Projeto Planta de Geração Elétrica em Engenharia Mecânica

Prévia do material em texto

UNIP- UNIVERSIDADE PAULISTA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO PLANTA DE GERAÇÃO ELÉTRICA 
ENGENHARIA MECÂNICA – APS 7º e 8° SEMESTRE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SÃO PAULO  
2018 
UNIP-UNIVERSIDADE PAULISTA
 
 
 
 
 Alexandre Marcelo da Cruz. RA:C39077-1 
Bruno de Medeiros Pinto. RA:C219CA-8
Gabriel Souza de Oliveira. RA:C18723-2 
Leandro de Andrade. RA:B271ID-4 
Leonardo Martini Sampaio. RA:C08IFA6 
Marcos Emanuel Gonçalves de Souza Silva. RA:C325GD-6 
Rafael Azusienis Couto. RA:C181ID-9 
Robson Almeida Dias. RA:C102IA-7
  
 
ENGENHARIA MECÂNICA – APS 7º e 8° SEMESTRE 
Projeto Planta de Geração Elétrica
 
  
 
 
 
Trabalho de conclusão do quinto semestre para obtenção do título de graduação em engenharia mecânica apresentado à Universidade Paulista – UNIP. 
 
 
SÃO PAULO  
2018
 UNIP-UNIVERSIDADE PAULISTA 
 
 
Alexandre Marcelo da Cruz. RA:C39077-1 
Bruno de Medeiros Pinto. RA:C219CA-8
Gabriel Souza de Oliveira. RA:C18723-2 
Leandro de Andrade. RA:B271ID-4 
Leonardo Martini Sampaio. RA:C08IFA6 
Rafael Azusienis Couto. RA:C181ID-9 
Marcos Emanuel Gonçalves de Souza Silva. RA:C325GD-6 
 Robson Almeida Dias. RA:C102IA-7
 
ENGENHARIA MECANICA – APS 7º e 8° SEMESTRE
Projeto Planta de Geração Elétrica 
 
 
 
Aprovado em: 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
_______________________/__/___ 
Prof.  
Universidade Paulista – UNIP 
 
_______________________/__/___ 
Prof.  
Universidade Paulista – UNIP 
 
_______________________/__/___ 
Prof.  
Universidade Paulista – UNIP  
DEDICATÓRIA 
 
Nós alunos de Engenharia Mecânica, dedicamos esse trabalho do  APS primeiramente a Deus, pois sem ele, nada seria possível e não estaríamos aqui reunidos, desfrutando, juntos, destes momentos que nos são tão importantes. 
Aos nossos colegas de equipe pelos momentos de aprendizagem constante e pela amizade que certamente se eternizará. 
Aos nossos familiares, que nos incentivaram sempre a  novos desafios, e pela compreensão, em todos os momentos. 
 
 
 
 
 
 “Você pode encarar um erro como uma besteira a ser esquecida, ou como um resultado que aponta uma nova direção”  
(Steve Jobs).
RESUMO
O princípio é usar a força de uma queda d’água represada em uma caixa para gerar energia mecânica e assim por sua vez a energia mecânica gerar energia elétrica com a bonina de tesla. 
Essas paletas feitas com cano PVC criando assim uma roda que capta a energia produzida pela agua. Essas paletas parecidas com cata-ventos que rodam forçadas pela pressão da água no recipiente de plástico, usado para represar a agua que usaremos como força mecânica, somando a massa da agua com a força da gravidade caindo como queda d’água nas paletas da nossa roda d’água, que faz girar as paletas que produzem a força mecânica a girar os eletros imas dentro da bobina de tesla, gerando energia elétrica para assim fazerem ligar os leads de lâmpada, criando assim uma energia elétrica totalmente limpa e de qualidade sustentável, fazendo uma planta de geração de energia elétrica em tamanho miniatura colocando todos os conhecimentos adquiridos no nosso curso de engenharia mecânica, onde fazemos força eletro motriz virar energia limpa e sustentável.
Palavra-Chave: Planta de geração de Energia.
ABSTRACT
The principle is to use a force of a water fall represented in a box to generate mechanical energy and thus in turn a mechanical energy to generate electric energy with a tesla bonina. These pallets made with PVC pipe thus creating a wheel that captures a energy produced by water, these paletas similar to vane winds that run forced by pressure of water dammed without plastic container used to dam a water that uses like mechanical force adding the mass Of water with the force of gravity such as water drop on the pallets of our water wheel, which rotates like blades that produce a mechanical force to rotate the electromagnetic magnets inside the coil of tesla generating electric energy to do so Electric energy, Electricity, electric power, electric power, electric power, electric power, electric power, electric power, electric power, electric power, electric power, etc.
Keyword: Power Generation Plant
 
