APS Sistema Solar Unip

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UNIVERSIDADE PAULISTA
CAMPUS - BAURU
ENGENHARIA ELÉTRICA
Atividade Pratica Supervisionadas
Controle de Reservatório
Alunos:
Data: 23/10/2017
Bauru
Novembro/2017
Sumário
1. INTRODUÇÃO.....................................................4
2. OBJETIVOS...............................................................................4
2.1 Objetivo Geral................................................................4
2.2 Objetivos Específicos....................................................5
3 . ETAPAS DE CONSTRUÇÃO..............................................5
3.1 Teoria....................................................................................5
3.1.1 Arduino..................................................................................5
3.1.2 Sensor Higrômetro......................................................7
3.1.3 Sensor Utrasonico................................................8
3.1.4 Display.................................................9
3.2 Desenvolvimento do projetos....................................................11
3.2.1 Programação Arduino........................................................11
3.2.2Materiais Utilizados........................................................23
3.2.3 Construção Passo a Passo...........................................24
3.2.3.1 Primeiro Passo.....................................................................24
3.2.3.2 Segundo Passo..................................................27
3.2.3.3 Terceiro Passo....................................................29
3.2.3.4 Quarto Passo......................................................30
3.2.3.5 Quinto Passo...................................................31
4. TESTE E APRESENTAÇÃO.................................31
4.1 Teste...................................................................................31
4.2 Apresentação..........................................31
5. CONCLUSÃO............................................................34
6. REFERÊNCIAS...........................................35
1. INTRODUÇÃO
Cada vez mais se nota a maior preocupação do mundo moderno é com o meio ambiente, que tem sofrido diariamente com a ação do homem. Um dos grandes temas de debates é a respeito de como nós podemos utilizar os recursos naturais de forma responsável.
Como sabemos, a buscas por energias limpas como a Hidrelétrica ainda apresenta vários contras, pois sofre muito impacto na natureza devido a diversos fatores, como desmatamento e ate mesmo o desperdício. 
Partindo dessa premissa, nós alunos da Universidade Paulista resolvemos criar uma forma de se aproveitar o Maximo de energia limpa possível ocupando o mínimo de espaço na cidade, reduzido consideravelmente o impacto ao ambiente. Para isso, utilizamos o tema que foi proposto pela universidade.
Nós realizamos uma analise sobre sistema de capitação solar através de placas fotovoltaicas, e concluídas que os sistemas instalados ao solo ocupam uma grande área, que posteriormente não poderá ser ocupada por mais nenhuma outra construção próxima.
Grandes cidades como São Paulo ou como Bauru, apresentam pouco espaço ou ate inviabilidade técnica para a instalação de sistemas solares, seja por falta de espaço ou devido ao telhado da edificação não estar posicionada em uma posição adequada a total capitação do sol.
Tento isso como base, fizemos alguns estudos e verificamos que locais mais elevados seriam mais propícios para a instalação de sistemas solares. O sistema por nós proposto seria do aproveitamento de locais que tem mais elevados e que ocupam uma pequena área, sendo os outdoors as melhores opção para o projeto.
Esse projeto mesmo em pequena escala já exige a aplicação de conhecimentos parecidos aos utilizados o mesmo em escala real. E é através dele que nossos docentes analisarão nossos conhecimentos e nossa capacidade de colocar em prática tais disciplinas.
2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo Geral
O trabalho proposto pela Universidade como forma de avaliação para nossa Atividade Prática Supervisionada (APS) do oitavo semestre de Engenharia Elétrica consiste motivar os alunos para que seja colocado em prática nossos conhecimentos adquiridos até aqui e também para o desenvolvimento de diversas habilidades. Como por exemplo:
Analise e trabalho com componentes eletrônicos;
Pesquisa e analise de sistemas similares;
Desenvolver um trabalho escrito sobre o projeto;
Capacidade de trabalhar em grupo para realização de todo trabalho.
2.2. Objetivos Específicos
Criação de algo relacionado a “Energia Solar”, aplicando outras funcionalidades para o projeto.
