Trabalho PI-B 2 Entrega

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS 
Departamento de Engenharia 
 
 
 
 
 
 
 
 
Projeto Integrador I-B 
 
 
CAIO FERNANDO CAMPOS 
DANIEL YUSUKE KANASHIRO 
GUILHERME SILVA MENDES 
LUCAS JORDÃO P. DO NASCIMENTO 
SABRINA RODRIGUES ALMEIDA 
THIAGO GONÇALVES SANTOS 
THIAGO DE BARROS OLIVEIRA 
VITOR PAULO DE ARAÚJO 
 
 
 
 
 
 
 
 
Goiânia 
2022 
 
Sistema fotovoltaico 
 
A energia solar é uma fonte energética limpa e sustentável com um potencial 
enorme a ser explorado no Brasil, que, inclusive, seu potencial solar energético é muito 
maior que países que são tidos como pioneiros e líderes do desenvolvimento, uso, 
geração e disseminação desta matriz energética. O Brasil é um terreiro essencial para 
a geração de energia vindo do método fotovoltaico pois, na maior parte do ano o Brasil 
recebe doses enormes de radiação solar em relação a outros países. Segundo o Atlas 
Brasileiro de Energia Solar, o recebemos diariamente mais de 4 Wh/m² de energia em 
forma de luz capaz de ser transformada em energia elétrica. 
O efeito fotovoltaico é um fenômeno físico proveniente da transformação da 
energia contida na radiação da luz (basicamente se trata da energia solar). O processo 
é gerado em alguns materiais semicondutores que absorvem a energia que carregam 
os fótons da luz e as transformam em eletricidade. Com a energia elétrica feita ela é 
capaz de realizar trabalho. 
O objetivo deste trabalho é demonstrar o uso 
de placas fotovoltaicas para captação e geração de 
energia elétrica suficiente para fazer funcionar um 
motor elétrico onde este bombeará água de um 
recipiente para outro. 
Para isto, utilizamos três placas fotovoltaicas 
de 5.5V e 240ma modelo AK 147X90 (Figura 1). A 
Figura 1 é um exemplar do fabricante da placa. 
As células fotovoltaicas para gerarem mais 
energia são agrupadas em serie ou paralelas uma 
as outras para produzir uma tensão/corrente de 
energia suficiente para suprir as necessidades 
energéticas do local de onde forem instaladas. 
Abaixo, segue tabela com a relação das placas e os custos desembolsados para 
realizar a compra das placas. 
Material Custo Unitário Frete Quantidade Total 
Placa fotovoltaica AK 147X90 R$ 32,30 R$ 26,60 3 
 R$ 
123,50 
Tabela 1- Materiais e custos 
As três placas fotovoltaicas 
foram ligadas em paralelo, isto é, a 
energia delas parte de um ponto em 
comum. Os terminais positivos das 
placas são ligados um no outro e os 
negativos também, mantendo a 
voltagem e somando a amperagem. 
 
 
 
Figura 1 - Placa Fotovoltaica 
Figura 2 - Placas fotovoltaicas ligadas em paralelo 
Bomba d’água 
 
 Uma bomba hidráulica é um dispositivo que possui a finalidade de escoar 
líquidos por meio de energia potencial e cinética, este movimento é chamado de energia 
hidráulica. O trabalho que a bomba exerce é iniciado por uma máquina motriz, um motor, 
geralmente elétrico. 
 O funcionamento de uma 
bomba basicamente se dá por: 
ação do motor elétrico mover 
circularmente hélices dentro de 
um espaço confinado e este 
movimento giratório gera um 
vácuo parcial na entrada da 
bomba (local onde o liquido 
entra). Neste momento onde o 
vácuo é formado a pressão 
atmosférica força o liquido a 
entrar no espaço confinado e 
ser expulso na saída após 
completar toda a volta dentro 
do sistema da bomba. A Figura 2 representa esquematicamente como a bomba d’agua 
funciona e serve também de modelo para o sistema construído pelo grupo de modo bem 
fidedigno. 
Foi utilizado um micromotor com tensão nominal de 
5V e rotação máxima de 6000rpm, alimentado pelas 
placas fotovoltaicas. Nominalmente o motor necessita de 
130mA e apresenta uma potência de 0,35W com 
rendimento de 55%. Teoricamente uma placa em pleno 
funcionamento seria capaz de suprir a energia para o 
funcionamento do motor. 
 
