APS - DP Planta de Geracao Eolica-convertido

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
ENGENHARIA BÁSICA
G1413G8 - LUIZA TRAUTWEIN DE OLIVEIRA DOMINGUES
Planta de Geração de Energia Eólica Para Carregamento de celular
SÃO PAULO
2020
LUIZA TRAUTWEIN DE OLIVEIRA DOMINGUES RA: G1513G8
Planta de Geração de energia Eólica Para Carregamento de Celular
 (
Atividade Prática Supervisionada Apresentado ao curso de Engenharia Básica Da Universidade Paulista – UNIP
Professor Pedro José Gabriel Ferreira Professora Iara Lima
Professora Thaís Cavalhieri dos Santos Túlio Vivaldino
)
São Paulo
2020
Sumário
Introdução	3
Objetivo	4
Revisão Bibliográfica	4
Energia eólica	4
Tipos de energia eólica	5
Tipos de energia no brasil	5
Energia Hidrelétrica	6
Energia Termoelétrica	6
Energia Nuclear	6
Energia Solar	7
GERADORES	8
RECEPTORES	8
DIODO	9
Diodo. Zenir	9
Diodo emissores de luz	10
Projeto de Montagem	11
Materiais	12
ANEXOS	12
METODOLOGIA	14
CONCLUSÃO	15
Referências Bibliográficas	16
Introdução
Neste trabalho falaremos sobre todos os tipos de geração de energia, com ênfase na energia eólica com os princípios de funcionamento de geradores e receptores, com os tipos de diodos e suas aplicações. Abordamos sobre os funcionamentos das usinas, suas vantagens e desvantagens e seus riscos. Demonstraremos como acontece a aplicação da energia eólica em seu modo efetivo, através de um protótipo de uma planta de geração de energia eólica para carregamento de celular, utilizando um gerador, diodo e uma placa de fenolite onde a montagem desse sistema permite carregar a bateria de um celular com a energia eólica (vento).
 (
10
)
Objetivo
O objetivo deste trabalho em geral é estimular a capacidade da criatividade de aprender a desenvolver, projetar e construir uma placa de geração de energia eólica, capaz de carregar a bateria de um celular de livre escolha, sendo uma energia renovável e limpa, ou seja, ajudando o nosso meio ambiente sendo um recurso inesgotável por ser vento um elemento natural.
Revisão Bibliográfica
Energia eólica
A energia eólica é uma fonte alternativa de energia renovável, ou seja, utiliza recursos renováveis. O vento é um recurso inesgotável, que por sinal a origem do uso do vento como a força motriz das atividades produtivas remota aos tempos antigos e tem se tornando cada vez mais poderosa nas últimas décadas, devido à crescente atenção das pessoas à proteção ambiental, nas operações das usinas eólica é afetada pelo vento constante.
Portanto, sua principal é produzir energia barata e limpa, mas seu funcionamento é altamente dependentes das condições naturais, vale ressaltar que as usinas são classificadas por tipo, sendo que esse tipo de energia ainda é pouco utilizado no mundo. No brasil, as fontes eólicas aumentaram nas últimas duas décadas especialmente no nordeste do pais.
A energia eólica usa o vento para gerar energia mecânica, gerando assim energia elétrica, origem da utilização do vento como motor das atividades produtivas é antiga e vem se fortalecendo nas últimas décadas.
A operação da energia eólica está associada a um conjunto de estruturas de engenharia, com foco em turbinas eólicas, incluindo rotores e geradores, as usinas eólicas são divididas em sistemas isolados, sistemas interligados e sistemas híbridos de acordo com seus tipos.
Uma das principais vantagens da energia eólica é que não emite poluição atmosférica durante seu processo produtivo, por sua vez, as usinas eólicas podem causar poluição sonora grave devido ao ruído gerado pelas turbinas eólicas e ainda ocupa pouco espaço na matriz energética global.
A China é o maior produtor mundial dessa energia, no Brasil, a região Nordeste é o principal polo de produção de energia eólica, com destaque para a Bahia, Rio Grande do Norte e Ceará.
A conversão da energia mecânica gerada pelo vento em energia elétrica é realizada por turbinas eólicas, também conhecidas como turbinas eólicas, esses aparelhos são como um enorme moinho de vento, acionado pela força do vento, a partir da circulação da atmosfera, portanto, a constância do vento, a velocidade e a direção do vento são os principais fatores para a instalação de parques eólicos.
Essas variáveis naturais são responsáveis pelo funcionamento normal das turbinas eólicas, melhorando assim a eficiência da geração de energia. Portanto, as turbinas eólicas devem ser construídas com base no estudo da circulação atmosférica em um determinado local, voltado para a direção do vento, a fim de captar mais desse recurso do ambiente natural.
Uma usina eólica é construída usando um conjunto de turbinas eólicas que determinam a capacidade total produzida por uma unidade de energia com base no número absoluto de turbinas eólicas existentes. As turbinas eólicas consistem em dois equipamentos principais, incluindo:
· O rotor, o cata-vento, é a estrutura responsável por captar o vento e convertê- lo em energia mecânica;
· Gerador, que converte a energia mecânica gerada pelo cata-vento em energia elétrica.
Tipos de energia eólica
As usinas eólicas são divididas de acordo com o tipo de geração de energia e uso social
· Sistemas isolados: são considerados pequenos devido à sua cobertura geográfica limitada e são usados principalmente para abastecer pequenos locais onde geralmente não há outras alternativas de energia.
· Sistemas interligados: São sistemas de médio e grande porte, ou seja, possuem um elevado número absoluto de aero geradores. Esses sistemas são usados para gerar grandes quantidades de energia para fornecer energia a mais consumidores.
· Sistema híbrido: construído pela coordenação entre duas ou mais fontes de energia. Um exemplo típico é uma fábrica composta por aero geradores e painéis fotovoltaicos, que geram energia eólica e solar na mesma unidade. Esses sistemas também são usados para fornecer mais usuários.
Tipos de energia no brasil
As principais energias do pais são hidrelétrica, termoelétrica, eólica, nuclear e solar.
Energia Hidrelétrica
Uma das mais utilizadas é a geração de energia a partir das usinas hidrelétricas que tem mais de 64% da matriz energética nacional.