3. ETAPAS DE CONSTRUÇÃO
3.1 Teoria
3.1.1 ENERGIA SUSTENTÁVEL 
A energia sustentável é a energia obtida a partir de recursos inesgotáveis. Por definição, a energia sustentável atende às necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras satisfazerem as suas necessidades.
O conceito desenvolvimento sustentável surgiu a poucas décadas, quando verificado que o desenvolvimento econômico também tinha que levar em conta a preservação ambiental e a melhor qualidade de vida da população mundial. A ideia de desenvolvimento sustentável tem como base o princípio que o ser humano pode gastar recursos naturais somente conforme a capacidade de renovação desses recursos, para evitar o seu esgotamento. Pode-se dizer então que a sustentabilidade é o que atende às necessidades do presente sem comprometer a possibilidade de as gerações futuras fazerem o mesmo. Assim a energia sustentável surge como opção para manter em nível aceitável a preservação como um todo, diminuindo os efeitos nocivos das mudanças climáticas, e suprindo a necessidade de segurança energética e da preferência pelo desenvolvimento sustentável. Também não se pode ignorar a questão ecológica urgente, cada vez mais prioritária em esfera global. Nem tampouco podemos deixar de criar fontes alternativas para diversificar e complementar a atual matriz energética. Além de tudo é possível analisar os incentivos as novas cadeias produtivas, com geração de emprego e renda em lugares onde pequenos ganhos produzem grande resultados. A criação e desenvolvimento de tecnologias voltadas para as necessidades locais é uma questão estratégica para os países em geral, em específico o Brasil.
3.1.1.1 PRINCIPAIS FONTES DE ENERGIA SUSTENTÁVEL 
O uso da energia renovável é a forma mais apropriada de gerar energia sem poluir o ambiente, pois utiliza recursos que são devolvidos ao ambiente, muito diferente dos combustíveis fósseis, que, quando utilizados, causam poluição e não se reiteram novamente ao meio ambiente. A melhor forma de utilização das fontes de energia sustentável é em combinação umas com as outras, diversificando a matriz energética.
Energia solar/fotovoltaica:  proveniente do sol, é captada por painéis solares e transformada em energia elétrica ou mecânica. É utilizada, principalmente em residências, para o aquecimento da água.
Energia Eólica:  é aquela gerada pelo vento. Para sua captação grandes turbinas (aerogeradores), em formato de cata-vento, são colocadas em locais abertos e com boa quantidade de vento. Pode ser utilizada em residências, indústrias, fazendas, etc.
Biomassa:  é a energia proveniente da matéria orgânica (esterco, madeira, resíduos agrícolas, restos de alimentos) produzida numa determinada área de um terreno. Essa matéria orgânica gera gases que são transformados, nas usinas específicas, em energia.
Neste trabalho, vamos estudar a utilização da energia fotovoltaica, seus benefícios e desvantagens, e a aplicação em nosso protótipo de OUTDOOR, fazendo uso de células fotovoltaicas como alimentação. 
3.1.1.2 ENERGIA SOLAR/FOTOVOLTAICA 
Energia fotovoltaica é a energia elétrica produzida a partir de luz solar, e pode ser produzida mesmo em dias nublados ou chuvosos. Quanto maior for a radiação solar maior será a quantidade de eletricidade produzida.
O processo de conversão da energiasolar utiliza células fotovoltaicas (normalmente feitas de silício ou outro material semicondutor). Quando a luz solar incide sobre uma célula fotovoltaica, os elétrons do material semicondutor são postos em movimento, desta forma gerando eletricidade.
Os fótons absorvidos deslocam elétrons livres do material semicondutor. Quando os elétrons saem de suas posições, o desequilíbrio de cargas na frente e atrás da célula cria uma diferença de potencial, com os terminais de uma bateria. Conectadas as extremidades a um circuito, a eletricidade flui. Um módulo fotovoltaico é composto por painéis de células, cada uma possui 1 a 10 cm de lado e produz 1 a 2 watts.