 
SUMÁRIO
1 –Introdução------------------------------------------------------------------------- 8
2 – Desenvolvimento---------------------------------------------------------------- 8
	2.1 – História----------------------------------------------------------------- 8
	2.2 – Materiais Utilizados------------------------------------------------- 10
	2.3 –Cálculos----------------------------------------------------------------- 14
	2.4 – Construção------------------------------------------------------------- 15
	2.5 –Custos------------------------------------------------------------------- 19
3 –Conclusão-------------------------------------------------------------------------- 20
4 –Bibliografia------------------------------------------------------------------------- 21
1 –INTRODUÇÃO
O trabalho consiste em construir uma planta de geração de energia elétrica, que permita simular o comportamento dinâmico da geração de energia elétrica com o acionamento de LED’s de acordo com as regras pré-estabelecidas pelo manual desta APS.
Na análise expomos informações importantes para que o projeto tenha a desejada desenvoltura, foram feitas várias pesquisas a respeito das melhores matérias a serem usados no projeto conseguindo assim o resultado necessário.
A área da Engenharia desde seus princípios se sustentam muitos conhecimentos científicos sempre amparados pela física, trazendo assim uma grande evolução para os dias de hoje, nos proporcionando grandes melhorias em todos os ramos que exigem energia e transformação de força mecânica dos fluidos para energia elétrica, trazendo assim grandes melhorias para vida da população em geral.
2 –DESENVOLVIMENTO
A metodologia aplicada foi baseada em um trabalho existente de alguns modelos pesquisados na internet. Para que todos participassem da construção, nos discutimos desenvolver e executar todo o trabalho. 
A princípio levamos como referência projetos desenvolvidos vistos através de vídeos na internet. A partir de pesquisas, e tutoriais para montagem de uma planta de geração de energia, entrando de acordo com o grupo, fomos atrás dos materiais necessários. 
Após a escolha de como seria nossa planta de energia fizemos as compras das matérias para a construção. Basicamente utilizamos caixas de plásticos e tubo PVC para construção da parte estrutural do projeto, base de madeira e utilizamos uma bobina de tesla.
2.1 – HISTÓRIA
O uso da força das águas para gerar energia é bastante antigo e começou com a utilização das chamadas “noras”, ou rodas d’água do tipo horizontal, que através da ação direta de uma queda d’água produz energia mecânica e são usadas desde o século I A.C.. A partir do século XVIII, com o surgimento de tecnologias como o motor, o dínamo, a lâmpada e a turbina hidráulica, foram possíveis converter a energia mecânica em eletricidade.
Figura 1 - Esquema de um gerador e turbina de uma Usina Hidrelétrica.
Mas o acionamento do primeiro sistema de conversão de hidro energia em energia elétrica do mundo ocorreria somente em 1897 quando entrou em funcionamento a hidrelétrica de “Niágara Falls” (EUA) idealizada por Nikola Tesla com o apoio da Westinghouse. De lá para cá o modelo é praticamente o mesmo, com mudanças apenas nas tecnologias que permitem maior eficiência e confiabilidade do sistema.
Cerca de 20% da energia elétrica gerada no mundo todo é proveniente de hidrelétricas. Em números aproximados, só no Brasil, a energia hidrelétrica é responsável por 75 milhões de KW. São 158 usinas em funcionamento, outras 9 usinas estão em construção e existem 26 outorgadas (com permissão para serem construídas).
Uma usina hidrelétrica, no Brasil, pode ser classificada de acordo com a sua potência de geraçãode energia em dois tipos principais: as PCH’s, ou pequenas centrais hidrelétricas que produzem de 1MW a 30 MW e possui um reservatório com área inferior a 3 km² (Resolução ANEEL N.º 394/98), e as GCH’s, ou grandes centrais hidroelétricas que produzem acima de 30 MW.
A segunda maior hidrelétrica do mundo é a usina de Itaipu, pertencente ao Brasil e ao Paraguai. Situada no rio Paraná, Itaipu tem uma capacidade de 14.000 MW, respondendo por 16% da demanda nacional e 75% da demanda paraguaia de energia elétrica. A maior do mundo é a Hidrelétrica de Três Gargantas, construída no rio Yang-Tsé, na China. Três Gargantas tem uma capacidade de produzir 22.500 MW.
Claro que os impactos ambientais destes dois grandes empreendimentos são tão colossais quanto eles próprios: Três Gargantas engoliram 13 cidades, 4500 aldeias e 162 sítios arqueológicos importantíssimos para a China. Sem contar os impactos sobre a flora, fauna, solo, alterações do microclima da região, ciclo hidrológico e as milhares de pessoas que tiveram de ser realocadas.
De fato as usinas hidrelétricas são uma fonte renovável de energia, mas isso não significa que sejam ambientalmente corretas e nem que são menos nocivas que outras fontes unanimemente nocivas. Uma tentativa de minimizar os impactos das hidrelétricas é a substituição dos grandes empreendimentos por PCH’s, porém esse é ainda um tema bastante controverso já que mesmo que em menor escala, as PCH’s também causam impactos.
2.2 - MATERIAIS UTILIZADOS
