Atividade Contextualizada_Turbina Eólica Caseira

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ATIVIDADE CONTEXTUALIZADA – ELETRICIDADE E 
MAGNETISMO 
Heguiberto Yssao Haru 
47023548 
Engenharia de Produção 
 
1ª Parte – Estimativa de gastos com base no consumo de energia em casa. 
 
Tabela 1: Gastos de energia na minha Residência 
Valores referente ao consumo no Estado de Minas Gerais / MG
Aparelho Qtde Potência(w) Horas/Dia Dias Energia (Wh) Energia(Kwh) Custo
Geladeira 1 190 7 30 39900 39,9 26,06R$ 
Chuveiro 2 5.500 0,1 30 16500 16,5 10,78R$ 
Ventilador 2 100 4 30 12000 12 7,84R$ 
Ar Condinado 1 1085 6 30 195300 195,3 127,56R$ 
Carregador Celular 3 10 3 30 900 0,9 0,59R$ 
Notebook 1 90 3 30 8100 8,1 5,29R$ 
Ferro de Passar 1 1000 0,3 4 1200 1,2 0,78R$ 
Lâmpadas Led 20w 11 20 5 30 3000 3 1,96R$ 
Liquidificador 1 700 0,1 30 2100 2,1 1,37R$ 
Máquina De lavar 1 500 1,3 1 650 0,65 0,42R$ 
Televisão 1 200 3 30 18000 18 11,76R$ 
Umidificador 1 25 6 30 4500 4,5 2,94R$ 
Total 197,34R$ 
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Gráf ico 1 – Gráf ico por custo de aparelho 
 
Vejamos um exemplo do cálculo de consumo referente a tabela: 
 
Ar-Condicionado E=Px∆t 
Potência 1085 ∆t = 600 
Horas/dia 6h E=1085x6==> 6510 Wh em 1 dia 
Dias 30 Consumo em 30 dias 
Valor Kwh R$ 0,65313 6510x30 = 195300 wh ou 195,3Kwh 
 
Comparar essa estimativa de gasto com a conta de Luz real de casa (CEMIG). 
 
Figura 1: Descrição dos valores da Conta de luz da minha Residência 
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Figura 2: Histórico do Consumo da minha Residência 
 
* A diferença pode ser com relação a potência dos equipamentos com relação 
ao consumo, tentei ser o mais próximo da realidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2ª Parte – Relação dos materiais que seriam usados para construir uma 
turbina eólica caseira. 
 
 
Figura 3: Infográf ico de uma Torre Eólica 
 
 
 
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Materiais da torre da turbina eólica tipo SAVONIUS, será utilizado 
 
1. Tambor de 200 Litros partido ao meio; 
2. Kit 2 Mancal Pedestal P204 C/ Rolamento 20mm + Eixo 25cm; 
3. Cantoneira 1 1/2 x 1/8 polegada, barra de 6 metros; 
4. Parafuso sextavado rosca total 3/8" x 1"; 
5. Arruela Lisa 3/8; 
6. Porca 3/8; 
7. Eletrodo Revestido Spark 6013 2,5mm. 
 
 
Figura 4: Modelo de Turbina Eólica Savonius Figura 5: Tambores cortados 
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Figura 6: Pedestal – Suporte para f ixação da Turbina Eólica 
 
Materiais do rotor da turbina eólica tipo SAVONIUS, será utilizado um 
gerador com as seguintes especificações. 
 
Gerador de ímã permanente 
Modelo: NE-400 Potência nominal: 
400W Tensão nominal: 24 v 
Velocidade nominal: 950 rpm 
Frequência nominal: 50 Hz 
Método de lubrificação: Adicionar graxa lubrificante 
Temperatura operacional: -40 80 
Diâmetro do Gerador: Aproximadamente 150mm / 5,9 pol. 
 
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Figura 7: Ilustração do Gerador e suas especif icações 
 
Figura 8: Diagrama do projeto 
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Figura 9: Ilustração da Bateria Figura 10: Ilustração do Inversor de Potência 
 
 
Tabela 2: Precif icação dos materiais utilizados para Turbina Eólica Caseira 
 
3ª Parte – Apresentar uma avaliação da viabilidade do projeto com relação 
ao consumo apresentado sobre a geração produzida da Turbina Eólica 
Caseira. 
 
