Internet em casa com fibras ópticas

Universidades e empresas demonstraram que a arquitetura funciona. Agora eles partirão para os primeiros testes reais de campo.

Sonho internético

Internet extremamente rápida, conexões mais robustas e um grande aumento na capacidade da rede, mesmo em áreas rurais, tudo com custo baixo.
É o tipo de fantasia que mantém os executivos das empresas de telecomunicações e os usuários da internet sonhando acordados ... até agora.
Uma nova tecnologia de fibras ópticas desenvolvida por um consórcio europeu promete tudo isso e muito mais.
O grupo de engenheiros de universidades, institutos de pesquisa, fornecedores de equipamentos e operadores de telecomunicações se uniu em torno do projeto SARDANA (Scalable advanced ring-based passive dense access network architecture).

Internet a velocidade da luz

O objetivo era desenvolver técnicas pioneiras para melhorar drasticamente a escalabilidade e a robustez das redes de fibras ópticas.
O grupo estava especialmente interessado em viabilizar a chegada das fibras ópticas até as residências, escritórios e empresas.
O projeto demonstrou a viabilidade de velocidades de conexão de até 10 Gigabits por segundo (Gbps) - cerca de 2.000 vezes mais rápido do que a maioria das conexões à internet de hoje.
Mais importante para que isso se torne uma realidade, os pesquisadores mostraram que tais velocidades podem ser atingidas com um custo extra relativamente modesto, usando a infraestrutura de fibras ópticas já existente e componentes já disponíveis no mercado.

Redes ópticas passivas

As redes de fibras ópticas que chegam até as residências (fibre-to-home networks), também conhecidas como redes ópticas passivas, têm uma estrutura em árvore, com o papel de raiz desempenhado por uma central de comutação.
O termo "passivo" refere-se à utilização de divisores ópticos que não precisam de energia adicional para funcionar.
Da central, um grosso tronco principal de cabos se espalha em ramos cada vez mais finos, até que uma única fibra chegue até as casas ou empresas.
As redes passivas convencionais usam o protocolo TDM (Time Division Multiplexing), um método de multiplexação no qual os sinais são transferidos de forma aparentemente simultânea, como sub-canais em um canal de comunicação. Mas, na realidade, eles estão fisicamente se revezando no canal.
Na prática, isso significa que uma conexão de 5 Gbps no escritório central pode se transformar em uma conexão de 30 Mbps na casa ou empresa do cliente. Pior do que isso é que a banda de subida, que transmite os dados do cliente para a internet, é apenas uma fração disso.

De árvores a anéis

Os pesquisadores do projeto Sardana estão propondo uma abordagem diferente e totalmente nova, permitindo não apenas conexões muito mais rápidas, mas também maiores capacidade e robustez.
Em vez de uma única grande árvore, eles estão propondo usar várias árvores menores ramificando até os usuários finais a partir de um anel principal.
O anel transmite os sinais bidirecionalmente a partir da central utilizando o protocolo WDM (Wave Division Multiplexing), uma tecnologia de multiplexação que permite o transporte simultâneo de diferentes sinais na mesma fibra óptica, utilizando diferentes comprimentos de onda de laser - lasers de várias cores.
Em nós remotos ao longo do anel, os sinais são separados em árvores de fibras únicas que irão até as residências e empresas, utilizando a tecnologia TDM.
A abordagem do anel bidirecional aumenta a robustez da rede, porque se o cabo for interrompido em qualquer ponto no anel WDM, o sinal continuará chegando até os usuários finais pelo outro lado. Ele também resulta em aumentos maciços na velocidade de conexão.
Embora ainda em fase experimental, se implantada comercialmente, a tecnologia marcaria um grande salto no desempenho das redes totalmente ópticas, solucionando um dos maiores desafios atualmente enfrentados pelos prestadores de serviços e pelos consumidores: maior velocidade e segurança na manutenção dos sinais.

Fonte: Inovação Tecnológica.

Casas de baixo custo resistentes a terremotos

O sistema de alvenaria integral usa um conjunto entrelaçado de suportes feitos com barras de aço de construção - ou vergalhões -, as mesmas usadas para a construção de lajes e concreto armado.

Sistema de alvenaria integral

Engenheiros da Universidade Politécnica de Madri, na Espanha, projetaram e construíram várias casas de baixo custo resistentes a terremotos.
Embora países ricos, como o Japão, detenham grande tecnologia para a construção de edifícios resistentes a abalos sísmicos, o Haiti não se recuperará tão cedo do terremoto que devastou o país em 2010.
Foi pensando em criar uma alternativa de baixo custo, acessível para regiões mais pobres, que Belén Horta e seus colegas desenvolveram um novo sistema de construção, que eles batizaram de IMS (Integral Masonry System: sistema de alvenaria integral).

