APS Transformação de Energia Térmica para Elétrica!

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UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP 
CONVERSÃO DE ENERGIA TÉRMICA EM ENERGIA ELÉTRICA
MANAUS – AM
2016 
UNIVERSIDADE PAULISTA – UNIP
CONVERSÃO DE ENERGIA TÉRMICA EM ENERGIA ELÉTRICA
Arlindo Antônio Lima de Medeiros – RA: C1573F-7, Desenho técnico;
Endrew Thiago Ramos de Oliveira – RA: C15682-5, Prática do projeto;
Anderson Viana de Souza – RA: C1556D-0, Prática do projeto;
Iago Rodrigues Silva – RA: C17041-0, Trabalho escrito;
Juan Carlos de Araujo Gadelha – RA: C1188I-2, Prática do projeto;
Karim Matos da Silva – RA: C147GB-4, Trabalho escrito;
Patrick Duarte Pimentel de Oliveira – RA: C08663-0, Prática do projeto;
Eduardo Lobato Consentine de Menezes – RA: C124HB-1, Trabalho escrito;
Renato Nelson Farias C.F – RA: C21029-3, Trabalho escrito;
Ewerson Cruz Pereira – RA: C156HH-0, Prática do projeto. 
Manaus – AM 
2016
Sumário
Objetivo do trabalho....................................................................4
Pesquisa sobre o tema...............................................................5
Descrição e desenvolvimento do projeto....................................8
 Conclusão.................................................................................12
 Comentários e sugestões...........................................................13
Desenho.....................................................................................14
Orçamento...................................................................................17
Bibliografia..................................................................................18
Objetivo
Esse trabalho tem como objetivo demonstrar que a combustão pode elevar a temperatura da água e em seguida o vapor em alta pressão pode realizar processos de conversão de energia térmica em energia elétrica, descrevendo como uma caldeira de combustão interna gera pressão o suficiente para girar uma turbina e essa turbina interligada a um gerador de corrente continua gerar energia elétrica a partir da energia térmica do vapor sob pressão.
Energia:
Energia é um processo que efetua trabalho ela esta presente em nosso dia a dia, por exemplo: em equipamentos domésticos, eletroeletrônicos, industriais, nos meios de transporte, em residências é etc.
A visão que temos quando se trata de energia elétrica, devido a maior viabilidade e eficiência, diariamente esse processo tem uma demanda muito maior, por isso a sua fonte de geração é largamente explorada para maior obtenção possível.
Energia Térmica:
Com a continuidade de movimento nas moléculas que constituem a matéria, recebe o nome de agitação térmica. Com a energia cinética interligada ao movimento de agitação térmica denominada energia térmica. Se acrescentarmos água em contato com a chamade um bico de gás, a movimentação de suas moléculas vão se tornar mais elevadas, assim elevando a energia térmica. Se acrescentarmos água em contato com gelo ira acontecer a diminuição do movimento das moléculas assim ocasionando a diminuição da energia térmica. Como exemplificado anteriormente, há uma parte quente que é o bico do gás e a parte fria é o gelo. Analisamos que ao escrevermos os termos quente e frio, estamos aplicando uma noção equivocada de temperatura que baseia – seem sensações térmicas.
De fato, reconhecemos que um corpo quente se encontra em temperatura mais alta que um corpo frio.
Na unidade de energia SI é o Joule (J). Entretanto utiliza-se também como medida das quantidades de calor, a Caloria (Cal), unidades são estabelecidas antes que aja entendimento do calor como forma de energia. Sabemos que 1 caloria é igual 4,186 Joules.
Energia térmica pode ser arranjado por pelo menos três formas de combustão ou queima de materiais: modificação de energia química em energia térmica. Na combustão de materiais há liberação calorifica pois os gases que se formam da combustão estão em uma temperatura elevada que ao que estão no meio ambiente. Há dissipação de energia térmica dos gases para o ambiente ao seu redor devido a essa variação térmica.
O atrito é a conversão de energia mecânica em energia térmica; A resistência elétrica transforma energia elétrica em energia térmica.
Conversão dinâmica:
Grandes partes da energia térmica utilizada vêm de mecanismos dinâmicos, pois tem maior capacidade para produção em grande escala. De uma forma simplificada a caldeira é aquecida por combustão externa, gerando pressão suficiente para fazer girar uma turbina ocorrendo a movimentação do gerador de corrente alternada que converte energia mecânica em energia elétrica.
Em um sistema de combustão externa de qualquer combustível que emitirá calor para caldeira, a água na caldeira é aquecida e vira vapor em altas pressões e elevadas temperaturas.
O vapor da caldeira move a turbina que esta interligada a um gerador de corrente alternada gerando assim energia.
A grande vantagem da conversão dinâmica é a grande produção de energia, comparado com outros tipos de conversão com finalidade de produção de energia elétrica. 
Esquema da conversão de energia térmica para energia elétrica:
 Ar Energia Elétrica
Gerador
Turbina
Caldeira
Fornalha Calor Vapor Energia Mecânica
Combustível 
Figura 1
É um processo cíclico simples que consiste de duas transformações, s isotérmicas e duas adiabáticas que são reversíveis, descrevendo o sistema a curva fechada que aparece representada graficamente no diagrama p-V da figura acima.
O gás, inicialmente na temperatura T1 que corresponde o ponto inicial A, se expande isotermicamente a partir do V1 a V2 cruzando a isotérmica AB, absorvendo calor Q1 e fazendo trabalho contra o exterior.
O gás se expande adiabaticamente do volume V2 a V3 BC, produzindo trabalho, enquanto sua temperatura diminui de T1 a T2.
O gás é comprimido isotermicamente a temperatura T2 do resfriamento, cedendo uma quantidade de calor Q2 e sendo submetida a ação de um trabalho externo. Neste processo, o gás segue em compressão isotérmica.
Ocorre compressão adiabática entre D e A, o gás recupera seu volume original V1 e sua temperatura passa para T2 e T1.
O trabalho gerado pelo sistema ao longo da figura, sendo o balanço de calor Q1 – Q2 = 0.
Descrição do projeto
Este projeto é um sistema de conversão de energia térmica para energia elétrica, formado por uma fornalha de combustão externa que ira elevar a temperatura de um cilindro com água gerando assim vapor sob alta pressão, esse cilindro é composto por uma válvula de segurança que regula a passagem do vapor e um manômetro que é usado para observamos se a pressão esta no nível adequado, e quando a válvula de segurança for liberada terá que ter uma potência suficiente para girar uma turbina e essa turbina esta interligada diretamente com a ponta do gerador de corrente continua que ira gerar energia, o fio positivo que é o vermelho vai para o resistor que em seguida acenderá o led o fio negativo que é o preto, ira do gerador direto para o led sem passar pelo resistor.
Desenvolvimento do Projeto
Reutilizamos a fornalha e a caldeira do projeto da APS do período passado, para fazermos o sistema termodinâmico, para obtermos energia térmica. Com algodão e álcool etílico 92,8° INPM como combustível para realização da combustão externa, um manômetro de 20 klf/cm2 para medição da pressão do vapor da água, o sistema termodinâmico também conta com uma válvula de segurança.
Figura 2
 
