Transformando uma Máquina de Lavar Antiga em um Gerador Hidrelétrico de Roda Pelton

Introdução ao Projeto

Este projeto inovador propõe a conversão de uma antiga máquina de lavar com tecnologia SmartDrive Fisher e Paykel em um eficiente gerador hidrelétrico de roda Pelton, capaz de fornecer energia sustentável e fora da rede elétrica residencial. A roda Pelton está acoplada ao eixo do motor da máquina de lavar, e a água é direcionada através de um tubo especialmente adaptado, criando uma força rotacional que gera eletricidade. A diferença de altura entre a entrada de água e a roda Pelton cria uma pressão hidráulica suficiente para fazer a roda girar, produzindo energia elétrica que pode ser armazenada e utilizada em sua casa.

O sistema de geração de energia inclui componentes que permitem o armazenamento em baterias, além de dispositivos de controle que regulam a carga e evitam sobrecargas, garantindo uma operação segura e eficiente. Este método de geração é uma alternativa sustentável, aproveitando recursos já existentes e reduzindo custos energéticos.

Etapa 1: Materiais Necessários

• Uma máquina de lavar antiga e inutilizada
• Roda Pelton de alta eficiência (disponível no eBay por menos de US$ 100)
• Tubo de PVC interno com diâmetro de aproximadamente 15 centímetros
• Plástico resistente para criar vedação e tampa
• Madeira compensada de meia polegada de espessura
• Placa de Perspex para a janela de visualização
• Selante de silicone de alta resistência
• Parafusos de aço inoxidável e arruelas
• Retificador para conversão de corrente
• Banco de baterias de alta capacidade (opcional)
• Inversor de energia (opcional)
• Controlador de carga
• Controlador lógico programável (PLC) (opcional)

Etapa 2: Desmontagem e Inspeção da Máquina de Lavar

Localize uma máquina de lavar desativada ou não utilizada. Recomenda-se remover a tampa superior, soltando alguns parafusos com uma chave adequada. Em seguida, desconecte todos os fios ligados ao motor e ao painel de controle. Remova cuidadosamente a cuba da máquina, mantendo intacta a estrutura que inclui a banheira, o estator, o eixo do rotor e os rolamentos.

Após remover a cuba, retire o rotor da parte traseira para inspeção visual dos ímãs. Verifique se há lascas, rachaduras ou sinais de desgaste. Caso os ímãs apresentem danos, considere adquirir um rotor novo para garantir eficiência na geração de energia.

Inspecione toda a fiação do motor por sinais de corrosão ou fios quebrados. Utilize um multímetro para testar a continuidade dos enrolamentos. Essa etapa é essencial para assegurar que o sistema funcione de forma confiável e segura.

Etapa 2.5: Reconexão do Estator

• Identificação dos grupos de bobinas: O estator possui inúmeras bobinas de cobre organizadas em grupos de 6, totalizando 42 pólos. Marque cuidadosamente o ponto médio entre cada grupo para orientar os cortes e conexões posteriores.
• Marcações de corte: Utilize um marcador permanente para marcar as posições de corte entre os grupos, facilitando a reconfiguração do enrolamento.
• Corte dos fios: Com auxílio de cortadores de arame, corte cuidadosamente os fios nos pontos marcados, puxando suavemente para remover as extremidades expostas, preparando-as para a soldagem.
• Limpeza das extremidades: Use uma lixa ou um arquivo para remover o esmalte de isolamento das extremidades do fio, garantindo um contato elétrico perfeito.
• Conexões entre grupos: Prepare um fio isolado de cobre, resistente a altas correntes, para conectar todos os grupos de bobinas. Inicie conectando um grupo ao fio, soldando as extremidades limpas ao fio isolado.
• Encerramento das conexões: Continue ao redor do estator, conectando alternadamente os grupos de bobinas ao fio isolado, formando um loop contínuo que une todos os grupos.
• Preparação dos terminais principais: Limpe os terminais do estator e solde o fio isolado aos três principais, criando uma conexão sólida para a saída de energia.
• Finalização: Conecte o rotor ao eixo e fixe-o firmemente, preparando para a instalação na configuração final.

Etapa 3: Preparando a Roda Pelton e o Sistema Hidráulico

Utilizando um tubo interno antigo, crie uma vedação ao redor do eixo da roda Pelton. Corte o tubo para formar um círculo de aproximadamente 15 cm de diâmetro, com um orifício central que deslize no eixo da roda.

Prenda a roda Pelton ao eixo utilizando um encaixe rosqueado ou um splined, garantindo estabilidade e alinhamento perfeito. Marque a posição na banheira onde o jato de água da roda atingirá o centro das copas para máxima eficiência.

Use uma broca com acessório de serra de orifício para criar o orifício de entrada de água na posição marcada. Além disso, corte um orifício na parte inferior da banheira para permitir a drenagem da água após passar pela turbina.

Crie uma rampa com plástico resistente que seja presa ao orifício de drenagem, direcionando a água de volta ao riacho ou ao fluxo natural, evitando respingos e fluxo descontrolado.

Etapa 4: Construção da Tampa de Proteção

Corte uma tampa frontal em madeira compensada de meia polegada, que serve para reforçar a estrutura e evitar respingos de água. Faça uma abertura grande o suficiente para permitir a manutenção da roda Pelton, além de uma janela de visualização feita de Perspex.

Para garantir uma vedação adequada, corte uma faixa de espuma que se adapte ao redor da janela de Perspex. Aplique um selante de silicone de alta resistência ao redor da janela e da tampa, fixando o Perspex na abertura com parafusos de aço inoxidável e arruelas.

Para proteger os componentes elétricos da umidade e da luz solar, construa uma capa de proteção feita de plástico resistente, pintada para aumentar sua durabilidade sob exposição às intempéries.

Etapa 5: Montagem e Instalação dos Componentes Elétricos

Monte o estator, o rotor e o retificador em suas posições finais, conectando-os de forma segura. O retificador converte a corrente alternada trifásica gerada pelo gerador em corrente contínua, adequada ao carregamento de baterias.

Conecte os cabos CA do retificador aos terminais do estator, e os fios do rotor às conexões correspondentes, garantindo um contato firme e isolado. Fixe o rotor ao eixo de forma segura e alinhada.

Verifique todas as conexões elétricas e a integridade dos componentes antes de prosseguir para a fase de testes.

Etapa 6: Configuração Final e Operação

Posicione cuidadosamente a estrutura montada ao lado do fluxo de água, fixando-a sobre uma base de madeira resistente. A pressão da água, aproximadamente 45 psi, faz girar a roda Pelton com potência suficiente para gerar mais de 600W (21A x 29V) em condições ideais.

A roda Pelton acionada pela água gira o motor da máquina de lavar, que gera eletricidade na forma de corrente contínua. Essa energia é direcionada ao banco de baterias para armazenamento. Para uso residencial, a energia das baterias é convertida de CC para CA através de um inversor, fornecendo energia estável para os equipamentos domésticos.

Este sistema sustentável aproveita recursos existentes, reduzindo custos e promovendo uma fonte de energia renovável, ideal para áreas remotas ou para quem busca autonomia energética.