Para produzir energia elétrica é necessário um gerador eólico. A utilização pode 
variar, um gerador pode estar desligado da rede elétrica e ter um circuito 
independente suportado por baterias ou estar ligado diretamente à rede 
elétrica injetando o sinal na rede. O primeiro caso, necessita de baterias que 
acumulem a carga, existe uma utilização autónoma. O segundo caso, necessita 
de um inversor aprovado pelo distribuidor e, nesse caso, o distribuidor pode até 
comprar essa energia. 
Item Dexcrição das Peças Unidade Qtde Valor ≈ Total ≈
1 Tambor de 200 L Litros 1 165,00R$ 165,00R$ 
2 Kit 2 Mancal Pedestal c/ Rolamento 20 mm + Eixo 25cm Un 1 127,70R$ 127,70R$ 
3 Cantoneira 1 1/2 x 1/8 polegada, barra de 6m Un 2 25,17R$ 50,34R$ 
4 Parafusos sextavado rosca rotal 3/8" x 1" Un 20 1,43R$ 28,60R$ 
5 Arruela Lisa 3/8 Un 20 0,35R$ 7,00R$ 
6 Porca 3/8 Un 20 0,26R$ 5,20R$ 
7 Eletrodo Revestido Spark 6013 2,5 mm Un 12 0,90R$ 10,80R$ 
8 Inversor 1000w onda Senoidal Un 1 1.425,19R$ 1.425,19R$ 
9 Bateria 70 Amperes Un 2 350,00R$ 700,00R$ 
10 Cabo Eletrico 4mm Metro 20 5,60R$ 112,00R$ 
11 Alternador Sincrono Trifásico Un 1 746,29R$ 746,29R$ 
3.378,12R$ 
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Existe um outro tipo de utilização, um gerador autónomo que distribuí enquanto 
as baterias tiverem carga e, no caso de não existir carga suficiente, o sistema 
comuta automaticamente para a rede elétrica de distribuição. 
A maioria das pessoas têm a noção que vivem em locais ventosos, no entanto a 
maior parte das áreas residências não são adequadas para a produção de 
energia a partir do vento. As árvores e os edifícios diminuem a velocidade do 
vento, criam zonas de turbulência que podem ser destrutivas. É fundamental que 
a zona de incidência se encontre desobstruída. Verifique os mapas de 
velocidades do vento. 
link dos mapas de Velocidade – https://www.electronica-
pt.com/velocidade-vento. 
Os locais abertos ou zonas junto ao litoral podem ser apropriados para colocar 
as turbinas. Uma torre alta pode ser útil e aumentar a rentabilidade da instalação, 
não esquecer que a turbina pode ter alguns efeitos nas áreas circundantes, os 
seus vizinhos podem não partilhar o seu entusiasmo, mas pode partilhar com 
eles a energia produzida e o trabalho de colocação, certamente os resultados 
vão ser diferentes. 
As zonas de turbulência devem ser evitadas para instalar qualquer tipo de turbina 
eólica. 
 
A altura da turbina é importante? 
Quanto mais alto melhor, a potência do vento em função da altura varia nas 
seguintes proporções: 
 
 
V0-Velocidade em m/s à altura de referência h 0 do solo 
α-Coeficiente característico do local; entre 0,1 e 0,4 
 
https://www.electronica-pt.com/velocidade-vento
https://www.electronica-pt.com/velocidade-vento
https://www.electronica-pt.com/velocidade-vento
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Cada local pode ter um fator diferente, baseando-nos num fator de 0,1 podemos 
criar um gráfico aproximado. 
 
 
Gráf ico 2: Ilustração Gráf ica Altura x Potência 
 
Produção de energia 
 
Para calcular a energia gerada pela turbina eólica caseira, é necessário conhecer 
a velocidade média do vento no local onde ela será instalada e a eficiência da 
turbina. 
 