A corrente gerada é contínua, considerada bem utilizada apenas para pequenas aplicações, e que precisa ser convertida e alternada para equipamentos maiores. O sistema fotovoltaico de produção de energia elétrica compreende os painéis fotovoltaicos e outros equipamentos relativamente convencionais, que transformam ou armazenam a energia elétrica para que possa ser utilizada. Os painéis são conjunto de módulos, formados pelas células fotovoltaicas, as quais, sob a incidência de raios solares, desenvolvem entre seus terminais uma diferença de potencial (tensão) que, aplicada a uma carga qualquer, resultará em circulação de corrente contínua.
Os sistemas das células fotovoltaicas são modulares, o que facilita sua instalação bem próxima dos usuários, como em telhados, por exemplo, e reduz os preços de transmissão e distribuição. Esses módulos são também fáceis de transportar e reinstalar em outro local requer pouca manutenção e têm vida útil 31, média de cerca de vinte anos, e as baterias precisam ser trocadas após alguns anos de uso.
Os custos dos sistemas solares fotovoltaicos ainda não são competitivos para aplicação em conjunto a rede, mas eles têm diminuído rapidamente com a evolução tecnológica e massificação de uso. Como o Sol é disponível em qualquer local do mundo, há projetos e pesquisas visualizando o uso de sistemas fotovoltaicos individualizados em residências e prédios, comandados por sistemas de automação e operando em paralelo com a rede.
Os resíduos das baterias e dos painéis descartados são um problema, pois contém chumbo e outros metais pesados perigosos, como o cádmio. Outro problema grave é o abandono dos módulos por falta de manutenção; isso ocorre com freqüência em projetos de demonstração focalizados somente na instalação do sistema, sem a assistência técnica adequada nem peças de reposição. Para superar esse obstáculo, algumas iniciativas governamentais centralizam a instalação e manutenção dos sistemas. A conscientização é o melhor passo a ser seguido referente aos pontos negativos das células fotovoltaicas. Quando instalados deve ser analisado e bem estruturado onde serão direcionadas as placas com defeitos, problemas e como será solucionado isso. Desperdiçar bens que trazem alguns tantos benefícios é inadmissível a sociedade hoje, claro que pode ocorrer, pois isso é tão necessário um lugar adequado administrado por pessoas conscientes e qualificadas para manipular os painéis.
OOUTDOOR
As grandes cidades foram tomadas por essa técnica de marketing, são encontradas em praticamente todas as principais ruas e avenidas, sobretudo em placas modulares, disposto em locais de grande visibilidade. Chamam atenção pelo seu tamanho, cores e propagandas. Os produtos/serviços apresentados são dos mais variáveis possíveis.
O outdoor é a mais representativa e a mais dinâmica das mídias exteriores. Possui um formato padrão de 9,00 x 3,00 metros. 
3.2 Desenvolvimento do projeto
Depois de muitas pesquisas e analises com base no tema proposto pela universidade, nós fizemos sistema de capitação solar através de placas fotovoltaicas, e concluídas que os sistemas instalados ao solo ocupam uma grande área, que posteriormente não poderá ser ocupada por mais nenhuma outra construção próxima.
Grandes cidades como São Paulo ou como Bauru, apresentam pouco espaço ou ate inviabilidade técnica para a instalação de sistemas solares, seja por falta de espaço ou devido ao telhado da edificação não estar posicionada em uma posição adequada a total capitação do sol.
Tento isso como base, fizemos alguns estudos e verificamos que locais mais elevados seriam mais propícios para a instalação de sistemas solares. O sistema por nós proposto seria do aproveitamento de locais que tem mais elevados e que ocupam uma pequena área, sendo os outdoors as melhores opção para o projeto.
Para o protótipo do projeto utilizaremos o sistema Bateria estacionaria, porém o sistema de medidor bidirecional será o sistema analisado.
Esse sistema poderia ser implantados em vários outdoors espalhados pela cidade, e gerando assim créditos para a utilização para a iluminação dos mesmos, quanto também para a utilização em outras edificações.
Exemplo.
Realizamos uma simulação para a iluminação de 14 Outdoors utilizando Refletores de LED de 165w (em substituição aos refletores com lâmpadas HID vapor Metálico 400w).
