Introdução
Com a crescente busca por fontes de energia renovável e o compromisso com a sustentabilidade, a exploração de métodos alternativos de geração de energia tem ganhado destaque. Entre essas alternativas, o uso de uma roda de água alimentada por um fluxo constante de um riacho ou córrego se apresenta como uma solução eficaz, econômica e de baixo impacto ambiental. Este projeto detalhado oferece um guia completo para a construção de um sistema de geração de energia fora da rede elétrica convencional, ideal para residências próximas a fontes de água corrente.
Etapa 1: Construção da Barragem
O primeiro passo fundamental é a construção de uma barragem eficiente para captar e regular o fluxo de água. Para isso, recomenda-se desviar a água utilizando um tubo de 4 polegadas, garantindo uma área de trabalho seca e facilitando a construção. A estrutura da barragem deve possuir uma base sólida de concreto, com comprimento de 42 polegadas e uma altura de 30 polegadas, assegurando o máximo aproveitamento do fluxo de água.
Na face da água mais alta, é instalado um tubo de drenagem de PVC de 6 polegadas com 36 polegadas de comprimento, que auxilia na regulação do fluxo e evita transbordamentos que possam prejudicar a eficiência do sistema. A estrutura da barragem é reforçada com quatro camadas de blocos ocos e o uso de Quickrete Mason Mix, formando uma base durável e resistente à pressão da água.
Após a construção, a barragem deve ser submetida a testes de resistência, elevando gradualmente o nível de água para determinar a capacidade máxima de retenção. Para controlar o fluxo de água, são instalados portões de placa feitos de material resistente, com espaçamento adequado de um e três quartos de polegada entre as placas, e uma porta de alçapão de madeira compensada de uma polegada e meia, apoiada por uma flange resistente e uma dobradiça de aço inoxidável, garantindo uma vedação eficaz.
Etapa 2: Construção da Calha
A calha é fundamental para canalizar a água da barragem até a roda d’água de forma eficiente. Uma madeira compensada tratada de 13,5 polegadas de largura serve como base, acompanhada por duas placas laterais de madeira compensada 2×6, presas com adesivo forte e parafusos de grau externo para evitar vazamentos.
O design da calha leva em consideração o comprimento, o ângulo de inclinação e possíveis obstáculos ao fluxo. Para garantir uma passagem de água contínua, a calha deve ser inclinada de forma uniforme, com espaçadores cruzados ao longo da estrutura para manter a estabilidade e a largura adequada.
Para desviar a água sem interromper completamente o fluxo, uma porta de alçapão é instalada na calha, posicionada a cerca de sete polegadas da face da barragem, apoiada por um flange e uma dobradiça de aço inox. A calha é fixada ao suporte com vergalhões, usando colchos em U e brocas, e as seções adicionais são conectadas com calafetagem de espuma poliuretano para garantir estanqueidade.
Etapa 3: Construção da Roda d’Água
A roda d’água, o coração do sistema, é construída a partir de um tambor de HDPE de 55 galões, que serve como corpo principal. As lâminas, cortadas de um tubo de PVC de 4 polegadas, são curvadas e fixadas ao tambor, totalizando 24 lâminas que aumentam a eficiência na captação de energia.
O eixo de acionamento é feito de um tubo de macaco de 3/4 de polegada, recuperado de um kart antigo, suportado por rolamentos de bloco de travessa para garantir uma rotação suave. Duas peças circulares de madeira compensada de 28 polegadas reforçam a estrutura da roda, fixadas ao redor do tambor com parafusos de 6 polegadas, de 1/2 polegada de diâmetro, para maior estabilidade.
Para alinhamento preciso, blocos de colarinho quadrados e adicionais são utilizados ao redor do eixo, permitindo ajustes finos na posição da roda e minimizando vazamentos no eixo central.
Etapa 4: Instalação da Roda d’Água
Uma estrutura de suporte robusta, construída com placas de madeira 2×4, é instalada na extremidade da calha onde a roda será posicionada. Dois rolamentos de bloco giratório são montados nesta estrutura, proporcionando uma base firme e facilitando a rotação suave da roda, reduzindo o desgaste do sistema.
Etapa 5: Conexão com Motor e Sistema Mecânico
Para garantir a transferência eficiente de energia, um sistema de montagem ajustável com unistrut é empregado, permitindo o posicionamento preciso das rodas dentadas e do motor. Uma roda dentada de 35 dentes, com 72 dentes, é fixada ao eixo da roda central, conectada a uma roda de 11 dentes por meio de uma corrente de rolo de kart de 35. Um motor DC de ímã permanente é acoplado ao sistema, formando uma relação de transmissão de 30,86:1, otimizando a geração de energia.
A montagem é apoiada por suportes angulares ajustáveis que permitem o alinhamento perfeito da roda e do motor. A posição da roda é ajustada para que a água atinja a parte superior da roda de forma eficiente, maximizando a captação de energia.
Etapa 6: Sistema de Carregamento e Geração de Energia
O sistema de carregamento incorpora uma bateria de 12V DC, um controlador de carga MPPT e um inversor de onda senoidal de 300W. O motor da roda de água é conectado ao controlador, que regula a carga para evitar sobrecarga e otimizar a eficiência.
A bateria atua como fonte de energia de reserva, armazenando a energia gerada. O controlador MPPT ajusta a carga elétrica para maximizar a captação de energia do sistema, enquanto o inversor converte a tensão DC da bateria em energia CA de 120V, compatível com cargas domésticas. Um fusível de proteção é instalado para evitar sobrecargas e curtos-circuitos, garantindo a segurança do sistema.
Todos os componentes são montados em uma placa de madeira portátil, facilitando manutenção e transporte, consolidando assim uma solução sustentável, econômica e eficiente para geração de energia renovável baseada em recursos hídricos.
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