Utilizamos duas caixas plásticas para servir como o reservatório de água, e acoplamos nas caixas um adaptador soldável em PVC com flanges e anel de vedação para a entrada e saída de água. 
Figura 2 – Caixa de plástico (reservatório 2).
A base foi feita com duas placas de Madeirit, nas medidas 1,20x0,80x0,20. Unimos com elementos de fixação (pregos) uma na outra para aumentar a espessura e a resistência da base.
Figura 3 – Madeirit unido.
Foi utilizadas madeiras para fazer um palanque para o reservatório, assim fazendo a água cair em queda livre. 
Figura 4 – Palanque de madeira
Motor (bobina de Tesla) foi feito com cano de plástico, eixo de 8mm, fio de cobre e 4 imãs de neodímio.
Figura 5 – Cano PVC e bobina.
Os imãs foram utilizados para formar o campo magnético entre eles e o fio de cobre foi enrolado no cano de plástico para fazer a Bobina de Tesla.
Figura 6 – Bobina de Tesla
Compramos uma bomba d’água de máquina de lavar roupas com dimensões 50x70 , E Colocamos um interruptor na ligação da bomba, e uma tomada
Figura 7 – Bomba d’água
Fizemos o moinho com duas placas de plástico de 200 mm de diâmetro, um cano que foi cortado em oito tiras, cola para canos e cola quente.
Um eixo de 8 mm foi utilizado como suporte do moinho.
Figura 8 – Eixo 8 mm.
Figura 9 – Tiras cortadas.
Um cano de PVC de ¾ foi utilizado para a queda d’ agua, assim fazendo o moinho girar.
Figura 10 – Cano PVC.
Uma mangueira foi utilizada para o retorno da agua, e a mangueira transparente ligado na bomba.
Figura 11 – Mangueira Transparente
Figura 12 – Mangueira de retorno.
2.3 – CÁLCULOS
Fizemos os Cálculos da vazão e Potencia da bomba para confirma se era a adequada para o projeto.
A= (π*19,05²) / 4
A= 14,96 mm²
Q= V*A
Q= 0,03*14,96
Q= 0,44 mm³/s (Vazão da Bomba)
Pb= (Q*H*S) / 75
Pb= (0,44*1,2*1) / 75
Pb= 7,04*10(^-3) W (Potencia da Bomba)
2.4 - CONSTRUÇÃO
Com base nas informações básicas de cada componente citadas anteriormente, podemos seguir abaixo mostrando o processo de montagem/fabricação do projeto. 
Pegamos as caixas e fizemos um furo esquentando uma chave de fenda e fomos abrindo o furo para acoplar o adaptador soldável em PVC, onde será a saída d’ agua. 
Figura 13 – Furo na caixa de plástico.
Usamos duas mangueiras de máquina de lavar roupas como retorno da agua para o reservatório dois. Isolamos os vazamentos que houve na junção das duas mangueiras e na bomba, e uma transparente para a ligação da bomba.
Com o motor da bomba em mão fizemos as ligações com uma tomada e, com um interruptor. Isolamos tudo para manter a segurança na hora de apresentar, e tudo corre conforme planejado.
Figura 14 – Ligação Bomba em tomada.
O moinho foi feito com duas placas de plástico, cano e cola. Primeiro cortamos as placas em forma circular de 200 mm de diâmetro. Fizemos um furo de 8mm no centro das placas, e depois pegamos o cano de PVC e cortamos em tirar com a serra de fita.
Foi traçado o centro e as divisórias para as 8 tiras serem coladas corretamente. Passamos a cola SuperBonder nas faces de baixo das tiras e fomos colando nas marcações, reforçamos com a cola quente.
Figura 15 – Moinho
Para fazer a bobina fizemos um furo no centro do cano para pôr o eixo, e enrolamos o fio de cobre no cano, assim quando o eixo girar junto aos imãs vai gerar um campo magnético. Colocamos os imãs por dentro do cano no eixo, e dois pinos para separar os imãs. 
Figura 16 – Bobina
Cortamos as madeiras para servir como base, deixamos nas medidas de forma com que os elementos do trabalho ficassem bem distribuídos. Pregamos uma na outra para dar uma espessura maior e ter mais resistência.
Fizemos um palanque para elevar o reservatório dois, e ter a queda por gravidade da água.
Figura 17 – Elevação do reservatório.
Fizemos o furo no cano para passar o eixo e colocarmos os imãs no centro assim o imã girando gerando o campo magnético sobre o cobre. Depois que enrolamos o fio de cobre e isolamos, fizemos a ligação dos LED’s, decidimos colocar um capacitor para as LED’s se manterem acesas por mais tempo.
Figura 18 – Ligação Bobina e LED´s.
No primeiro momento com o trabalho montado tivemos alguns problemas em relação a velocidade do moinho, mais com alguns ajustes conseguimos revolver esse problema. Como já previsto nos cálculos a vazão da bomba foi o suficiente para levar a agua até o recipiente dois a 1,20.
Com o teste tivemos resultados positivos em relação a bomba e a velocidade do moinho, e na capacidade de girar os imãs assim gerando o campo magnético e acendendo os LED’s. Fizemos alguns ajustes necessários e obtemos os resultados esperados.
Figura 19 – Teste.
2.5 - CUSTOS
	Itens
	Quantidade
	Custo Unidade
	Custo Total
	Caixa
	2
	 R$ 30,00 
	 R$ 60,00 
	Adaptador com flange
	2
	 R$ 10,00 
	 R$ 20,00 
	Bomba
	1
	 R$ 40,00 
	 R$ 40,00 
	Mangueira
	2
	 R$ 5,50 
	 R$ 11,00 
	Fio
	1
	 R$ 6,50 
	 R$ 6,50 
	Imã
	4
	 R$ 35,00 
	 R$ 140,00 
	Capacitor
	1
	 R$ 15,00 
	 R$ 15,00 
	Fio de Cobre
	1
	 R$ 20,00 
	 R$ 20,00 
	Cano 3/4
	1
	 R$ 5,50 
	 R$ 5,50 
	Curva
	1
	 R$ 1,50 
	 R$ 1,50 
	Eixo 8 mm
	1
	 R$ 10,00 
	 R$ 10,00 
	Cano 100 mm
	1
	 R$ 14,00 
	 R$ 14,00 
	Placa de Plástico
	2
	 R$ 5,00 
	 R$ 10,00 
	Madeirit
	2
	 R$ 7,50 
	 R$ 15,00 
	LED
	4
	 R$ 1,25 
	 R$ 5,00 
	Interruptor
	1
	 R$ 4,00 
	 R$ 4,00 
	Tomada
	1
	 R$ 2,00 
	 R$ 2,00 
	Total
	28
	 
