O Projeto de Lei em tela tem como objetivo, oferecer uma alternativa ecologicamente correta e segura com
o propósito manter a cultura e o folclore esta tradição, afinal os “baloeiros”, são artistas e pessoas
responsáveis, que atraem multidões de pessoas, de todos os cantos do Brasil e do exterior para o nosso
Rio de Janeiro, afim de apreciarem a arte no céu de nossa cidade, por outro lado o material permitido para
a confecção destes balões, tem pouco peso, precisa de pouco reforço, e assim não podem causar danos
algum na sua queda. A Constituição brasileira é clara, em seu artigo 5º:
IX – é livre a atividade intelectual, artística, científica e de comunicação, independentemente de censura
ou licença;
Respeitando também o artigo 42 da Lei 9.605/98, Lei de Crimes Ambientais:
Fabricar, vender, transportar ou soltar balões que possam provocar incêndios nas florestas e demais
formas de vegetação, em áreas urbanas o u qualquer tipo de assentamento humano: detenção de
01 a 03 anos, ou multa, ou ambas cumulativamente.
As legislações acima citadas, exigem penalidades exclusivas, para as pessoas que soltam balões
com fogo, pois estes apresentem grande probabilidade de causarem danos a natureza e a população, cabe
lembrar também que este evento cultural não traz nenhum risco à aviação, já que eles não alcançam grandes
altitudes, ficam pouco tempo no alto, são visíveis às aeronaves em vôo baixo (vôo visual) e ocupam área
delimitada do espaço aéreo, que terá o Controle de Tráfego Aéreo o conhecimento antecipado do evento,
afim de ajustarem as rotas de vôo nos dias do evento.
Peço apoio dos meus pares para me apoiarem neste projeto de finalidade impar em manter nossa cultura e
tradição, dando oportunidade a estes artistas que são discriminados de mostrarem sua arte ao mundo.
E, por fim, segue abaixo um detalhamento técnico do funcionamento da “Energia Solar Térmica - A ciência
por trás dos balões sem fogo:
Fonte: União dos Artistas do Papel http://www.uniaoap.org.br/materias/energiasolartermica.htm
Energia Solar Térmica
A ciência por trás dos balões sem fogo.
Coloco aqui um resumo sobre Energia Solar Térmica, a força que eleva os balões sem fogo, e suas limitações.
Os números são aproximados e apenas com a análise de mais balões teremos resultados mais precisos, mas já
serve de referência.
Como funciona?
O balão sobe com a força do ar aquecido por um maçarico. No alto o balão recebe a luz do sol e, por ser de
papel escuro, este papel esquenta e mantém o ar interno aquecido, mais leve que o ar de fora, mantendo o balão
no alto.
Conceitos:
- A luz pode ser absorvida e/ou refletida. A luz refletida é a cor que vemos.
- A luz solar é na verdade um conjunto de várias faixas de cor, as cores do arco-íris (vermelho, laranja, amarelo, verde,
azul, anil e violeta).
- Uma superfície é branca porque reflete todas as cores.
- Uma superfície é preta porque ela não reflete nenhuma cor, ela absorve todas as cores. Por isso, preto não é cor, é
ausência de cor.
- m2 = metro quadrado
- m3 = metro cúbico (= 1.000 litros)
Testes de campo:
Cubos de 50x50x50cm:
| Resultados: | | | | Temperatura interna após: |
| Estrutura | Teto | Temp. Ambiente Sombra | Temperatura Ambiente Sol | 15 mts30 mts60 mts |
| Transparente | Transparente | 28ºC | 30ºC | 30ºCxx |
| Seda branca | Seda Branca | 28ºC | 30ºC | 33ºC38ºC39ºC |
| Seda clara | Seda clara | 28ºC | 30ºC | 34ºC38ºC40ºC |
| Seda escura | Seda escura | 28ºC | 30ºC | 34ºC39ºC43ºC |
| Seda preta | Seda preta | 28ºC | 30ºC | 35ºC40ºC46ºC |
| Plástico preto | Plástico preto | 28ºC | 30ºC | 39ºC44ºC49ºC |
| Seda preta | Celofane transparente | 28ºC | 30ºC | 47ºC52ºC54ºC |
 | | | | |
(Testes realizados das 11:00 às 15:00, em dia de céu claro e com vento forte. ‘Balões’ estabilizados com pesos, mas
a cada balançada forte o balão esfriava um pouco. No alto atinge a temperatura máxima em menos tempo, porque
após estabilizar, o balão segue com o vento e não balança mais.)
1) Transparente: Imagine um balão todo de celofane transparente. O material transparente não retêm nenhuma luz.
