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ESCOLA PREMIER
CURSO DE ELETROTECNICA
Irineu
Jhonatas
Douglas
Cidiclei
Pedro
Metodologia para aproveitamento de energia mecânica
Aracruz
2014
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Irineu
Jhonatas
Douglas
Cidiclei
Pedro
Metodologia para aproveitamento de energia mecânica
Trabalho de conclusão de curso
apresentado à coordenação do curso de
eletrotécnica da Escola Premier como
requisito parcial para a obtenção do
título de técnico em eletrotécnica.
Orientadora: Profª. Maria Aparecida
ARACRUZ
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2014
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Irineu
Jhonatas
Douglas
Cidiclei
Pedro
Metodologia para aproveitamento de energia mecânica
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito básico para conclusão
do Curso de eletrotécnica.
Comissão Examinadora
.....................................................
Profª.
.....................................................
Profª.
.....................................................
Profª.
Aracruz
Data da apresentação
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DEDICATÓRIA
Aos nossos familiares e amigos que me deram o estimulo e
aceitaram com paciência minhas ausências nos momentos em
que me dediquei aos estudos.
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AGRADECIMENTOS
Agradecer orientador, amigos e mestres...
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EPÍGRAFE
“Embora ninguém possa voltar atrás e fazer
um novo começo, qualquer um pode começar
agora e fazer um novo fim”
Francisco Cândido Xavier
“Se Deus é por nós, quem será contra nós”.
(Romanos 8, 31)
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO
2 tipos de energia
3 metodologia
3.1 desenvolvimento
3.1 desenvolvimento
3.2 justificativa
4 METODOLOGIA DA PESQUISA 8
5 CRONOGRAMA 10
REFERÊNCIAS 11
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INTRODUÇÃO
Não é de hoje que a história registra esforços para transportar verticalmente
cargas e pessoas. 1500 anos antes de cristo egípcios já estavam nessa
empreitada.
Somente em 1853, Elis Graves Otis teve a invenção do elevador de segurança, o
uso de elevadores como meio de transporte de passageiros começou a se
popularizar.
No Brasil, os primeiros elevadores começaram a ser fabricados em 1918. Não
era movido a vapor, nem a eletricidade. Era o cabideiro, girando uma manivela.
Essa fantástica criação trouxe muitos benefícios além do ganho de tempo, o
elevador é muito útil quando é necessário percorrer a distância entre vários
andares.
Com as diversas formas de energia, duas delas foram adotadas em maior uso
para movimentação do elevador: Hidráulica e elétrica.
Tempo atrás o circuito hidráulico tinha a preferencia dos arquitetos que
idealizavam os edifícios. Apenas com equipamentos desse tipo era possível
eliminar as casas das máquinas nos telhados, eram os únicos equipamentos que,
por via de uma válvula de queda, permitiam que em caso de falta de energia a
cabine se deslocasse ao piso mais baixo e abrisse as portas, e o conforto da
viagem era bastante melhor do que se conseguia com os elevadores elétricos.
Entretanto os elevadores elétricos tiveram uma revolução técnica enorme, e os
hidráulicos ficaram donos de uma série de limitações pouco invejáveis.
⎯ Mais lentos,
⎯ Menos ecológicos (pois consomem uma grande quantidade de óleos) e
⎯ Manutenção muito mais cara.
Também ganharam grandes avanços tecnológicos, como: a evacuação
automática, variação de frequência que lhestrouxe uma suavidade, na precisão
de paragem e acerto ao piso que são notáveis.
Mas um grande vilão rouba a cena dessa maquina que é a falta de energia.
A parada repentinados elevados, por falta de energia, pode causar transtornos e
acidentes, se não for administrada de forma adequada.
Pessoas presas no elevador podem sofrer ataques, principalmente as que sofrem
da síndrome do pânico (3% da população), claustrofobia, cardíacos etc, e podem
ser guilhotinadas pela movimentação da cabine ao tentarem sair no momento
que retorna a energia.
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Algumas ações e medidas estão sendo tomadas para evitar ou minimizar esses
incidentes, porem ainda não fazem tanto efeito como deveriam (que ainda pode
causar sérios danos a segurança dos usuários deste equipamento através de
estudos e conceitos embasados) diante disso percebe-se que é possível criar
através do movimento mecânico do elevador, uma forma de geração e,
consequentemente, o armazenamento de energia capaz de movimentá-lo e dispor
de suas funções para isso emergencial e também a utilização de iluminação
suficiente para a remoção dos usuários do elevador, por meio de dispositivos
eletroeletrônicos, onde uma energia que seria desperdiçada é recolhida e
reutilizada.
TIPOS DE ENERGIA
2 REFERENCIAL TEÓRICO
A energia possui diversas fontes, sendo renováveis e não renováveis....
2.1 FONTES RENOVÁVEIS
As fontes renováveis de energia são aquelas inesgotáveis, pois são encontradas
na natureza em grande quantidade ou que possuem a capacidade de regeneração
por meios naturais.
2.1.1 A Energia eólica
A energia eólica é a energia obtida pelo movimento do ar, ou seja, o vento. Esta
energia pode ser aproveitada de várias formas como a moagem de grãos (sua
utilização mais antiga), bombeamento de água e também a geração de energia
elétrica entre outras aplicações menos conhecidas. Especificamente para este
estudo o interesse principal é a sua utilização como fonte geradora de energia
elétrica.
A transformação da energia dos ventos em energia elétrica ocorre através da
utilização de equipamento eletromecânicos cujo seu componente principal é o
aero gerador, os quais devem ser instalados em locais com abundância de
ventos, tanto em volume como em regularidade, ou seja, não basta ter ventos
fortes é preciso que eles sejam constantes. A velocidade dos ventos precisa ser
superior a 3,6 m/s. essa energia causa baixíssimo impacto ambiental e geração
de poucos resíduos, porem a estrutura para geração da energia deve ser instalada
em locais amplos e com boa incidência de ventos.
Este equipamento é basicamente composto por uma torre de sustentação, um
gerador elétrico e um conjunto de pás que são responsáveis pela captação do
vento e acionamento do gerador elétrico. Além desses equipamentos principais
há uma série de outros componentes elétricos e mecânicos que compõem o
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conjunto, mas esta composição é variável dependendo do tipo de aerogerador
utilizado.
2.1.2A energia solar
A energia solar é responsável pela geração de dois tipos de energia elétrica, a
energia térmica e a energia fotovoltaica.
A energia térmica é gerada a partir de coletores solares que ao captar a energia
provinda do sol transfere à água, utilizada geralmente em chuveiros elétricos,
pois a água é totalmente aquecida quando recebe a energia térmica. Já a energia
fotovoltaica, possui duas possíveis formas de ser coletadas, seja por lâminas ou
por painéis conhecidos por painéis fotovoltaicos, tanto um como o outro são
compostos de um material que possui capacidade de capturar a radiação liberada
pelo sol e produzir energia elétrica. A energia fotovoltaica possui mais um fator
interessante, ela poder ser utilizada diretamente ou então pode ser abrigada em
baterias para ser utilizada quando não houver sol.
A grande vantagem da energia térmica ou fotovoltaica, é que é uma energia
limpa, isto é, não ocasiona a poluição, alem de dispensar a utilização das
turbinas e geradores, no entanto, o custo para a realização desses processos
ainda encontra-se elevado e só tem geração de energia somente quando há luz
solar.
A energia solar é inesgotável e gratuita. Entretanto, os equipamentos que
permitem seu aproveitamento, principalmente na conversão em energia elétrica
ainda são caros e inacessíveis à maioria da população.
Sabe-se que a energia solar é uma fonte cujo uso mais cresce no mundo e pode
ser utilizado tanto em locais remotos, como única possibilidade de eletrificação,
quanto de maneira complementar e paralela à rede pública. Desse modo, os
painéis fotovoltaicos podem ser instalados em imóveis de um modo geral
atendendo pequenas demandas de eletricidade, ou ainda, na geração em larga
escala através de usinas geradoras.
2.1.3 A energia hidráulica
A energia hidráulica, também conhecida como energia hídrica ou hidrelétrica, é
aquela obtida através do aproveitamento da energia potencia e cinéticadas
correntes de água em rios, mares ou quedas d’água. É considerada uma fonte de
energia renovável e limpa. A energia contida na água (potencial e cinética) é
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transformada em energia elétrica através do movimento das turbinas existentes
nas usinas hidrelétricas.
Os benefícios desse tipo de energia é que não ocorre emissão de gases poluentes
significativos no processo de geração de energia. A água represada pode,
dependendo do projeto, ser usada para irrigação de plantações nas proximidades
da usina e através da represa é possível regular a vazão do rio.
O custo operacional é baixo, pois as usinas atuais são automatizadas e como não
há uso de combustíveis fósseis (gasolina, diesel) ou gás, os preços da energia
elétrica gerada para o consumidor final não sofrem grandes alterações, pois não
há influência de aumentos de preços destes combustíveis fósseis.
Todavia, em época de pouca chuva nas cabeceiras dos rios, pode ocorrer a
diminuição da geração de energia elétrica. Ademais, se a represa é construída em
local onde há cidade ou aldeia indígena, há grande transtorno para estas
populações, pois estas devem ser deslocadas para outras áreas. Outro aspecto
negativo consiste na construção de represa em região de mata ou floresta, em
razão do impacto ambiental, pois muitas espécies animais e vegetais podem ser
prejudicadas e o aumento ou diminuição do fluxo de água que sai das barragens
pode afetar a vida nos ecossistemas dos rios.
2.1.4 Energia de biomassa
Pode ser considerada biomassa todo recurso renovável que provêm de matéria
orgânica - de origem vegetal ou animal - tendo por objetivo principal a produção
de energia.
A biomassa é uma forma indireta de aproveitamento da luz solar: ocorre a
conversão da radiação solar em energia química por meio da fotossíntese, base
dos processos biológicos de todos os seres vivos.
Existem diversas rotas para a biomassa energética, com extensa variedade de
fontes - que vão desde os resíduos agrícolas, industriais e urbanos até as culturas
plantadas exclusivamente para a obtenção de biomassa. As tecnologias para os
processos de conversão são as mais diversas possíveis e incluem desde a simples
combustão ou queima para a obtenção da energia térmica até processos físicos
químicos e bioquímicos complexos para a obtenção de combustíveis líquidos e
gasosos.
A energia advinda da biomassa é considerada durável a partir do momento que
em que se pode através do manejo correto garantir seu ciclo, por exemplo,
garantindo o reflorestamento ou replantio. E é renovável no sentido de que toda
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a energia obtida da biomassa veio de processos biológicos que aproveitaram a
energia solar, essa energia se não aproveitada pelos humanos acaba retornando
ao ambiente através da digestão e da putrefação das plantas.
Uma das principais vantagens da biomassa é que seu aproveitamento pode ser
feito diretamente, por meio da combustão em fornos, caldeiras, etc. Para que
seja aumentada a eficiência e sejam reduzidos os impactos socioambientais no
processo de sua produção, porém, estão sendo desenvolvidas e aperfeiçoadas
tecnologias de conversão mais eficientes como a gaseificação e a pirólise,
também sendo comum a cogeração em sistemas que utilizam a biomassa como
fonte energética.
Atualmente, a biomassa vem sendo bastante utilizada na geração de eletricidade,
principalmente em sistemas de cogeração e no fornecimento de energia elétrica
para demandas isoladas da rede elétrica.
Outra importante vantagem é que o aumento na sua utilização pode estar
associado à redução no consumo de combustíveis fósseis, como o petróleo e
seus derivados, que não são matérias-primas renováveis.
O Brasil, por possuir condições naturais e geográficas favoráveis à produção de
biomassa, pode assumir posição de destaque no cenário mundial na produção e
no uso como recurso energético. Por sua situação geográfica, o país recebe
intensa radiação solar ao longo do ano - o que é a fonte de energia fundamental
para a produção de biomassa, quer seja para alimentação ou para fins
agroindustriais.
Outro aspecto importante, no caso do Brasil, é a grande quantidade de terra
agricultável, com boas características de solo e condições climáticas favoráveis.
No entanto, é necessária a conjugação de esforços no sentido de que esta
produção ou o seu incremento seja feito de maneira sustentável, tanto do ponto
de vista ambiental quanto social.
Não obstante, apresenta algumas desvantagens como a dificuldade no
armazenamento da biomassa sólida, a contribuição para formação de chuva
ácida (bicombustíveis líquidos), o custo elevado na aquisição de equipamentos
industriais, grandes impactos ambientais em áreas verdes e a destruição da fauna
e flora de determinada região.
 
2.2 FONTES NÃO RENOVÁVEIS
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As fontes de energias não renováveis têm recursos teoricamente limitados, sendo
que esse limite depende dos recursos existentes no nosso planeta, como é o
exemplo dos combustíveis fósseis.
2.2.1 A Energia nuclear
A energia nuclear é aquela liberada através do núcleo dos átomos. Como
sabemos, todos materiais do nosso planeta são constituídos por minúsculas
partes conhecidas como moléculas. Estas moléculas, por sua vez, são formadas
por átomos.
A energia nuclear apresenta diversas vantagens, tal como a pouca poluição do ar
no processo de geração de energia, ao contrário do que ocorre em termelétricas.
O impacto ambiental no processo de construção e instalação da usina nuclear é
bem menor do que ocorre no caso de uma usina hidrelétrica. Existe grande
disponibilidade de urânio na natureza. Sendo que o urânio é muito bem
aproveitado no processo de geração de energia. Para funcionar plenamente, uma
usina nuclear não depende de fatores climáticos como, por exemplo, chuvas (no
caso de hidrelétricas), ventos (no caso da energia eólica) e luz solar (caso da
energia solar).Assim, em países que os recursos hídricos são escassos
(inviabilidade de usinas hidrelétricas), as usinas nucleares podem ser uma opção
alternativa para geração de energia elétrica.
Não obstante, apresenta desvantagens. Como os acidentes em usinas nucleares
são de altíssimo perigo para as pessoas que residem próximas a elas, tendo em
vista que é elevado o risco de contaminação do solo, água e animais e das
pessoas. Uma vez contaminadas por radioatividade, estas pessoas podem morrer
ou desenvolver câncer de diversos tipos. A contaminação ao meio ambiente
também é problemática, pois pode levar centenas de anos para que ocorra a total
descontaminação do local do acidente e imediações afetadas.
Outro fator alarmante é a geração de grande quantidade de lixo nuclear, que
demanda altos investimentos e processos de segurança para sua armazenagem.
Vale lembrar que o lixo atômico não pode ser descartado na natureza, mas sim
tratado e armazenado com rígidos padrões de segurança. O custo de implantação
de uma usina nuclear é muito elevado, pois a tecnologia empregada e a
mão-de-obra especializada encarecem muito o processo.
Outra desvantagem apresentada na geração desse tipo de energia é de ordem
psicológica. Muitas pessoas, que vivem em áreas próximas às Usinas Nucleares,
convivem diariamente com o medo de um acidente nuclear. Ainda, outro aspecto
negativo observado é que as usinas próximas ao oceano, a água utilizada no
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resfriamento dos reatores é lançada no mar. Como estas águas são aquecidas,
este fator pode gerar problemas nos ecossistemas litorâneos da região.
2.2.2 Os Combustíveis fósseis
Combustíveis fósseis são substâncias de origem mineral, formados pelos
compostos de carbono. São originados pela decomposição de resíduos
orgânicos. Porém, este processo leva milhões de anos. Logo, são considerados
recursos naturais não renováveis. São os mais usados no mundo para gerar
energia elétrica e movimentar veículos.
Os combustíveis fósseis têm diversas vantagens sobre outras fontes de energia.
Esta é a principal razão pela qual todo esse material orgânico ainda é o principal
fornecedor de energia no mundo, mesmo em relação às fontes de geração de
energialimpa, que ainda têm seu potencial pouco aproveitado.
É possível elencar algumas vantagens da geração desse tipo de energia, dentre as
quais o valor muito alto em termos de eficiência energética. Assim, a queima de
1 g de combustíveis fósseis libera enorme quantidade de energia. Além do mais,
os reservatórios de combustíveis fósseis são muito fáceis de localizar. O carvão,
por exemplo, carvão é um combustível fóssil encontrado em abundância, assim,
é usado na maioria das usinas, pois reduz o custo de produção em larga escala.
No que tange ao transporte de combustíveis fósseis, tanto em forma líquida
como na gasosa é muito fácil, pois eles simplesmente são transportados através
de tubos de construção de centrais elétricas que funcionam com combustíveis
fósseis também.
O petróleo é a forma mais utilizada predominantemente de combustíveis fósseis
para todos os tipos de veículos. Os combustíveis fósseis são mais fáceis de
extrair e processar, por isso são mais baratos do que as formas
não-convencionais de energia.
Embora, os combustíveis fósseissejam a maior fonte de energia até o momento,
o seu consumo de modo indesejável leva a diversas questões ambientais de
grande importância. Ocorre que tais combustíveis também apresentam diversas
desvantagens. Assim, apesar de o petróleo, o gás natural e o carvão serem
encontrados em abundância na natureza, o índice alarmante em que eles estão
sendo consumidos resultou na diminuição substancial de seus reservatórios.
No que concerne às consequências causadas ao meio
ambiente,os hidrocarbonetos presentes nos combustíveis fósseis liberam gases
de efeito estufa, como metano, dióxido de carbono, entre outros, que são capazes
http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/petroleo-e-gas/
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de danificar a camada de ozônio, além disso, outros gases nocivos como
o monóxido de carbono e o dióxido de enxofre são responsáveis pelas chuvas
ácidas, o que significa um desastre para a ecologia. A extração de combustíveis
fósseis colocou em perigo o equilíbrio ambiental em algumas áreas.
Outro aspecto negativo observado são os prejuízos causados à vida de
trabalhadores de diversas minas de carvão ao redor do mundo.
O esgotamento dos reservatórios fez da extração de combustíveis fósseis uma
atividade onerosa. Este fato é perceptível por afetar os preços dos combustíveis;
a fuga de alguns combustíveis fósseis, como o gás natural e o petróleo pode
levar a graves perigos. Assim, o transporte desses combustíveis é muito
arriscado.
METODOLOGIA
A metodologia que tomamos tem como base para desenvolvimento do trabalho
de geração de energia através de uma fonte alternativa, para solucionar os
problemas gerados pela falta de energia nos elevadores.
Será usado uma fonte de retificação controlada , nela vamos utilizar um
transformador abaixador para adequar o nível de tensão da rede para a tensão de
trabalho.
Ao faze uma analogia percebesse que poderíamos criar um sistema utilizando a
energia mecânica do movimento de um elevador para a produção de energia
elétrica acoplando duas polias de “150 mm”de teflon no cabo do elevador, sendo
fixados na estrutura do elevador, por um suporte junto com um eixo onde uma
acopla no cabo e a outra ligada por uma correia de borracha em outra polia ”30
mm” de teflon.
Esta polia menos é acoplada ao eixo do dínamo que tem como finalidade
aumentar a rotação na relação de 1:5 gerando energia elétrica.
DESCRIÇÃO DOS COMPONENTES A SEREM UTILIZADOS
⎯ Polia240 mm - responsável para receber e transmitir rotação.
⎯ Polia 40 mm - responsável para receber a rotação da polia maior e
transmitir para o dínamo.
⎯ Correia - transmitir movimento de um eixo para o outro.
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⎯ Eixo- são elementos que tem a função de suporte de outros elementos
mecânicos e não transmitem potência.
⎯ Dínamo – responsável para receber a rotação e gerar energia contínua.
DESENVOLVIMENTO
Vamos utilizar um transformador abaixador para adequar o nível de tensão da
rede para a tensão de trabalho.
A entrada do circuito é a tensão alternada disponível no sistema elétrico urbano
(110 V). A freqüência do sinal de entrada é 60HZ, que é a freqüência adotada no
Brasil. Outros países do continente sul-americano, como o Paraguai, adotam a
freqüência de 50HZ.
O transformador é responsável por isolar o circuito da rede elétrica e também
por abaixar a amplitude da tensão para o valor desejado (ou próximo dele),
porém não altera a ordem do sinal continua alternado. O bloco retificador
converte a tensão alternada do secundário em continua pulsante, o que ainda é
imprópria para alimentar alguns tipos de circuito. O filtro capacitivo, então,
diminui a variação dessa tensão, deixando o sinal mais próximo do desejado,
apresentando uma pequena variação da tensão na crista da onda, chamada de
ripple. Quanto maior o valor da capacitância, menor será a variação de ripple.
DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO DO CRICUITO
A ponte retificadora será alimentada por uma fonte de 12volts alternada, que
será um transformador abaixador de 127 v para 12 v. Após retificada, teremos
um link DC pulsante, que será filtrada pelo capacitor eletrolítico de 2200 u.
Faradey, este tem como objetivo filtra toda tensão de ripple, deixando a tensão
continua.
Após esta etapa de retificação, um regulador de tensão será alimentado pela
mesma. Este regulador precisa de uma referencia de tensão na entrada de ajuste
para saber o quanto ele pode liberar no pino de saída do mesmo. O regulador é
composto de um circuito integrado, um registro e um potenciômetro para ajuste
da tensão na saída.
Este projeto foi pensado com a finalidade de ser usado em um carregamento de
bateria, desta forma é usado na saída do regulador um resistor de 15 Ohms capaz
de dissipar 10 W de potencia com finalidade de limitar a corrente de curto
circuito em 840 ma. É preciso o uso deste resistor, pois uma bateria
descarregada se comporta em curto circuito, fazendo o circuito do regulador
entra em estado de sobrecarga e conseqüentemente queimá-lo.
CALCULOS MATEMÁTICOS
Descrição dos Componentes a serem Utilizados.
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Fusível de vidro STL 1 A – Responsável pela proteção de sobre corrente da
fonte em caso de defeito interno ou curto circuito na ponte retificadora.
Ponte retificadora da ChenyiElectonics w10 1 A – Responsável pela
retificação da corrente alternada em corrente continua pulsante.
Capacitor eletrolítico Telecom 2200u F 25 v – Responsável pela eliminação da
tensão de ripple.
Led na cor verde – Responsável por indicar o funcionamento do link DC.
Resistor de 1k – Responsável por limitar a corrente no Led.
Regulador de tensão da ST LM 317T 1,5A de 1,2 V a 37 V –Responsável pela
regulagem da tensão de saída.
Resistor de 1,2 K - Responsável pelo divisor de tensão para a referência ao LM
317T.
Potenciômetro de 10 K – Responsável junto ao resistor de 1,2 K de ajustar a
tensão da saída informando a tensão de referencia ao LM317T.
Resistor de 15 Ohms 10 W- Responsável por limitar a corrente de curto
circuito em 840 mA.
Capacitor de 100 uF 25 V Suntan – Responsável por filtrar ruídos provocados
pelo regulador de tensão e ajudar na correção da tensão ripple.
Cálculos matemáticos
Para dimensionar a fonte devemos partir de alguns parâmetros básicos, como
qual a saída desejada, potencia disponível para projeto.
Neste projeto partimos do principio que queremos uma saída de 12 Volts, e
temos 1 potenciômetro de 10 k Ohms.
Precisamos saber qual o valor do resistor divisor:
Rd= 1,25/ l ajuste
I ajuste= V ajuste/ potenciômetro
V ajuste= Tensão desejada na saída – 1,25
Desta forma temos:
V ajuste= 10,75 Volts
I ajuste=1,075 mA
Rd= 1162,69 Ohms
Para filtrar a tensão de ripple é usado o seguinte calculo.
Calculo parw máximo 10% de ripple.
Vond= Vp- Vmin
Vond=18,39- 16,55
Vond= 1,84 Volts
Achando o capacitor necessário para 500 mA de corrente de carga
C=500m/ 1,84 * 120
C= 2264,49 u Fradey
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OBJETIVO
O objetivo do sistema é ser mais uma fonte renovável de energia limpa,
utilizando o movimento mecânico do elevador para gerar energia elétrica com
intuito de carregar uma bateriade segurança que tem como finalidade de entrar
em operação quando houver um blackout. A fim de retirar as pessoas que
utilizam o mesmo para o andar mais próximo evitando que passem minutos ou
horas até que seja normalizada a situação.
JUSTIFICATIVA
Este projeto visa à melhoria continua e o aproveitamento da energia
mecânica gerada através do elevador tendo assim um custo benefício
sócia econômico, uma vez que, esta se aproveitando da energia que
não era utilizada. Para fins úteis.
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