	 R$ 379,50 
3 – CONCLUSÃO
Conclui-se este trabalho, com a convicção da importância deste para enriquecer nossos conhecimentos teóricos e práticos adquiridos onde, estamos concisos da importância deste trabalho para nosso curso de engenharia e nossa carreira.
Ao decorrer de toda a elaboração do trabalho tivemos algumas divergências comuns ao tomar algumas decisões do formato e a qual material poderia ser utilizada. Então fomos a fundo aos conhecimentos adquiridos ao decorrer do curso até aqui. Apesar de algumas dificuldadestodo o processo tem se tornado experiências novas mais, no entanto comuns por ser o sétimo trabalho a ser apresentado, atendemos todos os regulamentos e normas cautelosamente a fim de atingir o padrão solicitado.
Em fim podemos conclui que todas as limitações de cada integrante foram rompidas agregando-se mais conhecimento e novas técnicas tendo a inspiração um gerador de energia utilizado em hidrelétricas, e assim finalizamos o trabalho, com serviço de grande qualidade, e com colaboradores focados e dedicados.
4 – BIBLIOGRAFIA
Acesso dia 21/04/2018 as 13:20 São Paulo :https://www.infoescola.com/energia/usina-hidreletrica/
Acesso dia 21/04/2018 as 14:00 São Paulo : http://www.itaipu.gov.br/sala-de-imprensa/perguntas-frequentes