Cursos Técnicos de Mecânica e Eletrônica. Projeto Cata-vento

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1 FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA Cursos Técnicos de Mecânica e Eletrônica Projeto Cata-vento Carlos Eduardo Bruxel Bernardo Juchem Becker Marcelo Felipe Veit Thomás Jung Spier 3111/4111 Novo Hamburgo, Novembro de 2009.

2 Introdução Este projeto foi elaborado devido a dificuldade de conseguir energia limpa tanto no Brasil como nos outros países do mundo. O projeto visou construir um aerogerador que carregasse duas baterias, analisando sempre todos os resultados obtidos para se ter uma idéia maior sobre o que é a energia eólica, como funciona o processo de transformação dela em energia elétrica e quais os benefícios que ela pode trazer.

3 Objetivo: Construir um recarregador de pilhas e baterias que funcione através de um aerogerador, que proporcione uma máxima eficiência entre o tempo de carga das baterias e o tamanho do cata-vento. Problema: Com a construção de um aerogerador, acoplado à um circuito eletrônico, será possível produzir energia suficiente para carregar duas pilhas? Hipótese: Com um circuito eletrônico recarregador de pilhas e baterias acoplado a um aerogerador simples, é possível gerar energia elétrica suficiente para recarregar duas pilhas ou uma bateria.

4 Justificativa -O Brasil vem sofrendo com o problema de geração de energia elétrica -Atualmente a principal fonte de geração brasileira de energia são as usinas hidroelétricas -A água é finita -O Brasil possui extensa faixa litorânea, e por isso, apresenta grandes correntes de vento -Para aproveitar essas correntes de vento, pode-se instalar cata-ventos que gerem energia elétrica -Colocando um circuito recarregador de baterias e pilhas, temos um exemplo de como é fácil obter energia eólica.

5 Fundamentação Teórica Energia -É a capacidade de realizar trabalho -Uma das principais energias utilizadas no mundo é a energia elétrica Transformações -Transforma-se energia mecânica em energia elétrica, através de geradores como dínamos ou alternadores

6 Energia Eólica -É a energia que provém do vento e é utilizada para gerar energia elétrica por meio de aerogeradores. Corrente Alternada -Corrente elétrica na qual a intensidade e a direção são grandezas que variam ciclicamente.

7 Alternador -É um tipo de gerador elétrico que transforma energia mecânica em elétrica por meio de indução eletromagnética. Polias -As polias operam aos pares, os dentes de uma encaixando nos dentes de outra, ou através de correias. -MCU -Quanto maior for a polia, maior será a velocidade tangencial, porém menor o torque.

8 Aerogerador -Gerador elétrico integrado ao eixo de um cata-vento cuja missão é converter energia eólica em energia elétrica. Carregadores de Baterias -Dispositivos que quando ligados na corrente elétrica possibilitam o reabastecimento de uma fonte.

9 Pilhas e Baterias Recarregáveis -Armazenam a energia na forma química que depois é transformada para elétrica.

10 Metodologia 1º Cata-vento -Cortamos um cano de PVC de 99 cm de comprimento com um diâmetro de 75 mm conforme esquema indicado pelo orientador: 75 mm 99 cm Figura: Gabarito de corte

11 Resultado do corte: Figura: Hélice após corte

12 Acoplamos a polia à hélice, fixando com 2 parafusos e cola quente Figura: Parafusos fixando polia. Figura: Detalhe cola quente fixando polia.

13 Fixamos um pequeno dínamo, motor de vídeo-cassete, ao cata-vento com parafusos e uma braçadeira de couro e passamos uma correia entre o dínamo e a polia. Figura: Braçadeira de couro e parafusos fixando dínamo. Figura: Correia em destaque

14 Cata-vento pronto durante teste Figura: cata-vento girando livremente Figura: detalhe do led aceso

15 Resultados obtidos com esse cata-vento Com esse cata-vento, conseguimos fazer a hélice girar com facilidade no vento, mesmo com o dínamo acoplado. O led acendeu com tranquilidade, porém a tensão gerada foi insuficiente para o circuito funcionar. Assim resolvemos aumentar o tamanho da hélice, para obter mais rotação.