Antiterremoto de baixo custo

Os resultados dos testes práticos, com construções reais, feitas com vários tipos de materiais, provaram que uma casa construída com este sistema estável suporta terremotos fortes, que submetam a construção a acelerações de até 1,8 g.
Além disso, passado o tremor, basta que as eventuais trincas sejam consertadas para que a construção retorne ao seu nível original de resistência.
E isso foi obtido usando apenas materiais de construção disponíveis em áreas muito pobres, como adobe, tijolos furados, blocos de concreto e aço de construção.

Um dos protótipos de casa resistentes a terremotos - a maior a ser testada foi construída com 72 metros quadrados.

Suportes entrelaçados

O sistema de alvenaria integral usa um conjunto entrelaçado de suportes feitos com barras de aço de construção - ou vergalhões -, as mesmas usadas para a construção de lajes e concreto armado.
Esses suportes são dispostos de forma a terem interseções em três direções, criando uma malha muito resistente aos sacolejos aleatórios de um terremoto.
Vem então o mais interessante.
O interior dos suportes de aço pode ser preenchido com o material de construção que estiver disponível, o que inclui de tijolos comuns a barro usado para fazer adobe, e até rejeitos.
Por cima, uma única laje comum é suficiente para dar rigidez à construção.

Recuperável

O que torna o sistema de alvenaria integral ainda mais interessante para áreas pobres é que ele dispensa o concreto, podendo ser feito inteiramente com materiais locais - apenas o aço de construção precisaria ser trazido de fora.
"Além disso, esse sistema de construção alternativo possibilita reconstruir as casas afetadas por um terremoto com a mesma segurança necessária para enfrentar outra catástrofe futura," dizem os pesquisadores.

>> Papel de parede protege casas contra terremotos

Pneus feitos com borracha natural de plantas alternativas

Os protótipos de biopneus foram fabricados usando o látex de cada uma das plantas separadamente, para avaliação de desempenho e desgaste.


Biopneus

Engenheiros europeus apresentaram os primeiros protótipos de pneus feitos inteiramente com borracha natural a partir de plantas consideradas alternativas.
Os biopneus foram fabricados com o látex das plantas guaiúle (Parthenium argentatum) e dente-de-leão da Rússia (Taraxacum kok-saghyz), um parente do dente-de-leão encontrado no Brasil (Taraxacum officinale).
A inovação é fruto de um esforço conjunto entre cientistas de várias instituições de oito países, reunidos pela União Europeia em torno do projeto EU-PEARLS.
Os protótipos estão sendo produzidos pela fabricante de pneus alemã Apollo Vredestein.

Mercado de borracha

Um dos objetivos do projeto é reduzir a dependência da Europa em relação ao látex importado da Ásia.
Além dos pneus, o material é indispensável para um sem-número de setores, e essencial para a fabricação de ítens como luvas cirúrgicas e camisinhas.
Todo o látex usado na Europa vem da seringueira (Hevea brasiliensis), cujos maiores produtores mundiais são Malásia, Indonésia e Tailândia.
Assim, o principal resultado do projeto foi identificar espécies produtoras de látex que se adequassem ao cultivo no clima europeu: o guaiúle deu-se bem na região do Mediterrâneo, enquanto o dente-de-leão da Rússia é mais adequado para as regiões mais frias.
O guaiúle já está sendo cultivado comercialmente na Espanha, mas o látex do dente-de-leão da Rússia mostrou-se de mais fácil extração.

Banho com ar aquecido economiza até 30% de energia

Experimento com box fechado para avaliação dos ganhos com o banho com ar aquecido.

Pesquisadores da Universidade Federal de Juiz de Fora (MG) desenvolveram uma técnica que não apenas reduz o consumo de energia elétrica do chuveiro, como também aumenta o conforto do banho.
O método tem como fundamento aquecer não apenas a água do banho, mas também o ambiente do banheiro.

Banho com ar aquecido

Enquanto hoje somente a água do banho é aquecida, o método proposto pelos pesquisadores mineiros aquece também o ar em torno da pessoa.
Com o aquecimento do ar ambiente, a temperatura da água requerida para um banho confortável é menor, exigindo menor potência do chuveiro e, portanto, consumindo menos energia elétrica.
Segundo os pesquisadores, o aquecimento do ar ambiente requer menos energia do que a energia economizada pelo chuveiro, gerando um balanço energético final positivo, com um ganho superior a 30%.
A tecnologia pressupõe o fechamento total do box do banheiro, para que o ar quente não escape do seu interior.