A luz passa por ele, logo não esquenta o material. O balão não ganha força nenhuma;
2) Branco: Quando a luz bate no papel branco, que retêm apenas 10% da luz e reflete 90%, este papel esquenta
muito pouco. O balão não esquenta praticamente nada. Num dia de 30ºC, em 15 minutos a temperatura interna chega
a 33ºC e após 30 minutos chega a 38ºC, atingindo o limite de temperatura deste balão;
3) Seda clara: A seda clara absorve cerca de 35% da luz. Chega a 40ºC;
4) Seda bem escura: A luz bate no papel escuro, que retêm cerca de 60% da luz, fazendo este papel esquentar
bem mais que o papel branco, mas ainda é menos do que esquenta o papel preto chega a 43ºC;
5) Preto: O papel preto absorve cerca de 90% da luz que recebe. Em 15 minutos a temperatura interna chega a 35ºC.
Em 30 minutos chega a 40ºC. Em 60 minutos atinge o pico, de 46ºC. A temperatura de papel preto chega a 50ºC, mas
parte deste calor se perde em contato com o ar externo, subindo e se dissipando na atmosfera. É o que chamo de Efeito
Asfalto, quando a superfície esquenta muito mas manda a maior parte do calor para a atmosfera, já que o calor é gerado
do lado de fora. Apenas uma parte do calor do papel vai para dentro do balão, o resto se perde;
6) Plástico Preto: O plástico preto, além de mais leve que a seda (9 contra 20gr/m2), esquenta mais e mais rápido.
É que além de esquentar na superfície, este material é mais translúcido (passa mais luz) que a seda, permitindo que uma
pequena parte da luz entre no balão.
A luz que passa pelo plástico bate no balão pela parte de dentro, onde encontra umasuperfície escura (o plástico preto do
outro do balão) e gera calor, calor gerado por dentro e que ficará todo retido no balão, já que o plástico é menos poroso
(furadinho) que a seda, retendo melhor o ar quente, que tende a subir e encontrar saídas
para a atmosfera.
A temperatura interna chega a 49ºC. É o Efeito Janela, como no caso dos carros sob o sol, em que a luz passa pela janela
e bate do estofamento preto. O material esquenta e aquece o ar perto dele. Este ar quente sobe, bate no vidro e fica preso
dentro do carro, fazendo a temperatura chegar aos mortais 70ºC;
7) Seda preta com teto de celofane: Neste caso, juntamos o Efeito Asfalto do papel preto com o Efeito Janela do
celofane transparente. Além de absorver um pouco de luz por fora, permite a entrada de bastante luz, gerando calor
DENTRO do balão, calor retido no celofane e não perdendo calor para a atmosfera. A temperatura interna chega a 54ºC.
É sem dúvida o balão mais forte que podemos criar usando a Energia Solar Térmica. É a mesma técnica usada nos a
quecedores solares de água.
O problema é saber a quantidade certa de celofane, porque se tiver pouco celofane, vai entrar pouca luz, tendo a maior parte
do calor gerado na superfície externa (papel preto). Se tiver celofane demais, a luz entra por uma ‘janela’ de celofane e sai por
outra, não gerando calor nenhum, pois na entrada e na saída não encontra superfície preta para aquecer.
Como o balão sobe?
Quanto mais o ar esquenta, mais leve ele fica.
Conceitos:
- Em calor e umidade, quem tem mais empresta para quem tem menos, até se igualarem.
- Dentro do balão o ar quente fica em cima.
- Quanto mais alto na atmosfera, mais fria será a temperatura do ar ambiente.
- 01 Metro cúbico de ar quente a 30ºC pesa cerca de 1,165kg.
Os dados abaixo se baseiam em estudos iniciais e precisam ser confirmados com mais testes práticos.
| Nº | Material do balão | Temperatura do
Ar Interno chega a: | Peso do ar externo (kg/m3) | Peso do ar interno (kg/m3) | Força do balão por m3 de volume
(Densidade Externa - Densidade interna |
| 1 | Transparente | 30ºC | 1,165 | 1,165 | 1,165 – 1,165 = 0 |
| 2 | Seda branca | 39ºC | 1,165 | 1,135 | = 30,00 gr/m3 |
| 3 | Seda clara | 40ºC | 1,165 | 1,131 | = 34,00 gr/m3 |
| 4 | Seda bem escura | 43ºC | 1,165 | 1,121 | = 44,00 gr/m3 |
| 5 | Seda Preta | 45ºC | 1,165 | 1,115 | = 50,00 gr/m3 |
| 6 | Plástico Preto | 49ºC | 1,165 | 1,001 | = 64,00 gr/m3 |
| 7 | Seda preta com janelas de celofane | 54ºC | 1,165 | 1,085 | = 80,00 gr/m3 |
| 8 | Balão com fogo* | 100ºC | 1,165 | 0,947 | = 218 gr/m3 |
* Quanto menor o balão com fogo, mais quente ele fica; já viu o bico de chinesinho torrando? O balão com fogo tem
um ar muito mais lev e dentro, porém tem bem mais peso já que t em boca de metal, muito peso de bucha e ainda
carrega um peso bem maior. Mas em alguns casos de balão com pouca carga o balão levaria o mesmo peso com
ou sem bucha, e sem bucha ficaria mais tempo no alto.
Qual a força do balão?
Vai depender da cor do balão. Veja a força por m3 no quadro acima.