Um sistema solar que atenderá o sistema será de aproximadamente 54 Painéis de (Variando de acordo com o índice solar da região) e terá um valor que variaria entre R$ 100.000,00 e 150.000,00.
Com isso concluídos, que o valor a ser pago por um sistema solar é algo próximo ao consumido com o sistema convencional por meio da concessionária de energia.
Medidor Bidirecional.
Para o projeto utilizaremos o sistema de medidor bidirecional. Esse relógio de luz mede a energia da rua que é consumida quando não tem sol e, a energia solar gerada em excesso quando tem muito sol e é injetada na rede da distribuidora. A energia solar que vai para a rede vira "créditos de energias" para serem utilizado de noite ou nos próximos meses. Em outras palavras: você produz energia limpa com a luz do sol e reduz a sua conta de luz!
Os "Créditos de Energia" são medidos em kWh. Para cada kWh gerado em excesso pelo seu sistema solar fotovoltaico você recebe 1 crédito de kWh para ser consumido de noite ou nós próximos meses. Esse crédito é contabilizado pelo seu novo relógio de luz bidirecional e é medido pela sua distribuidora de energia. Desta forma, no final do mês quando você receber a sua conta de luz,  você vai ver quanto de energia consumiu da rede e quanta energia injetou na rede. Se injetar mais na rede do que consumiu você terá créditos de energia para serem usados nos próximos meses.
 Baterias estacionárias
 
São baterias projetadas para ciclos de descarga profundos, com materiais internos nobres, e placas de chumbo mais espessas, feitas para durarem mais tempo.
As aplicações típicas de baterias estacionárias incluem sistemas UPS (no-breaks), centrais telefônicas, alarmes, sistemas de som, energia solar e eólica, iluminação de emergência ou qualquer outra aplicação que demande uma corrente moderada por mais tempo, ao invés de uma grande quantidade de corrente por alguns segundos.
Possuem filtro que impedem emissão de vapor da solução acida, deixando passar apenas hidrogênio que não é nocivo a saúde, portanto podem ficar no mesmo ambiente de trabalho com pessoas, apesar de ser recomendável uma ventilação mínima também.
Seus eletrodos são mais espessos que as automotivas e são feitas com chumbo de melhor qualidade, com liga chegando a 95% ou mais de pureza.
Podem sofrer até 80% de descarga sem prejudicar sua vida útil, e suportam quantidade maior de ciclos de carga e descarga.
3.2.2 Materiais utilizados
Para a realização dessa atividade pratica Supervisionada (APS) utilizamos os seguintes materiais:
LEDs;
Transistores;
Baterias AAA Ni Mh;
Célula Fotovoltaica;
Fios e conectores;
Estrutura em PVC;
Placa de Isopor;
Encarte de DVD.
Imagem 20 – Sensores e Relés Utilizados
3.2.3 Passo a passo da construção
3.2.3.1 Primeiro Passo
Primeiramente, nós realizamos a montagem da estrutura que sustentaria o outdoor, e com alguma pesquisa e testes, concluímos que a estrutura seria feita com PVC, sendo ela mais resistente as intempéries e que apresentoumelhor equilíbrio na sustentação do reservatório.
3.2.3.2 Segundo Passo
Após realizamos todos os teste e montagem da estrutura, nós iniciamos a etapa de pintura tanto do suporte, como também a ‘case’ central do outdoor.
	
Imagem 27 – Pintura do suporte do Reservatório
3.2.3.3 Terceiro Passo
Universidade Paulista
Campus Bauru
Agora iniciamos a montagem das cédulas solares no suporte e a sua ligação no sistema de bateria estacionaria.
Imagem 28 – Montagem do painel
Imagem 28 – Montagem do painel
Imagem 28 – Montagem do painel
Imagem 28 – Montagem do painel
3.2.3.4 Quarto Passo
Nessa etapa, realizamos a fixação dos LED's e do sistema de refletir a luminosidade no outdoor.
Imagem 30 - Fixação da Válvula 
Imagem 31 – Montagem da Válvula.
3.2.3.5 Quinto Passo
Por fim fizemos a montagem de todos os componentes no outdoor.