Etapas do banho econômico

Com a nova tecnologia, um banho confortável teria três etapas.
Na etapa pré-banho, o usuário entra no box, fecha a porta e liga o sistema de aquecimento de ar, ajustando-o para uma temperatura à sua escolha - isso leva em torno de 1 minuto.
Na etapa do banho propriamente dito, após o ar ambiente já ter atingido a temperatura escolhida, o usuário abre a água e ajusta sua temperatura.
Finalmente, na etapa pós-banho, o box continuará aquecido pelo sistema de aquecimento de ar, eliminando aquela fase em que o usuário sente o impacto do rápido abaixamento de temperatura que ocorre quando o chuveiro é desligado. Nesse caso, ele ficará aquecido até se enxugar e poder se vestir.
"Em uma residência pequena com quatro moradores, o chuveiro elétrico pode responder por até 45% do consumo de energia elétrica durante os meses mais frios e por cerca de 30% no período mais quente do ano, quando a potência do chuveiro pode ser reduzida," explica o professor Marco Aurélio da Cunha Alves, idealizador do projeto.
"Em outras palavras, a economia de energia elétrica nos banhos, além de possuir variados benefícios para o meio ambiente, traz também economia financeira significativa ao consumidor, visto que pode reduzir bastante o valor da conta de luz no final do mês," completa ele.
O ganho é suficiente para alimentar a geladeira da casa durante o mês inteiro.

Fazendo as contas

O professor Marco Aurélio mostra seus resultados em números muito precisos.
Ele lembra que a pesquisa Procel, feita pela Eletrobras, indica que o tempo médio do banho de um brasileiro é de 10 minutos.
Os modelos mais populares de chuveiro elétrico usados no país têm potência mínima de 3.000 Watts, na posição "verão", e máxima de 4.500 W, na posição "inverno".
Considerando os 10 minutos de banho, isso significa um consumo de 0,50 kWh nos dias mais quentes e 0,75 kWh nos dias mais frios. A proposta do pesquisador é aquecer o ar para evitar que o usuário use a potência máxima do chuveiro.
"Supondo um box com as dimensões de 1,10 x 1,10 x 2,10 metros, para aquecer o ar contido no interior desse box, de 15ºC até 32ºC, será gasta a energia de 0,015 kWh," calcula ele.
"A economia de energia obtida com o banho com aquecimento do ar com relação ao banho convencional é: (0,75 - 0,515) kWh = 0,235 kWh. Em termos percentuais a economia é: (0,75 : 0,235 x 100)% = 31%," conclui Marco Aurélio.
A Universidade já depositou o pedido de patente da tecnologia, e agora o pesquisador está conversando com parceiros da indústria para viabilizar sua colocação no mercado.

Fonte: Inovação Tecnológica.

Engenheiros querem esculpir motores e geradores elétricos

Dificilmente o jeitão de carcaça metálica com aletas dos motores elétricos irá mudar: os cientistas estão mais atentos ao seu interior.

Esculpindo motores

O professor Dionysios Aliprantis, da Universidade de Iowa, nos Estados Unidos, está tentando se tornar uma espécie de Michelangelo dos motores elétricos.
Assim como um escultor usa martelo e cinzel para retirar cuidadosamente fatias da pedra até dar-lhe um formato, o pesquisador pretende literalmente arrancar pedaços dos motores elétricos para torná-los mais eficientes.
Os motores elétricos mudaram muito pouco. Desde que foram inventados, eles mantêm seu jeitão de carcaça redonda de metal fundido com algumas aletas para dissipar o calor.
Mas isso não quer dizer que eles não possam melhorar.

Escultura virtual

Aliprantis e seu colega Yanni Li querem sobretudo tirar vantagem do fato de que a maioria dos motores e geradores elétricos opera em apenas uma direção - na maioria das aplicações não há necessidade real para que eles girem em sentido inverso.
Os motores, contudo, têm sido projetados para oferecer o mesmo desempenho para os dois sentidos de rotação.
Por isso eles apostam que os motores elétricos podem ser melhorados otimizando seu desempenho em uma direção preferencial de rotação.
Para testar sua hipótese, eles escreveram um programa de modelagem computacional que muda gradativamente a concepção dos motores - assim como um escultor vai lascando a pedra aos poucos - e calcula quando a forma da superfície está otimizada.