Essas usinas utilizam a força da água para produzir a energia elétrica e para que isso aconteça, tem várias barragens em rios com o objetivo de segurar a agua e assim formar um reservatório, igual ao um lago. Essa água, que fica represada, é captada e conduzida por meio de tubulações até uma edificação chamada de casa de força, onde ficam as turbinas e geradores que vão transformar a pressão da água da barragem em movimento e esse movimento em energia elétrica.
Porém, essas grandes usinas, tem forma muito negativa para o nosso meio ambiente, portanto tempos as consequências desta energia como alagamentos, dos desmatamentos realizados para a construções e as mudanças nos rios.
Porem vale ressaltar que também existem pequenas usinas hidrelétricas que geram menos impacto no meio ambiente, além de terem menos custos e altamente lucrativos
Energia Termoelétrica
As usinas termelétricas são responsáveis por cerca de 27% da energia elétrica gerada no país, elas funcionam por meio do aquecimento de água com combustíveis fósseis como carvão, gás natural ou derivados de petróleo.
E como funciona esse processo? O aquecimento da água produz vapor, que com o fluxo é conduzido por tubulações até as turbinas fazendo com que elas girem, assim as turbinas são conectadas a geradores que produzem um campo eletromagnético produzindo energia elétrica.
A energia produzida por termelétricas não é renovável, assim as usinas são compostas por finitos combustíveis fósseis, sendo assim essas usinas tem um gigante impacto ambiental, já que na queima de combustíveis se tem muita fumaça.
Energia Nuclear
A energia das usinas nucleares corresponde a cerca de 1% da matriz energética nacional, elas utilizam elementos radioativos, principalmente o urânio, para gerar energia.
O nome nuclear sai desse processo de geração, o núcleo do átomo de urânio se desfaz, liberando uma quantiade energia térmica (calor)
O calor liberado é utilizado para aquecer e transformar água em vapor. O vapor é levado por tubulações e promove o movimento de turbinas que, por sua vez, movem um gerador de eletricidade.
Em comparativo a uma pesquisa feita pela revista ícone energia informa que a capacidade produtiva de uma usina para cada libra de carvão (453,59g) é possível gerar 1kWh de energia elétrica em uma usina termelétrica, enquanto que 1 libra de urânio produz 3 milhões de kWh de energia elétrica em uma usina nuclear.
E o brasil está em sexto lugar com uma da quantidade de reservas de urânio, essas usinas são pouco exploradas, porque seus riscos ambientais são extremamente altos, soltando também toneladas de lixo que permanecem radioativos por muito tempo que vive circulando com o meio ambiente e a população que vive perto do estabelecimento.
No nosso pais tem duas usinas nucleares funcionando e uma em construção, no rio de janeiro na cidade de Angra dos Reis na Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto (CNAAA) e a capacidade produtiva dessas três usinas completamente juntas terá mais ou menos 3395 MW.
Energia Solar
A energia solar tem estimativa de ser a quinta maior energia no Brasil, que atualmente ela representa cerca de 0,1% da matriz energética nacional. É uma energia renovável e limpa já que o sol é um recurso que nunca irá se esgotar.
Essa geração de energia, pode ser chamada de fotovoltaica, acontece que por meio da luz do sol que transforma essa luz em energia elétrica, utilizando painéis fotovoltaicos ou um sistema hipotérmico.
Esse sistema utiliza aqueles painéis solares simples, que achamos nos mercados e por meio deles a irradiação solar é convertida diretamente em energia elétrica, e no outro sistema hipotérmico, a energia do sol é convertida primeiro em energia térmica (calor) e em seguida em energia elétrica.
O custo de investimento em energia solar pode ser ainda considerado alto algumas vezes, porém, com incentivos e os avanços tecnológicos, vem diminuindo.
 	GERADORES
Os geradores convertem certos tipos de energia (gravidade, energia cinética, química, etc.) em energia elétrica. O gerador está equipado com toda e qualquer usina (hidrelétrica, térmica, nuclear, eólica, solar, etc.).
A tensão entre os pontos do gerador é como a força eletromotriz (f.e.m), representada pela letra grega épsilon (ε ou E).
Na prática, podemos entender que f.e.m é a energia total dos elétrons dentro do gerador. Se não houver perda de energia eletrônica durante a movimentação interna do gerador, o gerador é o ideal. Consideramos a resistência interna do gerador igual a zero (r = 0).
A energia efetiva por unidade de carga será o que conhecemos ddp (U). Em um gerador real, U é sempre menor que ε.
 	(imagem – oul.org.br)
 	RECEPTORES
O receptor é um dispositivo que realiza o processo reverso do gerador, ou seja, converte a energia elétrica em outro tipo de energia (energia cinética).
O receptor recebe energia elétrica do circuito e a carga se move do potencial mais alto (positivo) para o potencial mais baixo (negativo).
A energia depositada por essas cargas é convertida em energia cinética, que é representada por uma constante de proporcionalidade, que é a força eletromotriz de retorno (f.c.e.m) ε` do receptor. Devido à resistência interna (r`), a energia restante depositada será convertida em calor, dissipando parte da energia elétrica.
 	(Imagem – oul.org.br)
 	DIODO
 (
Um diodo é um dispositivo eletrônico geralmente feito de silício ou germânio.
)
Quando seus terminais são polarizados diretamente, ele permite que a corrente passe apenas em uma direção.
 (
Os terminais do diodo são o ânodo e o cátodo. Na polarização positiva, o ânodo
)
deve ser conectado ao polo positivo da fonte de tensão e o cátodo deve ser conectado ao polo negativo da fonte de tensão.
 (
Há uma marca no corpo do diodo para determinar qual terminal é o cátodo para
)
evitar conexão incorreta ao circuito.
 (
Os diodos são usados em vários dispositivos eletrônicos para retificar circuitos
)
e converter a corrente alternada da rede em corrente contínua.
 (
Para outras aplicações, outros tipos de diodos foram desenvolvidos, cada um
)
com suas características próprias.
Tipo de diodo
 (
Alguns
 
