TCC- Totem de energia solar.asd 04 12 2019

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São Paulo 
2019 
ETEC PROF. HORÁCIO AUGUSTO DA SILVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
Alcides Mendes 
Luiz Carlos Teixeira 
Marcelo Lunardeli 
Paulo Henrique Nicassio 
Valdemir Souza 
Wagner Martins 
 
 
 
 
Totem Solar 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2019 
ETEC PROF. HORÁCIO AUGUSTO DA SILVEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
Alcides Mendes 
Luiz Carlos Teixeira 
Marcelo Lunardeli 
Paulo Henrique Nicassio 
Valdemir Souza 
Wagner Martins 
 
 
 
 
 
Totem Solar 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao 
Ensino Técnico da ETEC Horácio Augusto da 
Silveira, como requisito parcial para conclusão 
Do curso de Técnico em Eletrotécnica. 
 
 
 
ORIENTADORES: Prof. José Eduardo Lopes da 
Silva e Moacir Oliveira Marques Junior. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Em primeiro lugar a Deus, aos 
professores que nos acompanharam 
nestes dois anos de superações e 
aprendizado e a nossas famílias pela 
compreensão e apoio. 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
 
Nós agradecemos a todos os professores que estiveram nos acompanhando 
durante todo o desenvolvimento do curso. Todos foram essenciais para nossa 
conclusão. 
Agradecemos especialmente a Watertec pela possibilidade de construirmos a 
estrutura do Totem Solar em suas oficinas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 “Cada dia que amanhece assemelha-se a uma 
 página em branco, na qual gravamos os nossos 
 pensamentos, ações e atitudes. Na essência, cada 
 dia é a preparação de nosso próprio amanhã.” 
 
 Francisco Cândido Xavier 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
 
Este trabalho tem por objetivo construir um equipamento 
autossustentável, móvel ou fixo, capaz de carregar baterias de vários celulares, 
simultaneamente, na área recreativa de nossa Etec HAS. 
 
A partir da captação de energia solar e da conversão em energia elétrica, nosso 
equipamento deve ser capaz de armazenar energia elétrica suficiente para operar no 
período noturno e nos dias em que houver menor incidência de luz solar. 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
 
This work aims to build a piece of equipment 
self-sustaining, mobile or fixed, capable of charging multiple mobile phones 
simultaneously in the recreational area of our Etec HAS. 
 
From the capture of solar energy and conversion to electricity, our equipment must 
be able to store sufficient electricity to operate at night and on days when there is 
less sunlight. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
 
 
Figura 1- Processo de utlização e manuseio ............................................................ 15 
Figura 2- Processos de fabricação ............................................................................ 20 
Figura 3- Placa solar ................................................................................................. 21 
Figura 4- Controlador de carga ................................................................................. 22 
Figura 5- Bateria ........................................................................................................ 23 
Figura 6- Tomada USB ............................................................................................. 24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 9 
1.1 Problema .............................................................................................................................. 10 
1.2 Objetivo ................................................................................................................................ 11 
1.3 Justificativa .......................................................................................................................... 12 
2. DESENVOLVIMENTO E METODOS ...................................................................................... 13 
2.1 Funcionamento ................................................................................................................... 14 
2.2 Procedimento de utilização do equipamento ................................................................. 15 
2.3 Digrama elétrico .................................................................................................................. 16 
2.4 Diagrama de blocos ........................................................................................................... 17 
2.5 Fluxograma do processo ................................................................................................... 18 
2.6 Dados de consumo (W) e Corrente (A)........................................................................... 19 
2.7 Componentes e fabricação ............................................................................................... 20 
2.7.1 Placa solar ................................................................................................................... 21 
2.7.2 Controlador de carga PWM ...................................................................................... 22 
2.7.3 Bateria estacionária .................................................................................................... 23 
2.7.4 Tomada USB ............................................................................................................... 24 
2.8 Cronograma ......................................................................................................................... 25 
2.9 Orçamento ........................................................................................................................... 26 
3. RESULTADOS OBTIDOS ......................................................................................................... 27 
4. CONCLUSÃO ............................................................................................................................. 28 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................................................ 29 
6. ANEXOS ...................................................................................................................................... 30 
6.1 Datasheet da placa solar ................................................................................................... 30 
6.2 Datasheet do controlador de carga ................................................................................. 32 
 
 
9 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Fatores determinantes na formação do nosso grupo de TCC foram a amizade e 
afinidade de interesses, bem como nosso foco nos estudos. 
 
Inicialmente propomos, opinamos e analisamos quatro intenções de projetos: 
“Iluminação com energia solar”; “Tapete ou lombada piezoelétrica”; 
“Odorizador/Purificador automatizado” e “Climatizador para sala de aulas”. 
 
