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ENGENHARIA CIVIL ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA PLANTA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA Adriano Henrique da Silva – T320JE9 Eduardo Aparecido Pereira – B782CG0 Geraldo Souza Santana – B81FGD7 Lucilene Maximiano – B78HJD5 Mateus da Silva Ribeiro – B722HD9 Priscylla Neres Mendes dos Santos – B58BJB1 Vanessa Carvalho dos Santos – B50HAH0 Wagner Gonçalves Vaz – T191432 SÃO PAULO MAIO 2014 INTRODUÇÃO Aplicar os conhecimentos adquiridos e desenvolver uma planta de geração de energia elétrica, que permita simular o comportamento dinâmico da geração de energia elétrica com acionamento de LED’s. PESQUISA SOBRE USINA HIDRELÉTRICA Uma usina hidrelétrica é um complexo de projetos de engenharias: civil, elétrica, mecânica, hidráulica, estrutural, geotécnica, hídrica, de computação, de controle, de automação, ambiental, florestal, de solos, de fundações, de materiais, etc. A energia hidrelétrica tem por finalidade obter a energia elétrica através do aproveitamento do potencial hidráulico existente em um rio. Para que seja realizado esse processo necessita-se a construção de usinas em rios que tenham um elevado volume de água e apresentem desníveis em seu curso. A força da água em movimento é conhecida como energia potencial, essa água passa por tubulações da usina com muita força e a velocidade, realizando então a movimentação das turbinas. Nesse processo então ocorre à transformação de energia potencial (energia da água) em energia mecânica (movimento das turbinas). As turbinas em movimento estão conectadas a um gerador, que é responsável pela transformação da energia mecânica em energia elétrica por meio de um gerador, sendo a energia elétrica transmitida para uma ou mais linhas de transmissão que é interligada à rede de distribuição. A eficiência da energética das hidrelétricas é muito alta, em torno de 95%. O investimento inicial e os custos de manutenção são elevados, porém, o custo do combustível (água) é nulo. Atualmente, as usinas hidrelétricas são responsáveis por aproximadamente 18% da produção de energia elétrica no mundo. Esses dados só não são maiores pelo fato de poucos países apresentarem as condições naturais para a instalação de usinas hidrelétricas. As nações que possuem grande potencial hidráulico são Brasil, Canadá, China, Estados Unidos e Rússia. No Brasil, mais de 95% da energia elétrica produzida é proveniente de usinas hidrelétricas. Apesar de ser uma fonte de energia renovável e não emitir poluentes, a energia hidrelétrica não está isenta de impactos ambientais e sociais. A inundação de áreas para a construção de barragens gera problemas para as populações ribeirinhas, comunidades indígenas e pequenos agricultores. Os principais impactos ambientais ocasionados pelo represamento da água para a formação de lagos artificiais são: destruição de extensas áreas de vegetação natural, desmoronamento das margens, assoreamento do leito dos rios, prejuízos à fauna e flora locais, mudança do nível dos rios e extinção de algumas espécies de peixes. Toda via, é ainda um tipo de energia mais barata do que outras como a energia nuclear e menos agressiva ambientalmente do que a do petróleo ou a do carvão. DESCRIÇÃO DE DESENVOLVIMENTO DO PROJETO BASE PARA MAQUETE Foi pedido que se utilizasse madeira, acrílico, entre outros. Assim sendo, escolhemos a madeira, com as dimensões de H 2 m X C 1,70. E levamos em consideração a resistência, facilidade em encontrar o material e preço mais acessível. Além de a mesma ser um material leve e de fácil manuseio em para corte, e através de cálculos suportaria o peso do reservatório que instalado, tendo que ter um pouco de precaução para que a mesma não excedesse a altura e largura do tamanho da porta do laboratório onde iria ser feita a apresentação. SISTEMA DE ARMAZENAMENTO DE ÁGUA De acordo as regras pedia-se preferencialmente um reservatório que tivesse um retorno automático e continuo. Utilizamos primeiramente um reservatório de isopor, o qual foi realizado o teste e ocorreu vazamento de água em poucos minutos. Foi feita então uma segunda tentativa utilizando um reservatório superior com 25cm X 46cm, e um reservatório inferior de 36cm X 10cm, com capacidade aproximada de 15,625 L e com uma pressão de 2,4525x10³ Pa. Colocando em ambos os reservatórios um recuo de 5cm cada, para evitar que os mesmos transbordem. Reservatório de Vidro 25cm x 46cm UNIDADE GERADORA DE ENERGIA ELÉTRICA Foi feita uma primeira tentativa com um motor de impressora HP e EPSON, o qual não funcionou, por não ser suficiente. Fizemos então uma tentativa com uma bomba