem precisar abastecer.
Zero-V
O projeto do novo barco, batizado de Zero-V, é uma evolução daquela balsa. Mas fazer um barco de pesquisas exigiu rever praticamente tudo, do desenho do casco e da distribuição de peso até os mecanismos de reabastecimento.
"Em vez de ir rápido por curtos períodos e transportar muita gente, o navio de pesquisa vai mais devagar por distâncias muito maiores, transporta menos pessoas e deve permitir a operação de instrumentação científica sensível," justificou Klebanoff.
Enquanto a balsa tem uma autonomia de 160 quilômetros, o Zero-V precisará viajar pelo menos 3.800 quilômetros, o que representa 15 dias de viagem, antes de precisar encher os dois enormes tanques. O abastecimento será feito por caminhões de empresas que já fornecem o hidrogênio para uso industrial, facilitando o recarregamento em qualquer porto.
Os tanques, aliás, foram o grande limitador do projeto, porque ocupam espaço demais. Parte da solução foi adotar um projeto de barco trimarã. Um trimarã tem três cascos paralelos e geralmente é usado para barcos de alta velocidade. O design oferece uma grande quantidade de espaço acima do convés para os tanques e um espaço adequado abaixo dele para outros instrumentos e maquinaria científicos.
Isso permitirá acomodar 18 cientistas e 11 membros da tripulação, além de três laboratórios.
Navio de pesquisa será alimentado por células a combustível de hidrogênio
Detalhe do projeto do navio a hidrogênio. [Imagem: Glosten/Divulgação]
Caro, mas vale a pena
Com o projeto todo pronto e o estudo de viabilidade técnica e econômica finalizado, a equipe agora está procurando financiamento para construir o primeiro protótipo do Zero-V.

"Tal como outras ideias que mudam o jogo, essa abordagem inicialmente parece cara. Mas a energia solar era muito cara há não muito tempo atrás, e agora é acessível e amplamente adotada. As células a combustível de hidrogênio são igualmente uma tecnologia transformadora. Eles produzem energia limpa, silenciosa e não poluente nos navios, ao mesmo tempo em que permitem capacidades científicas superiores," justificou o engenheiro e ambientalista Bruce Appelgate.

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Lajes e Vigamentos A estrutura dos pisos, composta da laje e do vigamento, deve transmitir as ações gravitacionais até as colunas, e, eventualmente, até aos contraventamentos verticais. De maneira genérica, pode-se dizer que dentro da compatibilidade com os vãos econômicos das lajes, o vigamento do piso é tanto mais econômico quanto menor for o percurso da carga até a coluna. A figura abaixo mostra que o vigamento principal pode ser em uma direção ou em duas direções dependendo da forma do edifício e ilustra também a transmissão das cargas da laje até as colunas quando a laje não tem vigamento suporte como em (a). (Clique nas imagens para ampliá-las) A maioria das lajes de piso (ou cobertura) utilizado nos edifícios estruturados em aço é de concreto armado. 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Os efeitos sísmicos também provocam ações horizontais nas estruturas; as Normas Brasileiras não consideram a existência desse efeito no nosso território. De qualquer forma, a magnitude de efeito de vento, agindo isoladamente ou em conjunto com qualquer outra ação que também provoque efeito horizontal, tem influência decisiva na solução estrutural a ser adotada: deve-se buscar a que resiste aos esforços horizontais de maneira mais econômica, observando-se os deslocamentos horizontais. Tipos de aço e perfis para estrutura metálica de edifícios A construção de edifícios com estrutura metálica é coisa antiga no exterior, principalmente nos EUA. No Brasil, esta tecnologia começou a chegar para valer há apenas alguns anos. Talvez por isto, alguns Arquitetos e Engenheiros, acostumados com estruturas de concreto armado, têm dificuldades para se adaptar à estrutura metálica. Para estes, mostraremos um pouco dos materiais utilizados em substituição às vigas, pilares e lajes convencionais. Nas construções com