16 Como o fizemos: 2º Cata-vento Compramos um cano de PVC de 150 mm de diâmetro por 1,90 m de comprimento e o cortamos conforme o mesmo esquema usado anteriormente. 150 mm 1,90 m Figura: gabarito de corte 2.0

17 Figura: marcações de corte em detalhe Figura: corte do cano em destaque Figura: Hélice já cortada Figura: dupla com a hélice

18 Para adicionar um elemento de design a parte, realizamos cortes simétricos em cada ponta das pás. Figura: cortes nas pontas das pás

19 Depois de feito o corte, fizemos um furo exatamente no centro da hélice, para introduzir o eixo. Figura: furo em destaque

20 A polia foi parafusada na hélice e o eixo foi introduzido e parafusado em um pequeno tronco de lenha, que oferecia grande resistência para suportar a hélice. Figura: Conjunto fixado no tronco

21 Parafusamos todo o conjunto na madeira-base do cata-vento, com dois parafusos de 8 cm de comprimento. Figura: conjunto fixado na madeira-base Figura: hélice e conjunto fixado

22 Para melhorar a aderência da polia com o dínamo, adicionamos borrachas de câmera de pneus. Figura: polia envolvida com câmera de pneu

23 Abrimos uma fenda para colocarmos o leme: Figura: detalhe da fenda Inserimos o leme na fenda e adicionamos uma cantoneira entre o leme e o corpo do cata-vento para tornar o leme mais rígido: Figura: leme inserido Figura: detalhe da cantoneira Figura: o leme pronto

24 Cata-vento pronto: Figuras: cata-vento montado

25 Resultados obtidos Com este novo cata-vento, conseguimos gerar, com um dínamo de bicicleta, 1,7 V. Infelizmente a tensão gerada frustrou as nossas expectativas quanto à hélice maior. O problema foi devido à polia de diâmetro muito pequeno em comparação a velocidade de rotação da hélice, então resolvemos redimensionar a polia.

26 3º Cata-vento Como no último protótipo o problema encontrado foi quanto a velocidade de rotação do dínamo, resolvemos aumentar a polia. Compramos uma roda de bicicleta aro 12 para usar como polia. Figura: roda aro 12 usada como polia

27 Parafusamos a roda utilizando dois parafusos. Figura: detalhe da fixação e do conjunto Figura: conjunto montado

28 Resultados obtidos Com esse novo ajuste na polia, não conseguimos bons resultados, pois não tinhamos muito tempo disponível para esperar um dia de vento, e para realizar um teste em um túnel de vento feito de ventiladores, a hélice não poderia ser tão grande. Então resolvemos que para testes em locais externos, com ventos de verdade, usaríamos essa hélice com a polia de roda de bicicleta aro 12 e para testes internos com túnel de vento faríamos uma outra hélice com outra polia.

29 4º Cata-vento -Adquirimos uma hélice de ventilador de 14,5 cm de raio: Figura: hélice de ventilador

30 -Colamos a polia de 8cm de diâmetro na hélice utilizando cola de contato: Figura: colagem da polia na hélice -Parafusamos o conjunto hélice-polia no cata-vento com uma barra roscada servindo como eixo: Figuras: detalhe da barra roscada e do conjunto fixado

31 Cata-vento pronto: Figura: cata-vento pronto

32 Circuito montado na Protoboard

33 Componentes Led Regulador de tensão diodos 1N4007 Capacitor eletrolítico 1000µF/25V 3 resistores: 330Ω/1W 22Ω/1W 39Ω/1W

34 Ponte Retificadora Filtro Chaveamento Resistores, diodo e o led

35 Realização do teste final e efetuando medições Figura: realização de medições de tensão

36 Resultados obtidos Neste último teste realizado, não houve tensão suficiente para recarregar as pilhas. A tensão gerada foi de apenas 2,5 V. O alternador de bicicleta após esta medição, não gerou mais tensão, pois ocorreu uma quebra interna no mesmo, impossibilitando a geração de energia.