Dentes assimétricos

Os dentes que seguram as bobinas de cobre no interior de um motor elétrico, por exemplo, tipicamente têm uma forma simétrica, para manter o mesmo desempenho em qualquer direção.
Construindo dentes assimétricos, os engenheiros esperam que o motor possa ganhar um pouco de potência quando rodar no sentido preferencial.
"Estamos tentando desenvolver uma maneira sistemática de chegar à forma correta," disse Aliprantis. "Essa ideia é muito simples, mas os motores ainda estão sendo projetados usando técnicas que são essencialmente de cem anos atrás."
Como há motores elétricos por toda parte - em veículos, turbinas eólicas, usinas de energia e todos os tipos de máquinas - Aliprantis afirma que encontrar novas formas de melhorar o seu desempenho pode fazer uma diferença real no desenvolvimento de recursos energéticos sustentáveis.

Modelagem computacional

Os pesquisadores estão agora aprimorando seu programa de modelagem computacional, que permitirá aos engenheiros desbastar as superfícies dos diversos tipos de motores elétricos, criando novos desenhos e formas que possam aumentar o rendimento dos motores elétricos ou a eficiência dos geradores de energia.
"O objetivo é obter mais potência com o mesmo tamanho de motor," disse ele. "Ou, também pode ser obter a mesma potência com um motor menor."
Aliprantis é rápido em dizer que não está procurando aumentos dramáticos no desempenho de um motor.
"Eu estou procurando um pouco de aumento, talvez 5%, ou mesmo 1%. Mas multiplique esse número pelo número de veículos híbridos, por exemplo, e você pode obter economias na casa dos bilhões de dólares. O potencial aqui pode ser enorme," diz ele.

Energia solar chegará aos brasileiros em 2013

Correndo atrás do vento

Finalmente, a eletricidade gerada a partir da energia solar irá para a rede de distribuição e chegará aos consumidores brasileiros.
A interligação das chamadas "fazendas solares" ocorrerá a partir do início de 2013.
São 18 projetos de usinas solares aprovados para várias concessionárias de energia, totalizando 25 megawatts (MW) de potência instalada.
Para se ter uma ideia do atraso da energia solar no Brasil, a energia eólica já conta com 1.479 MW instalados.
Em uma única liberação de recursos para energia eólica, feita pelo BNDES há poucos dias, está prevista a instalação de 150 MW adicionais, seis vezes mais do que todo o "arranque" inicial dado à energia solar.

O futuro chegou

Apesar disso, o momento é de entusiasmo.
"Este é um marco para a energia fotovoltaica no Brasil porque é o momento de introdução dessa tecnologia no País. Sempre falávamos no futuro e agora o futuro chegou," diz professor Ennio Peres da Silva, da Unicamp.
A capacidade instalada de energia solar no Brasil é de 6 MW, provenientes de unidades criadas no Programa de Desenvolvimento Energético dos Estados e Municípios, para atender comunidades isoladas. Essa capacidade agora será ampliada mais de quatro vezes.
Os pesquisadores da Unicamp estão trabalhando em associação com a Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL), para a instalação de uma unidade híbrida, que irá explorar energia eólica e solar, interligando ambas à rede de distribuição.
Serão dois aerogeradores com 5 kW de potência, instalados na Usina de Tanquinho, em Campinas. Tanquinho também terá painéis solares para a geração 1 MW, enquanto a Unicamp receberá quatro conjuntos de painéis solares de diferentes tecnologias, de 15 quilowatts (kW) cada um.
Serão testados painéis solares e aerogeradores nacionais e importados.

Aprimoramento tecnológico

A Unicamp já atuava como parceira da CPFL no desenvolvimento de tecnologias de geração solar/eólica, em um projeto de 20 kW.
Com a instalação das novas usinas, os pesquisadores da Unicamp vão iniciar estudos de medições, simulações e também de aprimoramento das tecnologias já desenvolvidas para a conexão à rede elétrica da energia fotovoltaica gerada.
"A melhoria do controle dos conversores eletrônicos de potência é uma delas," diz Ruppert Filho, orientador da pesquisa que resultou no primeiro conversor trifásico para a conexão de painéis solares à rede elétrica.
A equipe da Unicamp também já desenvolveu um microinversor, interligação à rede das futuras "usinas solares domésticas".
Segundo o professor Ennio, a integração da energia fotovoltaica com a eólica na rede é uma novidade. "Precisamos estudar como compatibilizar essas energias, aliando-as aos dados do clima, para evitar perdas. Há uma série de condições que precisam ser atendidas".
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