Imagem 32 – Montagem do Canteiro
4. TESTE E APRESENTAÇÃO
4.1 Teste
Realizamos alguns teste a respeito do funcionamento do sistema para verificar se ele conseguiria apresentar acender corretamente o LED. Porém, apos os testes e pesquisa das especificações do fabricante, Constatamos que a célula solar tem capacidade suficiente para alimentar a bateria e coincidentemente o LED. 
4.2 Apresentação
No dia 23 do mês de Outubro de 2017, realizamos a apresentação do projeto durante o Ciclo Tecnológico, atingimos os objetivos propostos pela instituição
Imagem 35 - Projeto Pronto na bancada de apresentação.
Imagem 36 – Participante do projeto durante a apresentação.
Imagem 35 - Teste de da utilização da Bateria
5. CONCLUSÃO
O desenvolvimento deste trabalho teve grande importância para cada integrante do grupo. Através dele nós tivemos contato com as áreas da física e matemática que já estudamos nos semestres anteriores, ampliando ainda mais nossas capacidades de lógica, cálculo e planejamento. Tudo isso foi colocado em prática fora da sala de aula através da busca de novos conhecimentos e aperfeiçoamento dos nossos conhecimentos já adquiridos, ao longo do desenvolvimento do nosso projeto.
Na finalização do trabalho, com os testes aplicados, nós adquirimos habilidades, maturidade e experiências que não seriam possíveis dentro apenas da sala de aula.
 É de suma importância destacar que nós buscamos estudos sobre energias renováveis, e com base nisso nós conseguimos realizar a montagem do sistema que seria necessário para o projeto.
O tempo que o grupo levou para realizar o trabalho foi de vinte dias. Neste período, adquirimos conhecimentos em relação ao meio acadêmico, desenvolvemos nossa capacidade de trabalharmos em grupo.
E o trabalho em equipe é uma experiência que possibilita a troca mútua de conhecimentos e o desenvolvimento intelectual de cada integrante. 
Ao trabalhar em equipe o estudante coloca em prática uma série de habilidades. E ao mesmo tempo estuda o conteúdo das disciplinas visto em aula, nós aprendemos a desenvolver, avaliar e decidir qual melhor opção para cada situação.
Nós aprendemos a organizar o passo a passo da realização do trabalho, também a reconhecer as prioridades, a identificar os problemas que afetariam o desempenho do nosso trabalho e a buscar soluções para contornar o efeito dos mesmos de modo que nossa ponte tivesse o máximo de eficiência. 
Acreditamos que atingimos os objetivos propostos pela universidade, e ainda fomos além apresentando uma utilidade pratica para o projeto. Acreditamos que os componentes utilizados para o trabalho atenderam a expectativa para realização do trabalho.
6. REFERÊNCIAS
ARDUINO. Características e Especificações Arduino Uno. Disponível em: <https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno> Acesso em: 10 de Abril de 2017
FIALHO, ARIVELTO B. Instrumentação Industrial Conceitos, Aplicações e Análises - Editora Érica – ed. 1990.
IN CONTROL S/A. Manual Transmissor de Nível Modelo ITS-1000, 1998.
- TORREIRA, RAUL P. Instrumentos de Medição Elétrica - Editora Hemus - ed. 1988.
PORTAL G1. Equipamento Ajuda Pequenos Agricultores a Economizar Na Irrigação Disponível em: http://g1.globo.com/economia/agronegocios/globo-rural/noticia/2017/03/equipamento-ajuda-pequenos-agricultores-economizar-na-irrigacao.html> Acesso em: 10 de Abril de 2017
BAU DA ELETRONICA. Display LCD 16×2 – Conhecendo a Biblioteca LiquidCrystal. Disponivel em: <http://blog.baudaeletronica.com.br/display-lcd-16x2-conhecendo-biblioteca-liquidcrystal/> Acesso em: 10 de Abril de 2017
UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA. Usando Display LCD Tipo 16x2. Disponivel em: <http://www.alan.eng.br/disc_microprocessadores/pratica4_lcd16x2.pdf> Acesso em: 10 de Abril de 2017