Danilo Mororo 908206976 Eng.Civil 3/C Domênica Rodrigues 908206998 Eng.Civil 3/C Erica Gomes 908206807 Eng.Civil 3/C Fernanda Monteiro Denadai 908208342 Eng.Civil 3/C Jackson Gomes de Brito 908208192 Eng.Civil 3/C Luiz Henrique Sartori 908207005 Eng.Civil 3/C Ronaldo Veronio 908206149 Eng.Civil 3/C

Projeto Integrador: Construção de uma Bomba Eólica

UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO

2009/ 2°Semestre

Danilo Mororo 908206976 Eng.Civil 3/C Domênica Rodrigues 908206998 Eng.Civil 3/C Erica Gomes 908206807 Eng.Civil 3/C Fernanda Monteiro Denadai 908208342 Eng.Civil 3/C Jackson Gomes de Brito 908208192 Eng.Civil 3/C Luiz Henrique Sartori 908207005 Eng.Civil 3/C Ronaldo Veronio 908206149 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

SUMÁRIO

1 Referencial Teórico ..............................................................................................................................4

2 Objetivo ..................................................................................................................................................5

3 Características do projeto ...................................................................................................................5

4 Desenhos ................................................................................................ Error! Bookmark not defined.

5 Memorial Descritivo ..............................................................................................................................6

6 1º Fase – Montagem da Estrutura .....................................................................................................7

7 2º Fase – Aprimoramento das Engrenagens ...................................................................................9

8 3º Fase – Redimensionamento da Hélice ..................................................................................... 13

9 Cálculos .............................................................................................................................................. 14

10 Cronograma .................................................................................................................................... 15

11 Cronograma Físico ............................................................................ Error! Bookmark not defined.

12 Planilha Básica de Serviços, Quantidades e Preços. .................. Error! Bookmark not defined.

13 Referências Bibliográficas ............................................................................................................ 16

1 Referencial Teórico

Denomina-se Energia Eólica a Energia Cinética1 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 não-

renováveis.

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 .2

1 2mvE

c=

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.

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.

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

1.2. Pás criadas com pet.

1.3. Bomba de Sucção

6 2º Fase – Aprimoramento das Engrenagens

2.0. Hélice – Reaproveitada

2.1. Detalhe da Roldana Inferior

2.2. Detalhe da roldana Inferior e suporte de fixação do tubo

2.3. Detalhe das Roldanas e o suporte do Reservatório

2.4. Cordão com filamentos de borracha flexível fixado e Reservatório Superior com Escoamento Lateral

2.5. Tubo transparente fixado na estrutura de madeira.

2.6. Cordão com filamentos de borracha flexível apoiado nas roldanas passando por dentro do tubo transparente.

2.7. Detalhe de fixação da Roldana Inferior junto à estrutura de madeira.

7 3º Fase – Redimensionamento da Hélice

3.0. Mudança da Hélice para maior captação de vento

3.1. Detalhe da Hélice

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

9 Cronograma

7.1. Cronograma Descritivo

ETAPA

Inicial

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.

ETAPA 1 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.

ETAPA 2 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.

ETAPA 3 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.

10 Referências Bibliográficas

http://www.ambientebrasil.com.br/composer.php3?base=./energia/index.html&conteudo=./energia/artigos/eolica.html - data de acesso 20/11/2009

http://www.aneel.gov.br/aplicacoes/atlas/pdf/06-Energia_Eolica(3).pdf - data de acesso 20/11/2009

http://www.suapesquisa.com/o_que_e/energia_eolica.htm - data de acesso 22/11/2009

http://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_cin%C3%A9tica – data de acesso 22/11/2009