Para a confecção da palheta utilizamos um cooler e fizemos a retirada da palheta do mesmo e inserimos no sistema para a turbina que ira receber energia térmica e converter em energia mecânica, a palheta esta interligada ao gerador de 12 volts que ira converter a energia mecânica em energia elétrica. Utilizamos uma base de madeira para apoiar a palheta e o gerador,na mesma altura da saída do bico que ira sair o vapor sob alta pressão.
Figura 3 Figura 4
A energia gerada pelo gerador ira sair do gerador pelo fio vermelho que é o positivo ira para o resistor, onde o resistor te a função de consumir parte da tensão gerada pelo gerador ocasionando assim o acendimento do LED recebendo uma tensão mínima para que o mesmo não queime.
Figura 5
Foi utilizada também uma protoboard conhecida também como placa de ensaio, achamos de bom grado a sua utilização pois ela não necessita de soldagem pois a mesma possuem contatos que não requerem soldagem dos componentes utilizados no sistema. 
Nos diversos testes que realizamos com o projeto perssebemos que as labaredas da fornalha alçanva uma elevada altura, por isso como medida de segurança projetamos uma placa de aluminio para o isolamento da fornalha para com o resto do sistema para evitarmos acidentes graves como queimaduras.
Figura 6
Analisamos os ricos e percebemos que essa era a melhor forma de prevenir um acidente sem comprometer o rendimento do projeto.
Figura 7
Conclusão
Ao termino desse trabalho concluímos que a conversão de energia térmica para energia elétrica é de suma importância, pois a mesma tem capacidade de gerar uma grande quantidade de energia e por ser um processo de combustão interna podemos utilizar qualquer tipo de combustíveis para combustão principalmente de biomassas para obtenção de vapores em elevada pressão após esse vapor de alta pressão ira mover uma turbina ligada a um gerador, assim temos energia térmica que é convertida em energia mecânica e só depois e convertida em energia elétrica a partir do gerador de corrente alternada, descobrimos que esse é o mesmo princípio de algumas termoelétricas. 
Comentários e sugestões
Gostamos muito da elaboração desse projeto de conversão de energia térmica para energia elétrica, a equipe ficou muito empolgada a cada teste que fazíamos, pois sabíamos que iriamos alcançar nossos objetivos, pois cada um de nos cumpri-o seu papel de forma determinada e responsável.
A nossa grande dificuldade foi o tempo para a realização do projeto, a nossa humilde sugestão e que as férias do meio do ano sejam reduzidas para duas ou três semanas, pois nos temos quase dois meses de férias no meio do ano. 
Desenhos
Figura 8
Figura 9
Figura 10
Orçamento
	
