ANTONIO CARLOS CORDEIRO
ELBER MOREIRA NUNES
JEFERSON DA SILVA RIBEIRO
HENRIQUE SAMUEL DE SOUZA
HEITOR ARAUJO DA SILVA
ORLANDO ARAUJO DA SILVA
RENAN RODRIGUES DA SILVA
VALDEMIR PEDRO SILVA
RA 908208469
RA 908202386
RA 908203012
RA 909208922
RA 908207458
RA 908200056
RA 908206124
RA 908200139
PROJETO INTEGRADOR: CONSTRUÇÃO DE BOMBA EÓLICA.
UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
2º Semestre de 2009
1
ANTONIO CARLOS CORDEIRO
ELBER MOREIRA NUNES
JEFERSON DA SILVA RIBEIRO
HENRIQUE SAMUEL DE SOUZA
HEITOR ARAUJO DA SILVA
ORLANDO ARAUJO DA SILVA
RENAN RODRIGUES DA SILVA
VALDEMIR PEDRO SILVA
RA 908208469
RA 908202386
RA 908203012
RA 909208922
RA 908207458
RA 908200056
RA 908206124
RA 908200139
PROJETO INTEGRADOR: CONSTRUÇÃO DE BOMBA EÓLICA.
Trabalho apresentado como requisito para a disciplina de
Física Geral e Experimental III, do curso de Engenharia de
Produção Mecânica, com a finalidade de desenvolver produto
técnico e voltado para aspectos de sustentabilidade.
Profº da disciplina: Wagner Marcelo Pommer.
UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
2º Semestre de 2009
2
Sumário.
1.0- Introdução ............................................................................................................... p. 2
2.0- Objetivo. .................................................................................................................. p. 2
3.0- Características da Bomba Eólica ............................................................................. p. 3
3.1- Suporte da Hélice .................................................................................................... p. 3
3.2- Conjunto de Articulação (Manivela) ......................................................................... p. 3
3.3- Suporte da Bomba ................................................................................................... p. 4
3.4- Conjunto da Bomba ................................................................................................. p. 4
5.0- Cuculos Relacionados ao Funcionamento ............................................................... p. 5
6.0- Anexos da Bomba Eólica ......................................................................................... p. 6
6.1- Desenhos ................................................................................................................ p. 6
7.0- Evolução do Dispositivo ........................................................................................... p. 7
7.1- Estudo das Soluções ............................................................................................... p. 7
8.0- Memorial Descritivo ................................................................................................. p. 9
9.0- Conclusão ............................................................................................................... p. 10
10- Cronograma.............................................................................................................. p. 11
11- Referências Bibliográficas ........................................................................................ p. 12
3
Introdução
O processo de extração da energia eólica e muito importante para nossas gerações futuras, com este novo
evento iniciaremos uma nova etapa nos estudos aplicados aos conhecimentos físicos e mecânicos sobre as
forças naturais do vento e como poderemos aproveita-los em beneficio da humanidade. Está tecnologia já
existe, porem em proporções muito grandes e em alta frequência, a estes protótipos estão sendo aplicados
os mesmos conceitos mecânicos a partir de um sistema de coleta do vento.
Objetivo
Este projeto tem como objetivo fundamental o estudo e construção de uma bomba eólica capas de extrair a
força do vento e transformando a mesma em energia potencial mecânica com a capacidade de movimentar
um pequeno sistema montado através de estudos realizados nas leis da física.
O estudo deste trabalho tem como fundamento o aperfeiçoamento da energia extraída de forças naturais do
vento, que no qual nos leva ao conhecimento e habilidade para desenvolver novos projetos que facilitará o
desempenho, qualidade e a prática acadêmica.
4
Características da Bomba Eólica
3.1- Suporte da Hélice
Este suporte tem a função estrutural de fixar o conjunto de peças que formam o coletor de vento da hélice.
Formada de componentes de alumínio a mesma é fixada na base de sustentação do dispositivo, devido seus
componentes ser de extrema importância no funcionamento à mesma deve estar alinhada com anglos retos
de 90º e com os componentes bem fixados, assim evitando trepidação e perca de velocidade.
Componentes
Suporte da Hélice.
Quantidade
Mancal Superior.
2
Mancal Inferior.
2
Rolamentos 34,5mm.
4
Correia 90 mm.
1
Polia de 40 mm.
1
Polia de 140 mm.
1
Base Horizontal de 150 mm x 40 mm x 20 mm.
3
Base Horizontal de100mm x 40 mm x 20 mm.
2
Base Vertical de 200 mm x 40 mm x 20 mm.
2
Lateral de 100 mm x 40 mm x 20 mm.
2
Contra Peso 290g.
1
Haste Fixadora (Parafuso M6 ).
2
Suporte de Fixação das Bases.