estrutura metálica a escolha do tipo de aço é feita em função de aspectos ligados a: Meio ambiente onde as estruturas se localizam; Previsão do comportamento estrutural de suas partes, devido à geometria e aos esforços solicitantes; Meio industrial com atmosfera agressiva à estrutura; Proximidade de orla marítima; Manutenção necessária e disponível ao longo do tempo. Os fatores acima influenciam a escolha de diversas maneiras. Por exemplo, condições ambientais adversas exigem aços de alta resistência à corrosão. Por outro lado, peças comprimidas com elevado índice de esbeltez ou peças fletidas em que a deformação (flecha) é fator preponderante são casos típicos de utilização de aços de média resistência mecânica. No caso de peças com baixa esbeltez e onde a deformação não é importante, fica mais econômica a utilização dos aços de alta resistência. Os aços estruturais utilizados no Brasil são produzidos segundo normas estrangeiras (especialmente a ASTM (American Society for Testing and Materials) e DIN (Deutsche Industrie Normen) ou fornecidos segundo denominação dos próprios fabricantes. Assim, os aços disponíveis por aqui estão listados na tabela abaixo: (Clique nas imagens para ampliá-las) Claro que há casos específicos, mas de maneira geral pode-se dizer que os perfis de aço utilizados na construção de edifícios de andares múltiplos são os mesmos empregados na construção de galpões e outras estruturas. Perfis para colunas As colunas de edifícios são dimensionadas fundamentalmente à compressão. São utilizados então perfis que possuam inércia significativa também em relação ao eixo de menor inércia, como é o caso dos perfis “H” que têm largura da mesa, igual ou próxima à altura da seção. A figura abaixo mostra alguns perfis utilizados como colunas: Perfis para vigas Os perfis de aço utilizados nas vigas dos edifícios são dimensionados pressupondo-se que terão a mesa superior travada pelas lajes. Neste conceito, as vigas não estarão portanto sujeitas ao fenômeno da flambagem lateral com torção. No caso de vigas bi-apoiadas, é comum usar vigas mistas onde o perfil em aço trabalha solidário com a laje, obtendo-se uma solução mais econômica. A figura abaixo mostra o funcionamento de algumas soluções para as vigas de estrutura metálica: Perfis para os contraventamentos As seções dos perfis para contraventamentos costumam ser leves. Sua escolha leva em conta a esbeltez e a a resistência aos esforços normais. No caso de edifícios a esbeltez das peças tracionadas principais é limitada a 240mm e das comprimidas limitadas a 200mm. Os perfis comumente utilizados são os da figura abaixo: Lajes de Piso As lajes deverão ser convenientemente ancoradas às mesas superiores das vigas, através dos conectores (vide a seguir) para que façam parte da “viga mista”. As soluções usuais para lajes, no caso de vigas mistas em edifícios de andares múltiplos, são mostradas a seguir: Laje fundida in loco É ainda a solução mais econômica no país, apresenta a desvantagem de exigir formas e cimbramentos durante a fase de cura. Laje com forma em aço, incorporada A laje é fundida in loco sobre forma de chapa de aço conformada, capaz de vencer os vãos entre vigas, e que inclusive passa a ser a ferragem positiva da laje. É um sistema que tem vantagem de prescindir, em boa parte dos casos, de formas e escoras durante a cura, liberando dessa forma a área sob a laje para outros trabalhos. Além disso, a seção transversal da forma abre espaço para passagem dos dutos e cabos de utilidades. 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Dependendo da finalidade do edifício, as paredes internas são substituídas pelas paredes divisórias desmontáveis, que conferem flexibilidade ao layout do andar. As paredes externas normalmente são o resultado da combinação de vários materiais, para se obter o efeito arquitetônico desejado. Uma solução comum é a utilização de alvenaria com esquadria de aço ou alumínio para as janelas. Outra solução para as paredes externas consiste na utilização de painéis pré-fab