Três desses possíveis projetos acabaram por motivos específicos e diversos, 
mostrando-se inviáveis. 
 
Em consenso, nosso grupo optou pelo aprofundamento das análises sobre o projeto 
de energia solar fotovoltaica para alimentar a iluminação dos quiosques da área 
recreativa de nossa escola. 
 
O projeto também contemplava a colocação de tomadas USB no local, para efetuar 
o carregamento de celulares e tablets. Nossos estudos, no entanto, apontaram para 
um custo muito acima da média dos TCCs. 
 
Também em consenso, e sempre bem orientadospelos professores envolvidos, 
decidimos por nos dedicar no projeto do “Totem Solar”, igualmente autossustentável, 
que veio de encontro ao nosso desejo inicial de deixar para nossa escola um legado 
útil, funcional e didático. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
 
1.1 Problema 
 
Entre os temas de maior relevância em nosso tempo está, sem dúvidas, a questão 
do uso de energia energias renováveis. Entre elas, destaca-se a energia 
fotovoltaica, energia limpa e de fonte inesgotável. 
Como já dito alhures, nosso desejo, desde a formação do nosso grupo, é o deixar 
um legado para a nossa escola. Sabíamos que não havia nenhum projeto de energia 
autossustentável em nossa escola, por menor que fosse. 
Tivemos então a motivação necessária para iniciarmos nosso projeto, que além de 
colaborar, ainda que modestamente, com a economia de recursos energéticos 
convencionais, ajuda a reforçar didaticamente a cultura e a consciência da 
necessidade da busca constante por alternativas que ajudem a preservar as fontes 
finitas de energia em nosso planeta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
 
1.2 Objetivo 
 
Como um imã poderosíssimo, as questões sobre eficiência energética e 
sustentabilidade, dentre um grande leque de opções, atraiu a atenção e o interesse 
do nosso grupo como que instantaneamente. 
Daí a primeira ideia, que foi a de instalar em nossa escola um equipamento 
fotovoltaico, surgiu em questão de minutos. 
Em resumo, nosso objetivo, realizado com sucesso, foi o de construir um 
equipamento autossustentável, funcional e didático, que fosse alimentado por 
energia solar (limpa e de fonte inesgotável). 
O Totem Solar é o fruto de estudos e a materialização de nosso respeito e 
agradecimento à nossa querida Etec Has. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
 
1.3 Justificativa 
 
As questões ambientais estão entre os temas mais relevantes da atualidade. As 
pessoas estão cada vez mais conscientes da necessidade de preservação do meio 
ambiente e dos recursos naturais. 
Há uma busca constante por novas formas de energia limpa em alternativa aos 
combustíveis fósseis. 
A grande incidência solar no território nacional, praticamente o ano todo, sugere a 
preocupação que nosso país deve ter com relação à investimentos e incentivos por 
parte dos governos, para assim ampliar a produção e o consumo de energia solar. 
Atentos a esses fatos nosso grupo decidiu investir na ideia de construir um 
equipamento que pudesse carregar celulares e tablets utilizando a energia solar. 
Surgiu então o projeto Totem Solar, que acreditamos que resultará num benefício 
permanente para a nossa escola, tanto por produzir energia limpa e 
autossustentável, quanto por ser uma forma bem didática para os alunos que irão 
incorporar o Totem Solar em seu cotidiano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
 
2. DESENVOLVIMENTO E METODOS 
 
O método utilizado para o desenvolvimento do projeto Totem Solar foi o 
desenvolvimento por etapas. A primeira etapa foi a realização de pesquisas sobre 
sistemas de energia solar (on - grid / off - grid). 
Em seguida o grupo realizou pesquisas sobre os componentes necessários para a 
instalação de um sistema solar off – grid. 
De posse desses dados passamos a dimensionar a potência da placa, da bateria e 
do controlador de carga, com o auxílio de sites especializados em energia solar. 
Outrossim, efetuamos as pesquisas sobre matérias e métodos para a confecção 
física da estrutura do Totem. 
Sobre a estrutura, cabe destacar que nosso grupo, através de um dos integrantes, 
conseguiu que a mesma fosse totalmente confeccionada nas oficinas da empresa 
Watertec. 
Com a estrutura pronta e liberada para o traslado a própria Waltertec efetuou o 
transporte para a Etec onde foi fixada, possibilitando a montagem da placa e demais 
componentes do Totem. 
A partir da montagem, nosso grupo passou a efetuar os testes práticos onde foi 
notado a necessidade de ajustes, contudo isso levou a finalização satisfatória do 
projeto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
 