submersa da marca Resun S 1500 L/h à qual também não obtivemos o resultado que esperávamos. Então foi feita uma nova tentativa com uma bomba submersa de maior potência da marca Boyu FP 48 2100 L/h à qual foi obtido o então resultado esperado. Bomba Submersa Boyu Fp 48 2100 L/h POLIA E CORREIA Utilizamos uma polia de material plástico, pois foi de melhor manuseio. Obtivemos tentativas com a correia, começamos com uma que acabou sendo trocada por ocorrer um pequeno atrito entre ela e a polia. Tentamos então com um barbante, o qual não obteve o resultado, pois o mesmo não suportou e começou a ceder. Voltamos novamente à correia, onde verificamos o erro e obtivemos o resultado esperado, que foi a rotação sem o movimento retrógado. Polia e Correia EIXO E ROLAMENTO Para construção do eixo utilizou-se um cano de aproximadamente 1m e com 3cm de diâmetro. E os rolamentos já haviam sido usados, foi feita então a limpeza do mesmo para que pudesse ser usado novamente. A construção do eixo ocorreu de tal forma, foi comprado um rodo infantil e desmontado, colocou-se então o cabo do rodo dentro do cano, e os rolamentos em cada uma de suas extremidades, sendo fixados com pregos pequenos. Eixo Fixo Polias TURBINA Não se pedia um material especifico, então foram utilizados dois discos de vinil e 12 potes de Yakult. Levamos em consideração algo que fosse criativo, acessível, fácil de manusear e que tivesse leveza, pois entendemos que quanto mais leve, mais rápido iria fazer o giro. A turbina ou roda d’água, um cano que estava logo acima em sua direção despejando a água e então ocasionaria o giro e fornecendo então a energia para o acendimento dos LED’s. Turbina CÁLCULO DA VAZÃO Para realizar esse cálculo foi verificado o tempo que a bomba leva para encher o recipiente de determinado tamanho, fazendo os cálculos: A bomba leva X minutos para encher um recipiente de Y litros. Dividindo 60 (referente aos minutos de uma hora) por X (tempo que a bomba leva para encher o recipiente) e multiplica por Y (quantidade em litros do recipiente). Tempo para encher o recipiente: 2,2 minutos (Feito uma observação por cinco vezes, e em quatro delas o valor de 2,2 min foi o que mais se repetiu). Quantidade em litros do recipiente: 15,625 L 60 / 2.2 min = 27,2727272727 27,2727 x 15,625L = 426,1363636364 L/h Tendo então como resultado final o de 426,1363636364 Litros/Hora. ETAPAS DE CONSTRUÇÃOCONCLUSÃO Constatamos que foi necessário o cálculo para a descoberta da vazão, utilizando uma bomba que funcionasse corretamente e então acendesse as LED’s que era o propósito do trabalho. O atrito foi um fator muito importante, pois o nosso projeto não sofreu perda em relação ao atrito entre a correia e a polia. Entretanto, nesse projeto alguns dos conhecimentos que foram adquiridos durante o semestre em Eletricidade Básica e um estudo básico a respeito de Usinas Hidrelétricas e seu funcionamento, para a então construção do projeto. DESENHOS Apoio do reservatório de baixo e reservatório. Eixo, Base e Polia. Turbina ou Roda d’Água ORÇAMENTO QUANTIDADE DESCRIÇÃO DO PRODUTO VALOR (R$) 05 Placas de Isopor 29,50 02 Colas de Isopor 3,00 01 Solda Emavi 25g 2,65 03 Refis de Tubo de Cola Quente 4,50 01 Estilete Importado 2,50 01 Corante para Água Azul 50ml 4,70 01 Adesivos Plas. Bisnaga 75g Tigre 5,45 01 Fitas Veda-Rosca 3,35 01 Durepox 7,00 01 Super Bonder Henkel 6,90 01 Mangueira para Chuveiro 2m 6,85 01 Luva C/R Sold. ¾ 1,39 01 Plug com Rosca ¾ 0,69 01 Joelho Sold. 45g ¾ 0,90 01 Joelho Sold. 90g ¾ 0,43 01 Luva Red. C/B. LT. A2 3/4x1/2 4,49 01 Luva Sold. MR ¾ 0,49 01 Vedaflex Cinza 400g 20,50 03 Placas de Isopor 30mm 21,00 02 Madeiras 1,25m 30,00 12 Yakult 11,00 01 Rodo Infantil 1,50 01 Tubo de PVC Brazil Água 2x1,95m 3,90 02 Cotovelo Água 1,25 2m de Mangueira 1/8 6,00 04 Abraçadeira ¾ 1,40 02 Abraçadeira 5/8 2,00 08 Parafusos 0,80 01 Registro ¾ 8,80 01 Bomba Sub. Resun S 1500 L/h 66,00 01 Tubo de Silicone 12,50 03 Spray Lukscolor Preto Fosco 39,00 4m de Mangueira Cristal 7/8 16,00 01 Bomba Boyu Sub. Fp 48 114,10 02 Bucha PVC Marrom Longa 40x25mm 6,00 ½ Tubo de PVC 25mm – ¾ 1,50 1m de Cano 5,50 TOTAL DO PROJETO R$ 653,04. BIBLIOGRAFIA o http://www.wikipedia.org/wiki/Usina_hidrelétrica (Acesso em 15 de maio de 2014, às 14hrs 43m). o http://www.infoescola.com/energia/usina-hidreletrica/ (Acesso em 15 de maio de 2014, às 16hrs 20m). o http://www.brasilescola.com/geografia/energia-hidreletrica.htm (Acesso em 17 de maio de 2014, às 18hrs 02m). o http://www.mundovestibular.com.br/articles/701/1/USINAHIDRELETRICA/Paacut egina1.html (Acesso em 19 de maio de2014, às 13hrs 05m).
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