Considerando Que A Área Do Rotor É Calculada Por: 
A = (π*r2) 
 
P =0,5p (π*r2) v3 
 
Onde: 
 
P = Potência disponível no vento (Watt- W); 
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ρ = densidade do ar (em kg/m³); 
A = área varrida pelas pás da turbina (em m²); 
V = velocidade do vento (em m/s) – Governador Valadares (média 6m/s); 
 
 
Figura 11: Ilustração do diâmetro do Rotor 
 
Considerando o diâmetro de um tambor (57cm) de uma ponta a outra em sua 
curvatura, determinei o seu diâmetro de 1,14 m, instalada em um local com 
ventos de velocidade média de 6 m/s e funcionando durante 24 horas por dia: 
 
Energia Diária = 0,5 x 1,25 x (1,14² x 3,1416) x 6³ 
 
Resolvemos a potência da velocidade do vento elevada ao cubo: 
(6 m/s) ³ = 216 m³/s³ 
 
Energia (W) = 0,5 x 1,25 x (1,14² x 3,1416) x 216 
Energia Diária = 551.181 W 
 
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E (kWh) = P (W) x Tempo(h) / 1000 
Energia Diária = 551.181 x 24 / 1000 = 13,22 kwh 
 
Portanto, a geração de energia elétrica da turbina eólica seria de 
aproximadamente 13,22 kWh em um período de 24 horas, antes de aplicar a 
eficiência da turbina. É importante lembrar que o resultado pode variar de acordo 
com as condições climáticas e outros fatores externos. 
 
A potência disponível no vento se incrementa cubicamente com o incremento da 
velocidade do vento. 
A potência utilizável é calculada aplicando o limite de Betz: 
 
P utilizável = 0,593 * P 
 
PARA 6 m/s TEMOS: 
P utilizável = 0,593*551.181 = 326.850 W ou 326,8Kw 
 
 
Tabela 3: Potencia disponível x coef iciente x Potência gerada pela Turbina 
 
 
 
 
 
 
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Conclusão: 
 
A resposta para a pergunta depende de vários fatores, como a potência da 
turbina eólica, as condições de vento na área em que a casa está localizada e a 
quantidade de energia elétrica que a casa consome diariamente. No entanto, é 
importante lembrar que a produção de energia elétrica das turbinas eólicas 
depende diretamente da velocidade do vento. Portanto, se a área em que a casa 
está localizada não tiver ventos consistentes e fortes, a turbina eólica pode não 
ser capaz de gerar energia suficiente para atender as necessidades da casa. 
 
Em resumo, uma turbina eólica caseira pode ser uma opção viável para fornecer 
energia elétrica para uma casa, mas é importante avaliar as condições de vento 
na área e o consumo de energia da casa antes de investir nessa opção. 
 
 
Figura 12: Tela do Aplicativo de gerenciamento da energia solar da minha residência 
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Segue as imagens do meu Aplicativo que gerência a minha geração de energia 
solar, onde tenho 10 placas de 35w, em média estão me gerando 430kWh/mês 
ou 16,33 kWh/dia. 
Se compararmos no projeto de energia solar já instalado na minha residência, o 
projeto referente a turbina eólica caseira é mais do que suficiente para atender 
o consumo mensal da minha residência, os resultados dos cálculos já mostram 
mais do que suficiente para o atendimento mensal. 
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Referência: 
 
• PT, Eletrônica. Energia Eólica. Disponível em: https://www.electronica-pt.com/energia-
eolica . Acesso em: 30 mar. 2023. 
• HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física - Eletromagnetismo. 
10. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2016. v. 3. 
• BARUM, A. Eletricidade e magnetismo. Rio Grande do Sul: Ministério da Educação, 
2019. Disponível em: https://wp.ufpel.edu.br/engenhariageologica/files/2019/03/LIVRO-
DE-ELETRICIDADE-E-MAGNETISMO-LIVRO-1.pdf. Acesso em: 31 mar. 2023. 
• TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros. 6 ed. Rio de Janeiro: 
Livros Técnicos e Científicos, 2016. 
• YOUNG, H. D.; FREEDMAN, R. A. Física III Eletromagnetismo. 12. ed. São Paulo: 
Pearson Education do Brasil, 2009. 
• TIPLER, P. A.; MOSCA, G. Física para cientistas e engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: 
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• SIRIUS, o maior e mais complexo laboratório brasileiro. Postado por Pesquisa Fapesp. 
(13 min. 34 s.). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=lbxOSSUkgv0&. 
Acesso em: 31 mar. 2023. 
https://www.electronica-pt.com/energia-eolica
https://www.electronica-pt.com/energia-eolica
https://wp.ufpel.edu.br/engenhariageologica/files/2019/03/LIVRO-DE-ELETRICIDADE-E-MAGNETISMO-LIVRO-1.pdf
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https://www.youtube.com/watch?v=lbxOSSUkgv0&