diodos
 
podem
 
executar
 
funções
 
como
 
alteração
 
de
 
capacitância
 
em
)
função da voltagem, regulação de voltagem, emissão de luz e outras funções específicas.
 (
A seguir, discutiremos alguns tipos de diodos, suas características construtivas
)
e operacionais.
Diodo. Zenir
 (
O diodo Zenir é um tipo de diodo que trabalha com polarização reversa, ou seja,
)
o terminal catódico fica no ânodo da fonte e o terminal anódino está no catodo da fonte. Este tipo de polarização permite que os diodos Zenir sejam usados em circuitos reguladores de tensão onde apenas determinados valores de tensão podem deixar o circuito.
Diodo emissores de luz
Diodos emissores de luz, chamados LEDs ou fotodiodos, existem em quase todos os dispositivos eletrônicos. A junção PN do LED emite luz sob a ação da corrente. Há também a situação oposta, ou seja, sob a ação da luz, a junção PN pode gerar corrente. A camada P deste diodo é muito fina e sua espessura está relacionada ao comprimento de onda de emissão.
Diodos Schottky
Os diodos Schottky são feitos de metal em vez de diodos semicondutores e germânio. Isso torna esse tipo de diodo um elemento de baixa capacitância com comutação mais rápida.
A tensão nos diodos Schottky é menor do que nos diodos comuns, mas a corrente reversa é maior, o que pode dificultar seu uso em alguns circuitos.
Projeto de Montagem
Na montagem começamos pela demarcação da placa de fenolite com a caneta (Permanente), com os desenhos dos contatos positivos e negativos, espaçamento para o diodo, a aplicação da placa com o banho de percloreto de ferro (diluído), mexendo para desmarcar as linhas dos contatos e colocando o nome e RA, conforme o projeto, após da lavagem e a limpeza da placa (com agua e álcool), comecei a fazer a construção da base de suporte para o motor e hélice, fazendo os furos com a broca e parafusadeira para a fixação da placa de fenolite , parafusando a torre para o motor, em seguida com a preparação, distribuição e soldagem dos componentes (diodo, terminais bananas e terminal USB), depois a fixação da placa de fenolite na base de madeira (MDF) já soldada com os componentes e por último a fixação do motor, hélice e emendas dos cabos de contatos.
Materiais
	2 terminais banana
	R$ 2,00
	