6
Porcas M6
4
Hélice Ventisilva 3 Pás
1
3.1- Conjunto de Articulação (Manivela)
O conjunto de articulação também chamado de braço mecânico tem a função de absolver os movimentos
circulares da polia e transformando-a em aplicação de força e movimento no eixo do êmbolo.
Componente
Quant.
Haste de Controle Angular.
1
Conjunto de Articulação
Haste de Cilindro.
1
(Manivela).
Terminal SGK (Norma ISO 9432).
1
Terminal Rotular (Norma ISO 6432).
1
(Componentes
Parafuso Sextavado M10 (Norma Din. 7968).
1
Normalizados).
Arruela Lisa M10 (Norma Din. 125).
4
Porca Sextavada M10 (Norma Din. 934).
1
5
3.3 Suporte da Bomba
Conjunto de peças responsáveis pela estrutura e suporte da bomba de sucção, também formada de peças
de alumínio é fixado na base de sustentação do dispositivo apoia o funcionamento da bomba, e absorve total
trepidação ou movimentos indevidos de outras particularidades.
Componente
Suporte da Bomba.
Quant.
Lateral de 307 mm x 40 mm x 20 mm.
2
Base de 172 mm x 40 mm x 20 mm.
2
Base de Fixação Lateral.
2
Haste Fixadora (Parafuso M6).
2
Porcas M6
4
3.4 Conjunto da Bomba
Este conjunto é uma relação de tubos e emendas de PVC e peças plásticas que tem a função de canalizar e
efetuar a extração da água, com o poder de sucção da água ela contém em seu interior um pequeno pistão
com dois anéis de borracha lubrificados trabalhando junto com duas bolinhas de mouse, é responsável por
puxar a água do recipiente para o interior da bomba e empurrar o ar junto com a água por uma via canalizada
para fora da bomba, gerando assim os movimentos de sucção e extração do liquido.
Componente
Conjunto da Bomba.
Quant.
Tubo de PVC 32 mm.
1
T de 32 mm.
1
Redução de 32 mm para 20mm.
3
Acoplamento de PVC de 32mm.
1
Joelho de 32 mm (Curva de 90º).
1
Luva de 32 mm.
1
Bola de Mouse Padrão.
2
Chapa de Teflon 32 mm.
2
Tampão de 32 mm.
1
Anel de Oring (Dimâmentro 19,5mm).
2
Embolo (Rosca interna M6).
1
Eixo do Pistão (Roscas M6).
1
6
Cálculos Relacionados ao Funcionamento
RPM das Polias.
Polia Motora.
Polia Movida.
Velocidade (RPM).
Polia Motora.
Polia Movida.
D2
40 mm
Diâmetro.
Diâmetro.
D1
60s
40 mm
140 mm
N1
140 mm
N2
?
N2
N1
D2
N2
D1
2400
40
N2
60
RPM
Bomba de sucção
Qual a vazão de água (em litros por segundo) circulando através de um tubo de 25 mm de diâmetro,
considerando a velocidade da água como sendo 4 m/s? Lembre-se que 1m3 = 1000 litros
A= π (D)2
4
3,14 x
0,025)
4
(0,025
x
=
0,000490
Podemos determinar a vazão no tubo.
Vazão = V. A = 4 x 0,000490 = 0,00196 m3 /s x 1000 = 1,96 l/s
Velocidade da água que escoa em um duto de 25 mm se a vazão é de 2 litros/s?
Solução: Vazão = V. A.
Logo: V = Vazão / A
Logo, 0,0005/0,00049 = 1,02 m/s
Utilizando a equação de Bernoulli simplificada e considerando z1 = 0,33m e g = 9,81 m/s2, podemos calcular
a velocidade da água pela equação a seguir.
V2 = √ 0.33 = √ 0.33 * 9.81 = 3.23 m/s
7
Anexos: Detalhes de construção da Bomba Eólica
8
Evolução do Dispositivo
Durante o período de teste detectamos alguns problemas relacionados à estrutura do aparelho, no qual
alteramos e incluímos materiais que melhoraram o desempenho do dispositivo.
Segue abaixo os problemas relacionados durante os processos de teste seguido do quadro de alteração e
evolução.
Problemas
Causa Provável
Solução
Lentidão na sucção.
Atrito no emulo.
Engraxar êmbolo com vaselina.
Lentidão no giro do conjunto polia.
Contra peso.
Verificar posição do contra peso.
Travamento do coj eixo e braço
Fora
mecânico.
Desnivelamento.
de
posição
/
Centralizar e posicionar o braço
mecânico conforme a estrutura do
dispositivo.
Estudo das Soluções
Vazamento de preção na bomba de sucção
Durante o funcionamento identificamos que a bomba efetuava um vazamento impróprio ocasionando um
peso suficiente para travar o ciclo do giro no dispositivo.
Problema
Vazamento de aguá no anel oring.
Solução
Inclusão de mais 1 anel de oring no emulo.
Lentidão na sucção.
Alteração no Êmbolo
Vazamento de pressão no êmbolo da bomba.
Incluído mais 1 anel no corpo do emulo.
9
Lentidão na partida do dispositivo
Ao iniciarmos o processo de ventilação na hélice nos deparamos que a mesma estava tendo dificuldades
para iniciar o ciclo.
Problema
Solução
Lentidão na partida do dispositivo
Incluído contra peso de 300g na superfície interna da
polia movida.
Lentidão na partida
Problema
Solução
Incluído contra peso de 300g na superfície interna da
polia movida.
Trepidação durante o ciclo de funcionamento
Conforme o conjunto de capitação de vento adquirir velocidade no giro da hélice à estrutura começava a
balançar ocasionando a trepidação e desnivelamento do dispositivo. Identificado que o material usado na
estrutura “a madeira”, é incapaz de absorver a pressão na estrutura depois que a hélice capita o vento e
começa a ganhar velocidade no ciclo de funcionamento.
Problema
Solução
Travamento do coj eixo e braço mecânico.
Alteração da estrutura de madeira por uma estrutura
com mais resistência e menos peso , estrutura de
alumínio.
Alteração de material na estrutura.
Estrutura de Madeira.
Estrutura Alterada de Madeira para Alumínio.
Memorial Descritivo
10
As primeiras ideias ido projeto consiste em um estudo de conhecimentos da mecânica, onde verificamos o
funcionamento de duas ou mais polias, fizemos algumas buscas de como se extrai petróleo e suas
ferramentas e maquinários quais suas rotações de forças e como aplicar a mesma em e um pequeno pistão
no interior da bomba de sucção. No principio simulação foi no CAD, depois elaboramos a confecção do
projeto físico e depois aplicamos na estrutura.
A segunda etapa de planejamento foi a mais difícil como projetar a ideia e o conceito da pesquisa no
funcionamento da física, como começar, como montar as primeiras peças, onde comprar peças.
Após construirmos a estrutura e a locação da bomba montamos todas as peças do protótipo, foi um sucesso
já que era o primeiro teste, o dispositivo funcionava lentamente com dificuldades para partir e pesado por
falta de engraxamento nas partes que efetuam as forças mecânicas, “pistão e eixos”, lubrificamos ambas as
peças com vaselina.
O segundo teste de funcionamento foi aplicado, o protótipo partiu lentamente, modestamente foi tomando
velocidade até jogar a água para fora do recipiente, já em rotação detectamos outro problema, a estrutura de
madeira não suportava os ciclos gerando trepidação e travamento dos eixos.
Alteramos a estrutura para alumínio e fixações mais resistentes acabando de vez com o problema,
totalmente desmontado também já alteramos os anéis do êmbolo já tínhamos lubrificado as particularidades
do mesmo no primeiro funcionamento.
Á ultima ideia foi cogitada durante a observação de partida, para partir mais rápido adicionamos um contra
peso de 300g.
11
Conclusão.
A partir dos estudos relacionados no projeto acima, chegamos à conclusão em que este sistema de coleta de
energia mecânica e a sua aplicação no dispositivo pode ser aproveitado e usado no conceito físico aplicado,
o aparelho foi fabricado e testado pelos estudantes de engenharia e foi submetido á alguns testes que
relaciona a eficácia e o bom desempenho no aproveitamento das energias.
12
Cronograma
Projeto Integrador do 3º Semestre de Engenharia
Etapas
Definições
Datas Proposta
Data da Conclusão
2
Elaboração dos desenhos
03/10/2009
03/10/2009
2
Fabricação e montagem
10/10/2009
17/10/2009
3
Teste 1
17/10/2009
17/10/2009
4
Teste 2
24/10/2009
24/10/2009
5
Alterações
31/10/2009
31/10/2009
6
Conclusão (Prático).
31/10/2009
31/10/2009
7
Conclusão (Teórico).
14/11/2009
14/11/2009
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Referências Bibliográficas
EPCAPELAS. Calculado RPM. Disponível em: <http://www.epcapelas.com/dados/index.
php?dir=Material...aula8b>. Acesso em 12. set. 2009.
FILHO, A. G.; TOSCANO, C. Física para o Ensino Médio, Vol. único. (Série Parâmetros),1999.
HALLIDAY, D., RESNICK, R., WALKER, J. Fundamentos da Física. 4. Ed., São Paulo: Editora Moderna,
2005.
TIPLER, P. A.; MOSKA, E. Física. V.1. 4. Ed. Rio de janeiro: Livro Técnico e Científico S.A., 2000.
14