2.1 Funcionamento 
 
O projeto Totem Solar é um minissistema/Gerador fotovoltaico isolado (off-Grid), ou 
seja, não ligado à rede elétrica. 
É composto basicamente por: 
• Placa solar fotovoltaica de 90 Watts. 
• Controlador de carga de 10 Amperes, 12/24 Volts; 
• Bateria estacionária de 50 Amperes, 12 Volts; 
• 6 tomadas USB (12 portas USB no total) de 5 Volts, com saídas de 1 e 2,1 
Amperes. 
O Totem Solar é um equipamento cuja estrutura tubular metálica vertical comporta 
todos os dispositivos necessários à produção e fornecimento de energia elétrica 
limpa, renovável e de forma autossustentável para o carregamento de celulares e 
tablets. 
Uma placa solar, suspensa a 2,22 m de altura, com sua face semicondutora voltada 
para o ponto cardeal norte, faz a captação de luz solar e, a partir dos primeiros raios 
solares incidentes, faz a conversão de energia luminosa em energia elétrica em 
corrente contínua. 
Tal energia passa por um controlador de carga e é armazenada numa bateria, a qual 
fornece, através do próprio controlador de carga, 5 Volts nas 6 tomadas USB. 
Havendo duas saídas USB em cada tomada a corrente se divide de forma a fornecer 
1 e 2,1 Amperes ao equipamento do usuário: celular ou tablet. 
 
15 
 
 
2.2 Procedimento de utilização do equipamento 
 
A utilização do equipamento pelo público é de forma bem simples. O totem estará 
localizado em determinado ponto da escola e livre para utilização, nele há 8 plugs 
USB que podem ser utilizados ao mesmo tempo e conta também com um apoio para 
os celulares que forem ser carregados. Logo, é só plugar na tomada e o celular já 
vai carregar. 
 
 
Figura 1- Processo de utlização e manuseio 
 
 
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2.3 Digrama elétrico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.4 Diagrama de blocos 
 
 
 
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2.5 Fluxograma do processo 
 
 
 
 
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2.6 Dados de consumo (W) e Corrente (A) 
 
 
 
 
Ep = Pp (W) / Ap (m²) 
Ep = 90w / 0,61 m² 
Ep = 147,5 W/m² 
Ep = 14,75% 
 
Corrente máxima do Totem: 180W / 12V = 15A 
1000 watts/m² é uma média da quantidade de luz solar que incide na superfície 
terrestre (irradiação solar). 
 
 
20 
 
 
2.7 Componentes e fabricação 
 
A fabricação do projeto foi sem dúvidas uma das etapas mais importantes. Com ela 
conseguimos verificar na realidade como o projeto iria sair do papel e já preparar 
para as etapas futuras visando bem o dimensionamento da estrutura e suas 
medidas. 
O projeto ganhou alguns modelos, uma versão em 2d e uma mais incorporada em 
3d, isso tudo ajudou muito na hora de decidir onde cada componente iria ser 
instalado. 
 
 
 
 
 
Figura 2- Processos de fabricação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
21 
 
 
 
2.7.1 Placa solar 
 
Composta de células solares, feitas de materiais semicondutores (como o silício), 
são chamadas de células fotovoltaicas. 
Quando as partículas de luz, colidem com os átomos desses materiais, acabam 
provocando o deslocamento dos elétrons, gerando uma corrente elétrica, usada para 
carregar a bateria. 
Dentre os vários tipos de placas solares, duas são as mais utilizadas por suas 
vantagens em relação as outras tornando-as mais comuns, que são: policristalina e 
monocristalina. A escolha para o projeto foi a placa de silício, policristalina. 
 
 
Figura 3- Placa solar 
 
 
 
 
22 
 
 
2.7.2 Controlador de carga PWM 
 
Um controlador limita a taxa na qual a corrente elétrica é adicionada ou consumida 
pelas baterias elétricas. Evita sobrecargas e pode proteger contra sobretensões, o 
que pode reduzir o desempenho ou a vida útil da bateria e pode representar um 
risco de segurança. Para tal finalidade, o controlador possui um monitoramento de 
tensão da bateria garantindo que não ocorrasobrecarga ou total descarga de 
energia. 
Contudo, o dispositivo possui algumas funções de extrema importância, com o 
monitoramento a recarga é feita em 3 etapas: carga, absorção e flutuação. Eles 
mantêm o bom funcionamento da bateria. O dispositivo tende a ser prático, mostra o 
nível da bateria por luzes de LED e possui um botão para configurar o tipo de carga 
e bateria. 
 
