Projeto Integrador: Construção de uma Bomba Eólica

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1 Danilo Mororo Eng.Civil 3/C Domênica Rodrigues Eng.Civil 3/C Erica Gomes Eng.Civil 3/C Fernanda Monteiro Denadai Eng.Civil 3/C Jackson Gomes de Brito Eng.Civil 3/C Luiz Henrique Sartori Eng.Civil 3/C Ronaldo Veronio Eng.Civil 3/C Projeto Integrador: Construção de uma Bomba Eólica UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO 2009/ 2 Semestre

2 Danilo Mororo Eng.Civil 3/C Domênica Rodrigues Eng.Civil 3/C Erica Gomes Eng.Civil 3/C Fernanda Monteiro Denadai Eng.Civil 3/C Jackson Gomes de Brito Eng.Civil 3/C Luiz Henrique Sartori Eng.Civil 3/C Ronaldo Veronio Eng.Civil 3/C Projeto Integrador: Construção de uma Bomba Eólica Trabalho de conclusão do projeto integrador da bomba eólica apresentado como requisito das disciplinas do 3º semestre do curso de Engenharia Civil da Universidade Nove de Julho. Prof da Disciplina: Wagner Marcelo Pommer UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO 2009/ 2 Semestre

3 SUMÁRIO 1 Referencial Teórico Objetivo Características do projeto Desenhos... Error! Bookmark not defined. 5 Memorial Descritivo º Fase Montagem da Estrutura º Fase Aprimoramento das Engrenagens º Fase Redimensionamento da Hélice Cálculos Cronograma Cronograma Físico... Error! Bookmark not defined. 12 Planilha Básica de Serviços, Quantidades e Preços.... Error! Bookmark not defined. 13 Referências Bibliográficas... 16

4 1 Referencial Teórico Denomina-se Energia Eólica a Energia Cinética 1 contida nas massas de ar em movimento (vento). Seu aproveitamento ocorre por meio da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação. No caso do presente projeto, empregou-se cataventos ou moinhos para trabalhos mecânicos como bombeamento de água. Os moinhos de vento foram inventados na Pérsia no século V. Eles eram usados para bombear água para irrigação. Os mecanismos básicos de um moinho de vento não mudaram desde então; o vento atinge uma hélice que ao movimentar-se gira um eixo que impulsiona uma bomba. Deste modo, a energia eólica tem como origem a radiação solar, visto que os ventos são gerados pelo aquecimento não uniforme da superfície terrestre, o que diferença de temperaturas que influenciam a densidade do ar e, consequentemente, geram correntes de convecção. A avaliação precisa do potencial de vento em uma região é o primeiro e fundamental passo para o aproveitamento do recurso eólico como fonte de energia. Para a avaliação do potencial eólico de uma região é necessária a coleta de dados de vento com precisão e qualidade, capaz de fornecer um mapeamento eólico da região. Uma estimativa da energia total disponível dos ventos ao redor do planeta pode ser feita a partir da hipótese de que, aproximadamente 2% da energia solar absorvida pela terra é convertida em energia cinética dos ventos. A energia eólica é considerada a energia mais limpa do planeta, disponível em diversos lugares e em diferentes intensidades, uma boa alternativa às energias nãorenováveis. Apesar de não queimarem combustíveis fósseis e não emitirem poluentes, fazendas eólicas não são totalmente desprovidas de impactos ambientais. Elas alteram paisagens com suas torres e hélices e podem ameaçar pássaros se forem instaladas 1 *Energia Cinética: é a quantidade de trabalho que teve que ser realizado sobre um objeto para modificar a sua velocidade (seja a partir do repouso, seja a partir de uma velocidade inicial) e pode ser obtida pela expressão 1 2 E c = mv. 2

5 em rotas de migração. Os impactos sonoros são devido aos rotores e variam de acordo com as especificações dos equipamentos. A fim de evitar transtornos à população vizinha, o nível do ruído das turbinas deve atender as normas e padrões estabelecidos pela legislação vigente. Atualmente, apenas 1% da energia gerada no mundo provém deste tipo de fonte, porém, o potencial para exploração é grande. 2 Objetivo Este trabalho objetiva a elaboração de um projeto envolvendo a concepção e construção do protótipo de um sistema, cuja principal função é a utilização do vento como mecanismo gerador de energia, transformando a energia eólica em energia mecânica, para que seja bombeada certa quantidade de massa de água até uma determinada altura. 3 Características do projeto Para atingir o objetivo foi necessário aplicar o conhecimento teórico estudado nas diversas disciplinas do curso de Engenharia de modo a viabilizar a melhor alternativa para a construção e a seleção dos materiais aplicados. O protótipo da bomba foi concebido através de um conjunto de elementos que interagem entre si. Partiu-se da ideia de um sistema criado com roldanas, sendo a energia eólica otimizada e transformada em energia mecânica, através de um ventilador padrão. Assim, utilizamos o vento para movimentar a hélice presa a ponta de uma haste de aço apoiadas em dois rolamentos fixados na estrutura de madeira na parte superior gerando assim energia ao protótipo, com isso a haste dá movimento a duas roldanas de plástico fixadas, a partir disso no processo foi utilizado pequenos filamentos de borracha que captam a água do reservatório inferior passando por um tubo de pvc até depositar pequenas quantidades de água em outro reservatório superior milímetrado até então vazio, com isso o reservatório começa captar a água, após um determinado volume alcançado começa a escoar.

