Vídeo de funcionamento manual e dados relativos

Sabemos que o protótipo é gerador de energia elétrica através da força maremotriz, ou seja, através das ondas da água. Porém, como os instrumentos de medidas que nós tinhamos a disposição só podiam ser usados sem água resolvemos testá-lo manualmente, que teoricamente, tem o mesmo efeito e valor.

Construção do protótipo e primeiras impressões

Iniciamos o processo de construção do protótipo de gerador de energia elétrica através da força maremotriz.

Primeiramente fizemos a compra de uma seringa, quatro eletroimãs e uma porção de cobre esmaltado.

Sabemos que, teoricamente, a indução magnética vai depender do número de espiras, da qualidade do condutor, da secção nominal do condutor, o tipo do condutor e a força magnética que o imã gera.

Seguem imagens dos primeiros testes:

Os resultados não foram tão satisfatórios quanto esperávamos, alcançando uma média de 80 mV de pico, apontando que nosso protótipo precisaria de melhorias.

Gerador de Energia elétrica baseado no AWS

Assim como informado anteriormente, relatamos a alteração no projeto inicial que visava a utiização do piezoelétrico para geração de energia por força maremotriz, por um sistema de indução magnética. Para tal alteração vamos precisar utilizar um sistema de geração de energia para nos basearmos e realizarmos um protótipo funcional.

Depois de muitas pesquisas, resolvemos usar um modelo chamado AWS (Archimedes Wave Swing) que é basicamente uma bóia submersa que com a variação das ondas levanta e afunda um cilindro contendo imãs, que por sua vez passam por um conjunto de bobinas.

Segue um exemplo de seu funcionamento no 1:30 do vídeo a seguir:

Indução Eletromagnética

Como esse semestre estamos focando em geração de energia através da força maremotriz, resolvemos demonstrar, no campus da USF - Swift - Campinas, um protótipo de gerador de energia maremotriz, que iremos utilizar como base teórica a indução eletromagnética.

Para tal usaremos uma bobina de cobre esmaltado que ao seu centro ser transpassado por um imã eletromagnético gera um campo elétrico na bobina, tendo como resultado uma diferença de potencial entre as extremedidas da bobina, ou seja, gera uma tensão.

Esse sistema é mais simples de ser implantado e possui uma capacidade custo-benefício melhor, por isso, deixamos de lado um pouco a energia do piezoelétrico.

Vídeo sobre tipos de geradores de energia maremotriz

Medição de ondas de superfície

Ondas podem ser medidas através de sensores de pressão colocados no fundo do mar e que são sensíveis às oscilações de alta freqüência da superfície do mar, registrando-as internamente. O uso de vários ondógrafos (de pressão) numa determinada área permite conhecer, além das amplitudes e períodos, também a velocidade de propagação e o comprimento das ondas.

As ondas podem também ser medidas em plataformas fixas, com sistemas de boias acopladas a régua e pena, os quais registram variações de alta freqüência do nível da superfície do mar.

Atualmente, ondógrafos direcionais são utilizados, baseados em bóias de superfície fundeadas (em geral na plataforma continental) e que medem a aceleração da água, fornecendo assim a altura e direção das ondas.

Finalmente, medições da altura significativa de ondas são realizadas através de altimetria de satélite, em função da forma dos ecos de sinais eletromagnéticos.

Utilização do Piezoelétrico

Analisando os conceitos de ondas e marés podemos perceber que um dos fatores mais importantes é a movimentação e a força das ondas no mar. Existe um elemento gerador de energia elétrica chamado Piezoelétrico, que nada mais é que um material que polariza quando ocorre uma deformação. O que ocorre então é que o material manifestará um campo elétrico interno sob a ação de forças que o deformam.

Da mesma forma, o efeito inverso, denominado eletrostrição, ocorre com este material: quando o submetemos a um campo elétrico ele se deforma. As variações das dimensões do material com a ação do campo elétrico mudam muito, e também depende da orientação do eixo de simetria do material. Isso significa que aplicando um campo elétrico através de placas fixadas na superfície de um cristal piezoelétrico pode-se obter diversos tipos de deformações.

Dentre os materiais que apresentam essas propriedades podemos citar o cristal de quartzo, o sal de Rochelle, o titanato de bário, além de outros. No caso específico do cristal de quartzo, se o excitarmos com placas de metal formando assim um capacitor e usarmos uma corrente de alta freqüência, formam-se ondas estacionárias na freqüência de ressonância.

Sendo assim, podemos utilizar a força das ondas e das marés para gerar energia nesses materiais, polarizando-os e assim utilizá-los em nosso projeto.