 
 
 
Figura 4- Controlador de carga 
 
23 
 
 
2.7.3 Bateria estacionária 
 
A bateria escolhida foi a estacionária ou de ciclo profundo, que é construída de 
forma semelhante a automotiva, mas tem um poder maior de descarga. Geralmente 
são feitas com uma grande pureza de chumbo-ácido e suas placas de cobre e zinco 
são maiores. O modelo escolhido é de 50 Amperes. 
 
 
Figura 5- Bateria 
 
 
 
24 
 
 
2.7.4 Tomada USB 
 
No projeto foi incorporado 6 tomadas USB de 5 Volts, com saídas de 1 e 2,1 
Amperes. Onde cada celular através de um cabo será carregado. 
 
 
Figura 6- Tomada USB 
 
 
 
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2.8 Cronograma 
 
 
 
 
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2.9 Orçamento 
 
 
 
 
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3. RESULTADOS OBTIDOS 
 
Com o projeto pronto, verificou-se que o equipamento cumpre eficazmente a recarga 
de celulares. Do ponto de vista geral do grupo, o projeto foi bem executado e está 
apto para o uso cotidiano do público interno da EtecHas. Contudo, de acordo com a 
execução do projeto, conseguimos destacar alguns pontos satisfatórios do projeto 
Totem Solar: 
• Converte satisfatoriamente energia luminosa em energia elétrica; 
• Carrega até 12 dispositivos simultaneamente em suas portas USB; 
• Está dimensionado para suprir a demanda esperada pelos usuários ao longo 
do período letivo; 
• Está dimensionado para o uso contínuo/ininterrupto, com carga máxima 
durante 2 horas; 
Entretanto, o projeto ainda poderia ser melhorado. Tem como possibilidade de 
melhoria a estrutura física do Totem, pode ser feita com material mais leve e 
elaborado de forma a dar mais mobilidade ao transporte, que o tornaria mais versátil 
para o uso em qualquer ambiente exposto à luz solar. 
 
 
 
28 
 
 
4. CONCLUSÃO 
 
Concluímos que ao término desses dois anos de curso, adquirimos muito 
conhecimento, a qual nos possibilitou desenvolver e materializar um projeto de alto 
nível, um equipamento que utiliza energia limpa é autossustentável e didático. 
Tivemos a grande satisfação de deixarmos como legado para a nossa querida 
escola que nos preparou não somente para a realização do nosso projeto de TCC, 
mas principalmente para o mercado de trabalho, como técnicos em eletrotécnica, 
com um enorme leque de opções profissionais. 
 
 
 
 
29 
 
 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS 
 
SOUSA, Cleberton. FRANCO, Tiago. PROJETO E INSTALAÇÃO DE UM SISTEMA 
FOTOVOLTAICO RESIDENCIAL CONECTADO À REDE DE DISTRIBUIÇÃO. 
Curitiba, 2018. Engenharia Elétrica. Universidade federal do Paraná – UFPR – 
CTBA. 
BARBOSA, Alexandre. OLIVEIRA, Junior. GUEDES, Leonardo. LUNARDELI, 
Marcelo. PAULO, Pedro. GUTIER, Rulemberger. VERIFICADOR DE EFICIÊNCIA 
ENERGÉTICA. São Paulo, 2018. Técnico em eletrônica. Etec Horácio Augusto da 
Silveira – EtecHas – SP. 
https://blog.bluesol.com.br/como-funciona-energia-solar-fotovoltaica/ acessado em 
14/08/2019 
https://www.neosolar.com.br/aprenda/saiba-mais/controladores-de-carga acessado 
em 09/09/2019 acessado em 05/09/2019 
https://www.neosolar.com.br/media/pdf/manuais/Freedom_Baterias_Estacionarias_m
anual_tecnico_pt.pdf acessado em 17/09/2019 
https://www.solar-electric.com/lib/wind-sun/Multi-Contact-Specs.pdf acessado em 
16/10/2019 
 
 
 
https://blog.bluesol.com.br/como-funciona-energia-solar-fotovoltaica/
https://www.neosolar.com.br/aprenda/saiba-mais/controladores-de-carga%20acessado%20em%2009/09/2019
https://www.neosolar.com.br/aprenda/saiba-mais/controladores-de-carga%20acessado%20em%2009/09/2019
https://www.neosolar.com.br/media/pdf/manuais/Freedom_Baterias_Estacionarias_manual_tecnico_pt.pdf
https://www.neosolar.com.br/media/pdf/manuais/Freedom_Baterias_Estacionarias_manual_tecnico_pt.pdf
https://www.solar-electric.com/lib/wind-sun/Multi-Contact-Specs.pdf
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6. ANEXOS 
 
6.1 Datasheet da placa solar 
 
 
31 
 
 
 
 
32 
 
 
6.2 Datasheet do controlador de carga 
 
 
 
 
33