A força do balão é a diferença entre o peso do ar externo, menos o peso do ar interno (mais leve), multiplicado pelo
volume do balão.
Temos de lembra r que, antes de mais nada, o balão precisa levantar seu próprio peso. E na conta final temos de
incluir todo e qualquer peso, inclusive o peso da guia.
Um modelado de 2,00m todo preto usa 4,8m2 de papel e gera 1,00m3 de volume. Este balão sobe apenas com
o ar quente? Não, porque sua força de 50gr não eleva nem o próprio balão, que só de papel já pesa 96gr (4,8m2 x 20gr).
Veja abaixo o exemplo real de um Truff Magico de 12m:
| Item | Valor ou Fórmula | Peso (gramas) |
| Superfície (m2) | 186,5 m2 | |
| Volume (m3) | 235,5 m3 | |
| Peso do Balão | =186,5*20 *1,25
(seda pesa 20gr/m2)
1,25 = valor fixo da fórmula | 4662gr |
| Peso da Boca | 300 gr | 300gr |
| Largura Bandeira | L = 8m | |
| Comprimento Bandeira | C = 11m | |
| Peso Bandeira | =8*11*20 *1,25
(seda pesa 20gr/m2)
1,25 = valor fixo da fórmula | 2200gr |
| Peso máximo da Antena | =L*C*L*1,5
=8*11*8*1,5
1,5 = valor fixo da fórmula | 1056gr |
| Pesos diversos | 150gr (guia e outros) | 150gr |
| Peso Total | =4662+300+2200+1056+150 | 8368gr |
| Relação Peso/m3 | = Peso Total / Volume
= 8368/235,5 | 35,54 gr/m3 |
No caso acima, como o balão era todo preto ele subiu e ‘não caiu’ pois o peso total está abaixo do limite de 50,00gr/m3
para balões pretos. EM TESE, levaria uma bandeira de até 11x14m. Faça as contas e comprove.
Se fosse colorido escuro (limite de 40,00gr/m3) também não cairia. Fosse colorido claro arrastaria muito e cairia logo,
pois está um pouco acima do limite de 34,00 gr/m3. Se fosse todo branco cairia rápido pois o limite para balões brancos
é de 30,00gr/m3.
Se a carga for totalmente aliviável (asas-delta e pára-quedas), o balão pode levar mais peso porque quando ele sai do
chão ele está com o ar aquecido pelo maçarico, que é bem mais leve, deixando o balão muito mais forte do que só com o
calor do sol. Mas quanto menor o balão, mais rápido ele esfria. Balões pequenos (+/-6metros) esfriam em uns 5 minutos.
Ou seja, em um balão pequeno com peso acima do limite para sua cor, se o pavio demorar mais de 5 minutos o balão pode
cair antes de aliviar a carga.
Pré-condições
O ideal é soltar os balões em dias com temperatura de ao menos 28ºC, porque além de esquentar mais o papel, o balão
perde o calor do maçarico mais devagar, já que o ar externo está quente. Quanto mais cedo, venta menos, porém o sol
é mais fraco. Normalmente entre 8:30 e 9:30 pode-se encontrar temperatura já alta e vento ainda fraco.
Quanto o balão sobe?
Com peso muito abaixo do limite, pode chegar a +-3.000m. Com peso perto do limite chega a +-1.5000m. Com peso
acima do limite dependerá muito do tamanho do balão, mas em balões grandes pode chegar a 1.000m e já começar a cair.
Quando o balão cai?
O balão sai do chão pelo calor do maçarico e enquanto este esfria, o ar vai esquentando pelo calor gerado na folha, que
absorve a luz solar.
Mesmo que o peso total esteja um pouco abaixo do limite para aquela cor do balão, a força da gravidade e o vento irão
empurrar o balão para baixo, fazendo-o arrastar até cair, lentamente.
Se o peso total estiver bem abaixo do limite, o balão pode cair só no fim da tarde, quando diminuir a força da luz solar, ou
se o sol ficar encoberto por nuvens durante muito tempo.
Tenho dúvida se o mesmo se aplica a balões gigantes, porque neste caso o balão tem muito pouco papel em relação à
enorme quantidade de ar interno. É pouco papel para esquentar tanto ar. Em compensação, o ‘núcleo de calor’ é maior,
mantendo o ar do maçarico aquecido por menos tempo.
Boca aberta ou fechada?
Vai depender de como o balão sobe e do vento. Quanto mais ele chacoalhar ou tombar, mais ar quente vai sair e mais ar
frio vai entrar. No geral o ideal seria uma tampa com um furo no meio, que além de impedir a saída de muito ar quente duma
vez, serve como válvula para sair o ar mais frio e ainda ajuda para dar aquela última maçaricada após colocar a tampa da boca.
Lastro
Se o balão tiver pouco peso, pode-se colocar algum lastro para não balançar na saída, como uma garrafa furada cheia com
água. Quanto mais estável o balão, mais rápido ele se aquece com a luz solar.