Usina de ondas do Pecém

Video da uzina de ondas de Pecém, utilizado na pesquisa do modelo de gerador a ser construido:

Projeto 2° Semestre 2015

Resumo do projeto: Geração de eletricidade por ondas do mar e detecção de maremotos 

Dando continuidade ao tema anual  "Energia", segue o resumo do que pretendemos executar a partir desse semestre:

 A crescente  demanda mundial por geração de energia limpa e a necessidade de detecção previa de desastres naturais foram às principais motivações para o desenvolvimento do presente trabalho. Nesse primeiro momento focaremos no sistema de geração por ondas do mar. Atualmente no mundo existem diversos projetos em desenvolvimento e em implantação utilizando-se esta tecnologia, como por exemplo, no Brasil onde está instalada no porto de Pecem no estado do Ceara a primeira usina do tipo na America latina. Desenvolveremos um modelo reduzido deste tipo de gerador baseado nos já existentes, este será capaz de fornecer energia elétrica de acordo com a movimentação da água. Devido características naturais sistemas de geração apresentam variações na sua saída, utilizando o modelo serão realizadas simulações, coletados dados dessas variações e será determinada uma faixa considerada normal de trabalho, leituras que estejam acima desta faixa serão consideradas anomalias e poderão ser utilizadas na detecção previa de maremotos. Ao fim do projeto pretendemos ter desenvolvido um sistema eficiente de geração de energia limpa com potencial de crescimento, visto que existem diversos países costeiros com características para esse tipo de geração. E ao mesmo tempo possa alertar com antecedências a possibilidade de ocorrência de maremotos que são extremamente prejudiciais principalmente quando não previstos.

Finalização do Projeto e Feira de projetos integradores

      O projeto foi finalizado com sucesso. Pudemos mostrar a aplicação do anemômetro na sociedade,  como exemplo tomamos áreas de alta insidencia de tufões e tornados, que necessitam de um sistema de aviso prévio da velocidade do vento, onde nosso anemômetro poderia muito bem ser utilizado.
     Com o projeto finalizado, o apresentamos na feira de projetos integradores, que contavam com a presença de diversas pessoas, desde alunos, visitantes e professores. Notamos que nosso projeto chamou atenção pela utilidade do mesmo. Aconteceram alguns problemas no dia da apresentação, como por exemplo o secador que iríamos usar nas apresentações acabou queimando, a hélice de vento vertical acabou quebrando uma das pás na penúltima apresentação. Apesar de todos esses empecilhos, o projeto foi um sucesso.

Continuação da confecção do painel de visualização,

 Preparação para Furação.

 Ferramentas utilizadas.

 Fazendo furos para as Lâmpadas.

Dobra da chapa.

Perfil da chapa dobrada e pintada.

Parte frontal da chapa acabada.

Foto confecção da base para sistema de vizualização e alarme de velocidade do vento.

Chapa contada onde será fixada o visualizador e lâmpadas.

Calculos de velocidade utilizados no desenvolvimento e grafico.

No momento do desenvolvimento não tínhamos em mãos o aparelho anemômetro, por isso utilizamos os conceitos de física e com o auxilio de um tacômetro fizemos a medição da rotação da hélice e considerando que o vento era a única fonte de força atuante no sistema, realizamos a conversão de RPM para m/s.
Abaixo as fotos dos cálculos.

Iniciando o Banner para a apresentação

Nessa data estamos iniciando o banner que será apresentado juntamente com os protótipos de geradores. 

O banner contemplará informações em tópicos importantes resumidos, além de contar com uma apresentação breve dos estudos feitos sobre a eficiência dos mesmos.

Mudança do Projeto - Anemômetro e suas aplicações

             

           Foi verificado que nosso projeto estava idêntico ao de outro grupo, e por isso resolvemos adaptar o nosso projeto para que pudéssemos apresentar algo diferenciado e que fosse somatório no quesito do projeto integrador.

           A mudança que fizemos em nosso projeto foi utilizar o nosso protótipo de gerador eólico de hélice de vento vertical para criar um instrumento de medida muito importante: o anemômetro. Ele é usado para medir a velocidade do vento e assim ajudar os estudos de geração de energia.

          A adaptação consiste em utilizar um controlador digital, um multímetro, ligados ao motor do protótipo e um tacômetro para medir as rotações e assim converter em velocidade linear para demonstrar a velocidade do vento local em escala. Possibilitando a realização de um estudo sobre a eficiência e precisão desse instrumento de medida, e até mesmo demonstrar a utilidade desse anemometro em uma situação real como em áreas de risco de tufões e furacões que precisam de avisos de alertas quando uma certa velocidade de vento é presenciada.

          Como base teóricas estamos utilizando os seguintes estudos:

http://romiotto.com.br/loja.php/pagina/o-que-e-anemometro

http://www.cienciaviva.pt/projectos/fibonacci/anemometro.pdf

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S1806-11172004000400015&script=sci_arttext

Estudos teóricos

Atualizado novos estudos teóricos para aplicação no projeto e análise de dados.

http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/eolica/eolica.htm

http://blogdoengenheiroeletricista.blogspot.com.br/2011/07/energia-eolica.html

http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?pid=MSC0000000022004000200008&script=sci_arttext

Estudos teóricos

Atualizado novos estudos teóricos para aplicação no projeto e análise de dados.

http://www.fem.unicamp.br/~em313/paginas/eolica/eolica.htm

Video primeiro teste de movimentaçãõ da helice horizontal.

Fotos Prototipo em desenvolvimento.

Rascunhos dos geradores

Imagens de rascunhos durante fase de desenvolvimento. Nos desenhos esboçamos uma ideia de como serão desenvolvidas a fixação dos Geradores, construção das hélices e maquete.