37 Preços Materias/Equipamentos R$ - Madeira 10,00 - Hélice 5,00 - Pregos e parafusos 5,00 -Polia 8,50 - Dínamo de bicicleta Elephant 43,00 - Câmera de pneu --x-- Componentes eletrônicos 8,00 Total 79,50

38 Conclusão Concluímos que a energia eólica é uma energia limpa e infinita. Apesar de ser utilizada em grande escala, ela pode ser investida em escalas menores, para uso com pequenas quantidades de energia. Apesar de não ter gerado tensão suficiente, conseguimos, através da pesquisa descobrir como a energia eólica é beneficiente e fácil de ser obtida

39 Alguma pergunta?

40 xxxxxxxxx Abril Maio Junho Julho Agosto Setembro xxxxxxxxx 1ªQ 2ªQ 1ªQ 2ªQ 1ªQ 2ªQ Reunião do grupo Trô/Meca -x- -x- -x-* -x-* Encontro do grupo para discutir o projeto -x- -x- -x- -x- -x- -x- Reunião (Meca) para fazer o projeto -x- -x- -x- -x-* -x-* Pesquisa de preços Pesquisa geradores energia sobre de -x- -x- -x- -x-* -x-* -x- -x- -x- Pesquisa sobre dínamo -x- -x- -x- Pesquisa carregadores bateria sobre de -x- -x- Pesquisa sobre pilhas e baterias recarregáveis e de tipo de circuito recarregador -x- -x-

41 Elaboração da: Introdução*** Justificativa*** Objetivos*** Fundamentação -x- -x- -x- -x- -x- -x- -x- -x- -x- -x- -x- Teórica*** -x- -x- -x- Referencial Bibliográfico*** -x- -x- -x- -x- -x- Metodologia/ Procedimentos*** -x- -x- -x- -x- -x- Início construção/ montagem Teste do protótipo da Aquisição dos materiais -x- -x- -x- -x- -x- -x- Apresentação protótipo do

42 Bibliografia Energia: (Rodrigues, Yago Weschenfelder. Energia Nuclear. Disponível em: <http://www.coladaweb.com/fisica/nuclear.htm>. Acesso em: 09 mai ) Medida: (VOLT. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/volt>. Acesso em 20 mai ) Transformações: (ENERGIA eólica. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/energia_eolica>. Acesso em 09 mai ) Energia eólica: (ENERGIA eólica. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/energia_eolica>. Acesso em 09 mai ) Corrente Alternada: (CORRENTE alternada. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/fisica/corrente-alternada.htm>. Acesso em: 13 mai ) Corrente Contínua: (CORRENTE Alternada e Corrente contínua. Disponível em: <http://www.tecnologiadoglobo.com/2009/02/diferenca-entre-corrente-alterna-e-corrente-continua>. Acesso em 13 mai )

43 Dínamo: (Vanks, Estevão. Como funciona um Dínamo?. Disponível em: <http://www.efeitojoule.com/2008/06/comofunciona-dinamo-bicicleta.html>. Acesso em: 13 mai. 2009) (DÍNAMO. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/dínamo>. Acesso em: 13 mai ) MCU: (MOVIMENTO circular. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/mcu>. Acesso em: 09 mai ) Engrenagem: (ENGRENAGEM. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/engrenagem>. Acesso em: 09 mai ) Aerogerador: (AERO gerador. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/aero_gerador>. Acesso em: 13 mai ) Carregadores de baterias: (CONHECENDO os carregadores. Disponível em: <http://www.mbtenergia.com.br/conh.carreg.htm>. Acesso em: 13 mai ) Pilhas e baterias regarregáveis: (BRAIN, Marshall. Como funcionam as pilhas e baterias. Disponível em: <http://casa.hsw.uol.com.br/baterias.htm>. Acesso em: 13 mai ) Cata-vento: (CATA-VENTO. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/cata-vento>. Acesso em: 13 mai )

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