A TURBINA EOLICA

[pic 1]  UNIP – Universidade Paulista

Eduardo César Silva Pereira D307762

Ivanildo Rafael Gomes D21CJI7

Jaqueline Gregi de Oliveira D3893C4

Lucas Daniel dos Santos N1301D7

Lucas Reis da Silva D270273

Luiz Ataíde de Holanda Padilha D14BEJA

Milena Dos Santos Martinez D411CA0

Natalia Prado Speria T6352C9

Rodrigo Barreira Pereira D26DFF7

Vinicius Rodrigues Lopes D390IB4

APS

Atividades Práticas Supervisionadas

São Paulo

2018

1 INTRODUÇÃO

        No trabalho do segundo semestre de 2018, quarto semestre de Engenharia Ciclo Básico, foi proposta a efetuação de um protótipo de turbina eólica do tipo Savonius que, ao ser plugado numa fonte elétrica, produziria energia. Utilizamos materiais recicláveis como garrafas PET, imãs, madeira, papelão, ferros para o suporte, entre outros materiais. Ao longo da apresentação, demonstraremos a confecção de um modelo de turbina eólica que produz energia elétrica não poluente através do vento de um ventilador de computador (fam), visando a redução de gases nocivos às pessoas e ao meio ambiente, reduzindo a destruição de florestas, melhorando a qualidade de vida das pessoas, caso seja aplicada a uma escala maior de projeto.

        A importância desse trabalho se dá ao fato de aprendermos na prática o que adquirimos em sala, nas aulas de Cálculo, Complementos de Física, Dinâmica dos Sólidos e Engenharia e Meio Ambiente. Ao longo deste trabalho, iremos estudar os materiais, a mão de obra e os cálculos necessários para a elaboração da turbina eólica e, no final do semestre, ele será avaliado pelo corpo docente da instituição e apresentado por nós alunos em formação.

        Ao longo do desenvolvimento teórico aqui escrito, serão apresentados cálculos que foram desenvolvidos antes, durante e depois do projeto, assim como a metodologia e as referências bibliográficas para que o assunto seja abordado de forma clara e precisa. A problemática deste trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de uma turbina eólica do tipo Savonius, transformando a energia mecânica em energia elétrica, impulsionando a importância de energias sustentáveis.

        Nosso projeto foi construído seguindo rígidas regras de cuidado e segurança, e para que tudo ocorra bem, foram utilizados materiais resistentes, a estrutura foi feita com madeira e os apoios com ferro, tudo muito bem preso, visando sempre o desenvolvedor, o consumidor e também o equipamento que será apresentado. Com isso, a partir do projeto, se torna possível a análise de suas fontes de desenvolvimento elétrico e, mais importante, sustentável e benéfico para o meio ambiente.

        

2 OBJETIVOS

        No segundo semestre letivo de 2018, realizamos a construção de uma turbina eólica de um tipo diferente da conhecida, a Savonius, com o intuito de demonstrar de que maneira os conhecimentos adquiridos em sala de aula com as aulas de Complementos de Física, Engenharia e Meio Ambiente, Dinâmica dos Sólidos e Cálculo, puderam influenciar no projeto. Deveríamos projetar e construir a turbina que seria alimentada por uma fam de computador gerando uma certa voltagem, ligando uma quantidade definida de LED’s.

3 METODOLOGIA ACADÊMICA

        Nós, alunos em formação do 4° semestre de Engenharia Básica, utilizamos diversos métodos de pesquisa para a realização desde trabalho. Utilizamos sites acadêmicos, livros de escritores renomados, consultas bibliográficas e consultamos nossos professores mestres e doutores para tirar mais dúvidas sobre o assunto “Turbina Eólica: Savonius”.

        De acordo com o passar do semestre letivo, a partir do conhecimento adquirido em sala de aula e nos laboratórios com atividades práticas, começamos a realizar o trabalho. Conseguimos desenvolver em larga escola o nosso aprendizado prático e escrito e, assim que as dúvidas iam surgindo, consultávamos nossos professores, que forneciam total suporte.

        Inicialmente, pensamos em montar a hélice da turbina utilizando cano de PVC cortado verticalmente ao centro, mas após discussões e análises, concluímos que se tratava de um material muito pesado, e substituímos por garrafa PET de 2 litros. Após procurarmos uma garrafa ideal, encontramos uma com a superfície totalmente lisa, sem detalhes, e utilizamos essa para a fabricação do projeto. Após cortar, iniciamos as bases da hélice da turbina, na qual utilizamos papelão de uma caixa, ao mesmo tempo útil, leve e rígida, para que não houvesse deformação. Utilizamos o mesmo material para fazer o disco, onde acoplaríamos o imã.

        Colocamos 4 imãs na vertical norte e norte e na horizontal sul e sul. Para a base da turbina utilizamos madeira conforme a especificação do manual. Para o eixo central, após alguns testes, utilizamos pequenos rolamentos, um na base e outro na travessa superior e, para o eixo, uma vareta de pipa que foi fixada no rolamento inferior e no rolamento superior. Finalmente chegamos na parte de enrolar as bobinas. Utilizamos cabo AWG 30 e adaptamos um mecanismo que, acoplado a uma parafusadeira, nos auxiliou na confecção das bobinas. As bobinas possuíam 2000 voltas cada.

        Um detalhe importante é o sentido das bobinas. Duas delas foram enroladas no sentido horário e as outras duas no sentido anti-horário, para assim poderem receber corretamente suas devidas polaridades norte e sul e após isso realizamos as conexões elétricas das bobinas (ligados em série). Colocamos o sistema para rodar e descobrimos que o campo magnético dos imãs não era suficiente para gerar um nível de tensão satisfatório.

        Logo, adicionamos a cada um deles mais dois imãs de 28mm e 2mm de espessura com 3,5kg cada, totalizando assim uma força de atração magnética de 11,5 kgf para cada polo do rotor. Realizamos os testes novamente e só assim conseguimos um nível de tensão satisfatório, atingindo durante a apresentação do projeto 19V.

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Figura 1: Imagens feitas pelo nosso grupo na construção da turbina eólica

4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

4.1 Meio ambiente e crescimento populacional

        Ao analisar o tema proposto “elaboração de uma turbina eólica do tipo Savonius” é necessário compreender o contexto histórico, o nicho em que o tema pertence. Dessa maneira, é possível uma melhor compreensão de como o meio ambiente, juntamente com o crescimento populacional, são de extrema importância para esse assunto.

        De acordo com o professor da Faculdade de Educação da USP, Pedro Jacobi (1994), o quadro socioambiental que caracteriza as sociedades da atualidade mostra que o impacto humano sobre o meio ambiente está se mostrando muito mais complexo a cada instante que passa. Jacobi (1994) explica que o conceito de desenvolvimento sustentável aparece pela primeira vez visando o enfrentamento da crise ecológica e, que no mínimo, duas correntes alimentaram esse processo. O professor Pedro (1994) escreve que a primeira corrente possui relação com as correntes que desde a economia influenciaram mudanças nas abordagens do desenvolvimento econômico, sendo notada a partir do ano de 1970, e a segunda corrente possui relação com a crítica ambientalista, ligada ao modo de vida contemporânea. Jacobi (1994) explica que a partir da Conferência de Estocolmo, que ocorreu em 1972, a questão ambiental ganhou atenção do público, e desde essa época, a ideia de desenvolvimento sustentável adquiriu relevância em pouco tempo, possibilitando assumir um caráter diretivo nos debates sobre os passos que a sustentabilidade tomaria.