	1 placa fenolite
	R$ 26,50
	
	1 tubo de solda
	R$ 10,39
	
	1 frasco de percloreto
	R$ 25,00
	
	1 caneta permanente
	R$ 6,90
	
	1m de cabo 0,50mm(vermelho)
	R$ 5,00
	
	1 madeira (MDF) 20x20
	R$ 29,72
	
	1 madeira (MDF) 30x30
	R$ 36,72
	TOTAL: R$ 142,23
ANEXOS
	
METODOLOGIA
Estudo de natureza exploratória, por meio de pesquisa em dissertações e guias, para que seja feita a montagem do protótipo e assim chegarmos aos resultados obtidos.
CONCLUSÃO
Pode-se concluir que a energia eólica é um recurso, embora produza energia totalmente limpa, raramente é utilizada, principalmente no Brasil, devendo ser explorada, pois quanto mais energia usamos, mais grave a poluição ambiental. Na realização do protótipo houve algumas para soldar os componentes e chegar na medição dos pontos acima de 6V.
Por fim, concluímos que obtivemos bons resultados de pesquisa e do protótipo proposto, podemos extrair o máximo de informação, conhecimento e aprendizagem possível.
Referências Bibliográficas
Quais são as principais fontes de energia usadas no Brasil? Disponível em:
<https://iconeenergia.com.br/fontes-de-energia-usadas-no-brasil/>. Acesso em: 17 nov. 2021.
Entenda como é o setor de energia eólica no Brasil. Disponível em:
<https://guiadoestudante.abril.com.br/atualidades/entenda-como-e-o-setor-de- energia-eolica-no- brasil/#:~:text=Desde%20a%20instala%C3%A7%C3%A3o%20das%20primeiras>.Aces so em:14 nov. 2021.
Como avança a energia eólica no Brasil. Disponível em:
<https://www.biomassabioenergia.com.br/imprensa/como-avanca--a-energia-eolica-no-brasil/20200723-081850-a416>. Acesso em: 15 nov. 2021.
Resumo de Física - Geradores e receptores. Disponível em:
<https://blog.professorbrunofernandes.com.br/resumo-de-fisica-geradores-e- receptores/>. Acesso em: 15 nov. 2021.
Resistores, geradores e receptores - Mundo Educação. Disponível em:
<https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/resistores-geradores- receptores.htm>.Aceso em: 14 nov.2021.
COMERCIAL, M. Diodo, aprenda sobre os diferentes tipos e suas aplicações. Disponível em: <https://blog.multcomercial.com.br/diodo-aprenda-sobre- diferentes-tipos-aplicacoes/>. Acesso em: 16 nov. 2021.
Você sabe como os parques eólicos onshore funcionam? Disponível em:
<https://www.iberdrola.com/meio-ambiente/como-funcionam-parques-eolicos- onshore#:~:text=%23energia%20e%C3%B3lica%20%23energias%20renov%C3%A1ve is%20%23projetos%20Iberdrola%20A%20energia>. Acesso em: 16 nov. 2021.
Você sabe como as usinas funcionam? Disponível em:
<https://www.iberdrola.com/meio-ambiente/como-funcionam-parques-eolicos- onshore#:~:text=%23energia%20e%C3%B3lica%20%23energias%20renov%C3%A1ve is%20%23projetos%20Iberdrola%20A%20energia>.Acesso em: 17 nov. 2021.
Tipos de diodos e suas características! - Mundo da Elétrica. Disponível em:
<https://www.mundodaeletrica.com.br/tipos-de-diodos-suas-caracteristicas/>. Acesso em: 17 nov. 2021.