UNIDADE
	
DESCRIÇÃO
	
VALOR UNITÁRIO 
	
VALOR
TOTAL
	02
	Gerador 12V
	20,00 R$
	40,00 R$
	04
	LED 3V
	1,00 R$
	4,00 R$
	04
	Resistor 475Ω
	0,50 R$
	2,00 R$
	01
	Registro ¾
	13,00 R$
	13,00 R$
	01
	Bico do registro
	3,00 R$
	3,00 R$
	03
	Garrafa de álcool
	3,00 R$
	9,00 R$
	03
	Caixa de algodão
	2,00 R$
	6,00 R$
	02
	Caixa de fósforos 
	0,50 R$
	1,00 R$
	01
	Protoboard
	10,00 R$
	10,00 R$
	03
	Alimentação
	35,00 R$
	105,00 R$
	
	Total
	193,00 R$
Bibliografia
WALTER, A. C. S.; NOGUEIRA, L. A. H. Produção de eletricidade a partir da biomassa. In: CORTEZ, L. A. B.; LORA, E. S. (Coord.). Tecnologias de conversão energética da biomassa. Manaus: EDUA, EFEI, 1997. cap. 11.
TERMOELETRICIDADE. Termoeletricidade, 2005. Disponível: http://termoeletricidade20053a.blogspot.com.br/ Acesso em: 15 Out. 2016
Van Wylen, Gordon J.;Sonntag, Richard E.. Fundamentos da termodinâmica clássica. São Paulo: EDGARD BLUCHER - EDUSP, 1970. Cap., 1.
PENA, Rodolfo F. Alves. "Energia termoelétrica"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/geografia/energia-termoeletrica.htm>. Acesso em 09 de outubro de 2016.
Ficha de acompanhamento individual: