Usina hidrelétrica

Usina hidrelétrica

CENTRAL GERADORA ELÉTRICA FLUTUANTE: Hidreletricidade,

Rogério da Silva Logrado Júnior Ecologia e Sustentabilidade nas populações ribeirinhas do Itapecuru

Relatório apresentado à disciplina de

Física do Ensino Médio da Escola Crescimento, realizado no ano de 2010. Orientador: Antônio Motta Ferro

São Luís – MA, 17 de Fevereiro de 2010

Escola Crescimento Rua Mitra, 21, Renascença I - São Luís/MA | CEP: 65075-770

Introdução:

O trabalho teve como início uma pesquisa de campo feita para solucionar uma problemática existente entre a população ribeirinha, que em sua maioria; ou não tinha acesso à eletricidade, ou não tinha condição de pagar por esse tipo de energia, procurouse também utilizar energia hidrelétrica que não polui o meio ambiente de maneira a aproveitar a bacia do Itapecuru e não utilizar barragem, daí surgiu a questão “Como produzir energia limpa de baixo custo utilizando uma central hidrelétrica sem necessitar de barragem de maneira à suportar as oscilações de energia e conseguir velocidade em rotações por minuto no rio Itapecuru, que não possui corrente torrencial satisfatória para tal uso?”

A Balsa não necessita de barragem, pois ela utiliza-se da própria bacia do

Itapecuru e da sua correnteza natural para converter a energia potencial e cinética do rio no movimento ( energia cinética ) da Roda d’água, as oscilações de voltagem são controladas por meio da utilização de um estabilizador, que controla as mesmas de maneira à manter em 220V a Tensão do circuito.A velocidade de rotação do Gerador necessária ( entre 600 e 1200 RPM ) é alcançada por meio da utilização de um sistema contínuo de polias ( uma acoplada à roda d’água e à outra no mancal, que é ligada por um eixo à outra maior que também fica no mancal, que é ligada por uma correia ao gerador ) que consegue imprimir velocidade à rotação do Gerador, mesmo que a Roda d’água não tenha grande velocidade de rotação ( apenas entre 30 e 60 RPM ).

Resolve-se desenvolver o projeto pois ; além da questão da energia hidrelétrica ser um assunto muito atual e que é um dos principais focos dos temas que falam de ecologia, principalmente pelo paradoxo que o mesmo gera entre o benefício da nãoemissão dos gases CFC ( clorofluocarbono ) e o malefício da criação de Barragens que implicam em grandes transtornos, como o deslocamento de animais de seu habitat natural e de pessoas de suas habitações, inundação de plantações, cidades antigas, patrimônios históricos, etc; o projeto também chama a atenção pela alternativa que traz às pessoas que não tem acesso ou condições de desfrutar das possibilidades que a energia elétrica proporciona; para solucionar o problema da Barragem e trazer para a questão da geração de energia limpa um outro conceito; o de sustentabilidade.

As metas iniciais do projeto foram: Gerar energia limpa por meio do princípio da hidreletricidade, solucionar os problemas inerentes à não utilização de barragem ( velocidade de rotação do gerador e oscilações de energia); além do problema relativo a oxidação das instalações elétricas e levar novas alternativas à população que vive nas áreas adjacentes a rios levando a eles energia de uma maneira ecologicamente correta e sustentável.

Metodologia: Inicialmente, é feita a montagem de uma balsa com duas partes de 64 células , cada célula com 6 garrafas PET de 2 litros , o cálculo da flutuação da balsa é feito da seguinte maneira: cada garrafa possui um volume equivalente em água de 2 litros, e , utilizando-se a densidade da água nas CNTP a 25ºC , que é 1g/cm³ calcula-se que cada garrafa agüenta, aproximadamente 2 Kg; multiplica-se então pelo número de células ( 128 ) e pelo número de garrafas que há em cada célula ( 6 ), encontrando-se então o coefciente de flutuação da balsa, que é de 1536 Kg.