Na tabela 2, abaixo, mostra os custos envolvendo a compra e confecção do 
motor elétrico para montagem de um similar da bomba d’água. 
Material Custo Unitário Frete Quantidade Total 
AK 080/06ML05S600S R$ 24,20 R$ 13,30 1 R$ 37,50 
Tabela 2 - Custos com motor elétrico 
 
Na figura 4 é demonstrado como ficou o motor 
com as tampas de garrafa acopladas, fixadas com cola 
quente sobre a superfície do motor. Para simular a 
encanação foi utilizado tubo/mangueira transparente, 
por ser flexível facilitou os testes do sistema. Cabe 
ressaltar aqui a atenção e o cuidado necessários para 
se conseguir vedar as emendas para evitar entrada de 
ar que inviabiliza o funcionamento do sistema. 
Figura 2 - Esquema de uma bomba d'agua 
Figura 4 - Micro motor DC 
AK080/06ML05S6000S 
Figura 5 - Bomba d´água 
Ensaios 
 
Foram realizados ensaios em laboratório e a céu aberto para averiguar a 
tensão que as placas fotovoltaicas conseguiam atingir e se o motor empregado 
iria funcionar. Em teste controlado com o auxílio de um multímetro num ambiente 
com luz artificial cada uma das placas gerou uma tensão de aproximadamente 
6V. 
Após os testes em ambiente 
controlado, foram ensaiados também 
em ambiente externo e com luz do sol. 
Neste ensaio ao ar livre, o multímetro 
também registrou uma tensão de 6V 
nas placas fotovoltaicas. 
 Mesmo com a voltagem sendo 
atendida, a corrente não foi suficiente 
para girar o motor com carga aplicada 
e foi necessário ligar as placas em 
paralelo para obter maior amperagem. 
 
No motor elétrico foi acoplado 
por meio de cola e tubos de plástico um mecanismo que simula uma bomba 
d’agua. O esquema da figura 5 representa o sistema montado pelo grupo onde: 
o ponto A é o recipiente onde a água é captada (fundo da garrafa) e o ponto B é 
onde a água é escoada (parte superior da garrafa). O ponto B em nosso sistema 
estava 21cm acima do ponto A, ou seja, um desnível de 21cm. O teste no sistema 
montado teve o objetivo de escoar 5ml de água num aclive de 21cm, os 
resultados estão na Tabela 1. Obteve-se uma média de 2,85ml/s de vazão. 
Tempo (s) Volume (ml) Vazão (ml/s) 
 1,59 5 3,14 
 1,72 5 2,91 
 1,78 5 2,81 
 1,77 5 2,82 
 1,71 5 2,92 
Tabela 3 - Dados da vazão do sistema 
Figura 6 - Teste ao ar livre com o multímetro 
Figura 7 - Sistema de bombeamento hidráulico 
Figura 8 - Sistema fotovoltaico e de bombeamento 
Discussão e resultados 
 
Nominalmente as placas fotovoltaicas geram, em pleno funcionamento, uma 
corrente de 240mA e uma voltagem de até 6 volts. Esta voltagem foi verificada e atingida 
facilmente, mesmo com pouca luz. Quanto à corrente não podemos dizer o mesmo pois 
mesmo ligando 3 placas em paralelo não conseguimos a corrente necessária para fazer 
funcionar o sistema. 
O micromotor tem uma corrente nominal de 130mA 
mas o que se observou na prática, para o correto 
funcionamento do sistema, ele teve uma demanda de 
458mA, conforme consta na figura 7. Essa medição foi 
feita em laboratório, com o auxílio de uma bateria 
estacionária, a fim de investigar o não funcionamento do 
motor no sistema fotovoltaico, mesmo tendo 3 placas 
acopladas em paralelo. 
Como cada placa pode fornecer até 240mA, era de 
se esperar que 3 delas em paralelo seriam suficientes para 
girar o sistema diretamente, sem o auxílio de bateria ou 
controladores de carga. 
Não obtivemos 
sucesso nessa ligação, 
mesmo com os valores 
nominais em teoria 
sendo suficientes pois somadas as correntes teríamos 
720mA e o motor nominalmente precisaria de 130mA, 
como pode ser observado na figura o, com recorte do 
datasheet fornecido pela fabricante. 
Quando fizemos o teste com o motor 
alimentado pelo sistema fotovoltaico de 3 placas em 
paralelo e o motor sem carga, obtivemos sucesso no 
quesito giro do motor, porém quando se adiciona carga 
no eixo do motor, ou seja, quando é adicionado água 
no sistema, a alimentação fotovoltaicanão foi 
suficiente para fazer o sistema funcionar, nem mesmo para iniciar o giro do motor. 
Deste modo, optamos por uma solução com a utilização de bateria, onde as 
placas solares alimentam a bateria e está por sua vez alimenta o motor. Esta foi a opção 
encontrada para proporcionar o correto funcionamento do sistema e assim ficou 
configurado o nosso produto final apresentado neste projeto: 3 minimódulos solares de 
6v cada, ligados em paralelo, alimentam uma bateria de 6v e 1,3A e esta então propicia 
energia suficiente para o motor, fazendo o sistema funcionar com êxito. 
 
Figura 9 - Multímetro 
Figura 10 - Especificação técnica do 
micromotor