6 4 Memorial Descritivo Na primeira fase do projeto foram analisados quais os possíveis materiais a ser utilizado viabilizando custos e a viabilidade para o funcionamento do sistema. Nesta fase constatamos que a utilização de quatro pás feitas de pet fixadas em hastes metálicas não seria suficiente para movimentar o sistema criado, devido à falta de rigidez do pet junto ao peso das hastes. O sistema criado a principio foi para sucção da água através de uma mangueira sem altura definida até então. Na segunda fase elaboramos um novo sistema composto por um caixote de madeira laminada, levando uma haste fixada e apoiada em cada extremidade da estrutura e com uma hélice apoiada em uma da extremidade da haste. Aplicamos então um sistema de duas roldanas uma localizada na haste superior e a outra fixada em uma base perpendicular, com distância entre os eixos das roldanas de 40 cm. Para elevar a água até altura de 33 cm criamos um sistema de transporte, na qual é utilizado um cordão com 36 filamentos de borracha flexível com diâmetro 2 cm que captam água que é transporta do reservatório inferior para o tubo transparente fixado na estrutura de madeira e assim depositando a água para o reservatório superior. Após transportar 500 ml de água para o reservatório superior, uma abertura faz com que a água escoe para o reservatório inferior criando um ciclo. Na terceira fase foi necessário aprimorar a hélice, ao tamanho do ventilador cedido para realização do experimento, foi observado que a hélice colocada para captação do vento não estava conseguindo absorver todo o vento, sendo insuficiente para dar força as engrenagens, foi necessário adaptar uma nova hélice com maior diâmetro.

7 5 Montagem da Estrutura: 1º Fase. O texto se segue com a descrição, em forma de um manual de orientação, para explicar com detalhes a fase de montagem da estrutura do protótipo. Confecção da primeira estrutura de madeira 1.1. Fixação das pás e da haste metálica

8 1.2. Pás criadas com pet Bomba de Sucção

9 6 2º Fase Aprimoramento das Engrenagens 2.0. Hélice Reaproveitada 2.1. Detalhe da Roldana Inferior

10 2.2. Detalhe da roldana Inferior e suporte de fixação do tubo 2.3. Detalhe das Roldanas e o suporte do Reservatório

11 2.4. Cordão com filamentos de borracha flexível fixado e Reservatório Superior com Escoamento Lateral 2.5. Tubo transparente fixado na estrutura de madeira.

12 2.6. Cordão com filamentos de borracha flexível apoiado nas roldanas passando por dentro do tubo transparente Detalhe de fixação da Roldana Inferior junto à estrutura de madeira.

13 7 3º Fase Redimensionamento da Hélice 3.0. Mudança da Hélice para maior captação de vento 3.1. Detalhe da Hélice

14 8 Cálculos Energia Potencial - Fat = Ec + Ep P - Fat = (m.v²)/2 + m.g.h P= Potencia do ventildor Fat= Força de atrito nas rolema Ec= Energia cinetica Ep= Energia Potencial m= massa g= gravidade 9,81m/s² h= altura

15 9 Cronograma 7.1. Cronograma Descritivo ETAPA Inicial ETAPA 1 ETAPA 2 ETAPA 3 DESENVOLVIMENTO DA IDÉIA - Coleta de dados e informações através de pesquisas realizadas pelo grupo, discussão dos materiais a ser utilizados e desenvolvimento das etapas construtivas e o do funcionamento das engrenagens. MONTAGEM DO 1º PROTÓTIPO - Reunião do Grupo para execução do layout e a construção do equipamento, foi possível perceber as falhas do experimento e houve necessidade de algumas correções. APRESENTAÇÃO EM SALA DE AULA PARA TESTE DO 1º PROTÓTIPO - O 1º teste foi realizado, porém houve algumas falhas foi necessário redimensionar a estrutura e trocar algumas peças. CRIAÇÃO DO 2º PROTÓTIPO A estrutura do experimento foi trocada por madeira de reflorestamento antes feita por restos de madeira, o protótipo acabou ficando pesado e com má aparência, foi necessário dimensionar um recipiente de plástico milímetrado para demonstrar o volume de água que será bombeado. ETAPA 4 APRESENTAÇÃO EM SALA DE AULA PARA TESTE DO 2º PROTÓTIPO ALTERADO Após as alterações foi necessário testa-lo novamente para retirar os atritos que prejudicava o funcionamento do sistema. ETAPA 5 Final AJUSTE FINAL DO PROTÓTIPO Últimos ajustes tanto para a parte escrita como para o protótipo.

16 10 Referências Bibliográficas a/artigos/eolica.html - data de acesso 20/11/ data de acesso 20/11/ data de acesso 22/11/ data de acesso 22/11/2009