Depois, monta – se o sistema, com a roda d’água de ferro ou madeira-de-lei, neste caso, não podem ser utilizadas as madeiras brancas, chamadas popularmente de “brancal”, pois o material da roda têm de ser leve e resistente, recomenda-se assim o uso do cedro e depois monta-se o mancal, onde se monta o sistema contínuo de polias que se ligam à um gerador alterima; a roda d’água fica acoplada à uma polia de 80 cm de diâmetro, que fica por uma correia ligada à uma polia de 20 cm no mancal, ligada por um eixo à outra polia maior de 40 cm ainda no mancal, ligada por outra correia ao gerador.

Figura - Como se dispõem as polias na central; no esquema o gerador está em verde e o mancal entre ele e a roda.

A Velocidade ( em RPM ) calculada para a rotação de cada componente é de: entre 30 e 60 RPM para a roda d’água, entre 120 e 240 RPM para as polias do mancal e entre 600 e 1200 RPM para a rotação do Gerador.

Na pesquisa no site da Alterima; descobriu-se que os geradores de energia

Alterima também podem ser acoplados à roda d’água por ser um gerador hidrelétrico de baixa rotação (600 RPM A 1200 RPM), tendo portanto um rendimento de até 40% a mais que os geradores elétricos convencionais. Gerador Especial - Geradores Magnéticos sem carvão, sem anéis, sem diodo, de baixa rotação.

Características: •De 1/2 a 10Kw.

• Gerador Magnético Monofásico ou Trifásico, não têm diodo, não têm escova, não necessita de regulador eletrônico. • Sem Transistores e de baixa rotação, de 600 a 1200 rpm.

• Geradores com potência de ½ KVA, 01 KVA, 02 KVA, 03 KVA, 04 KVA, 05 KVA, 06 KVA, 08 KVA e 10 KVA. As turbinas podem ser de até 30 KVA.

Para as Instalações elétricas, de acordo com o ábaco do livro “Instalações

Elétricas Prediais” de Alfonso Martignoni, foram determinadas baixa resistividade no abastecimento de um motor de 1/4HP ( Cavalo-vapor na potência de uma geladeira comum ) nos materiais cobre e alumínio, em instalações prediais eles são utilizados nas dimensões; Cobre dimensão 2 ou 3 ( 1 x 10 ) e Alumínio 2 ou 3 ( 1 x 8 ).

Na questão da estática da balsa, utilizam-se garrafas com cimento ou outro material denso amarradas nas bordas ou a balsa ancorada, isso tem como consequência um prejuízo com relação a mobilidade, pois a balsa ficaria fixa, mas estabilizada.

Resultados: Foi alcançado êxito na construção do projeto, mas, por falta de tempo o protótipo não pôde ser produzido, foram encontradas as soluções para os problemas que envolviam o funcionamento da balsa, que foi a utilização de um sistema contínuo de polias para o problema das rotações por minuto do gerador , e as outras soluções apresentadas a seguir:

1. Oscilações de energia e voltagem: Para as possíveis quedas de Amperagem, utilizam-se 6 Baterias de 12 V (

Baterias de carro ) que servirão como fonte de reserva para os receptores não serem danificados e funcionarão em um ciclo que; enquanto três estão sendo carregadas; 3 vão sendo utilizadas; com função análoga a de um NoBreak, impedindo a queda brusca de corrente e mantendo os aparelhos funcionando.

Para o problema das oscilações de voltagem, é utilizado um estabilizador que funciona da seguinte maneira: o gerador pode oscilar até 300 V que o estabilizador manterá em 220 V.

2. Oxidação das Instalações Elétricas: As Instalações elétricas são suspensas e pintadas com metal de sacrifício (

Magnésio ) para evitar a corrosão decorrente da oxidação o maior tempo possível, aumentando a sua durabilidade.

Referencial Bibliiográfico: Livro Instalações Elétricas Prediais; Martignoni, Alfonso /Editora Globo Livro Fundamentos da Física, volume 1-Mecânica; Ramalho, Nicolau e Toledo/ Editora FTD

Site http:// w.alterima.com.br

Apostila objetivo ensino médio “Dinâmica”, edição de 1989

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