Protótipo de um cata-àgua que gera 1 Kw de eletricidade.(*).

(1)

PROTÓTIPO DE UM CATA-ÀGUA QUE GERA 1 KW DE ELETRICIDADE.(*)

John Harry Harwood (**)

RESUMO

dando continuidade ao txabaZko de. ix.ptoh.aA. coxA<>.n

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£2

.zaò de. gnandes htoi> paxá gexax

iloAxi.cA.dade. òem

0 uso de baxxagens, um novo ph.ototipo de. m tcxo-uoi.ua flutuante

{cata-ágaa) ^ oi. construído, com capacidade de. gexax 1 kw de. e.letAtctdade. quando subm etido a

um . cohxenteza de. 1,1 m / ò. A eJietxi.ci.dade. e. gelada em 110

1/

e 60 Hz com controle m

aviu-al.

A

pn.ote.cao do apaxelho contxa detxit

. 00

{)lutuant.es [principalm ente aò -ilhas de capim

flutuante) ioi i.de.ntl^ lcada com o sendo o problem a m a-Ls im poxtant.e no desenvolvim ento des

to. tecnologia, t m ostrado que. os rios Solim ões e Am azonas apresentam conxenteza,

pro-fundidade e. potência, sa/ )i.ci.e.ntes pana. o uso de cata-aguas em todos os higah.es

investiga-do.*

(*) Pesquisa financiada pelo Banco do Brasil S.A., através de seu fundo de incentivo à Pesquisa Técnico - Científico (FIPEC).

(**) Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPA.

ACTA AMAZON

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I C A ,

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15 ( 3 - 4 ) : ^03 - 4 l 2 . 1985 4 0 3 INTRODUÇÃO

Os r i o s d a A m a z ô n i a t e m uma d e n s i d a d e e n e r g é t i c a ( W/ m2

(2)

r e s . Em b a i x o d ' a g u a f i c a um r o t o r m u l t i p ã . Uma c o r r e n t e a o r e d o r d e s t e t r a n s m i t e a r o t a ç ã o a t r a v é s d e um s i s t e m a m u l t i p l i c a d o r p a r a um g e r a d o r c o n v e n c i o n a l m o n t a d o sob r e f l u t u a d o r e s . A u n i d a d e é a n c o r a d a n o l o c a l u s a n d o - s e um c a b o a m a r r a d o a uma a l ç a met á-l i c a a á-l i n h a d a com o e i x o d a t u r b i n a . A s s i m a u n i d a d e se o r i e n t a e s p o n t a n e a m e n t e , c o m o d i s c o d a t u r b i n a p e r p e n d i c u l a r ã c o r r e n t e z a .

V á r i o s t i p o s d e r o t o r , s i s t e m a m u l t i p l i c a d o r e g e r a d o r f o r a m t e s t a d o s . Mo d i f i c a -ç õ e s f o r a m f e i t a s em f u n -ç ã o d o d e se m p e n h o . Em c a d a c a s o a u n i d a d e f o i r e b o c a d a em um l a g o p o r uma e m b a r c a ç ã o m o t o r i z a d a , s i m u l a n d o a s s i m o e f e i t o d a c o r r e n t e z a p a s s a n d o at r a v ê s d a t u r b i n a . F i n a l m e n t e a u n i d a d e f o i t e s t a d a a n c o r a d a n o r i o So l i m õ e s e e x p o s t a à d i f e r e n t e s v e l o c i d a d e s d a c o r r e n t e z a .

A v e l o c i d a d e d a á g u a f o i m e d i d a u s a n d o s e um m e d i d o r " AA C u r r e n t M e t e r " ( Sc i e n -t i f i c I n s -t r u m e n -t s I n c . , Mi l w a u k e e U SA ) . A p r o d u ç ã o e l é -t r i c a f o i m e d i d a u s a n d o - s e a -t é 10 l i m p a d a s d e 100W e v e r i f i c a n d o - s e a t e n s ã o n o c i r c u i t o com um v o l t í m e t r o . A f r e q ü ê n c i a da E l e t r i c i d a d e g e r a d a em CA f o i m e d i d a c o l o c a n d o - s e um c o n t a - g i r o s n o e i x o d o g e r a d o r .

A u n i d a d e d e s e n v o l v i d a p a r a t e s t e s ( F i g . 1 e 2 ) c o n s i s t e em uma t u r b i n a f e i t a de

uma r o d a d e c a t a v e n t o d a m a r c a " F o r t u n a " , com

zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

k m e t r o s d e d i â m e t r o . Fo r a m u t i l i z a d a s 9 d a s

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18 p á s o r i g i n a i s , m a n t e n d o - se o c u b o e o s a r o s . Um a r o s u p l e m e n t a r com se c ç ã o em

" U " f o i f i x a d o na c i r c u n f e r ê n c i a da r o d a u n i n d o a s e x t r e m i d a d e s d a s p á s e d o s n o v o s r a i o s e c o n t r a - r a i o s q u e s u b s t i t u í r a m o s s e i s o r i g i n a i s .

0 e i x o d a t u r b i n a g i r a em d u a s b u c h a s d e m a d e i r a ( Cu m a r u -

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D i p t e r i x o d o r a t a ) , usan d o - s e um f l a n g e f i x a d o a o e i x o p a r a n e u t r a l i z a r a f o r ç a d e a r r a s t e n o s e n t i d o d a c or r e n

t e z a . Uma c o r r e n t e d e m o t o c i c l e t a ( P e l t o n 5 / 8 ' ' ) a c o p l a d a a f e n d a em " U " d o a r o t r a n s-m i t e a r o t a ç ã o p a r a us-m p i n h ã o d e 7 cs-m d e d i â s-m e t r o s-m o n t a d o es-m us-m e i x o i n t e r s-m e d i á r i o de

1 / 2 '1

d e d i â m e t r o s i t u a d o a c i m a d o s f l u t u a d o r e s . Uma p o l i a d e 50 cm d e d i â m e t r o t r a n sm i t e a r o t a ç ã o d e s t e e i x o p a r a usma p o l i a d e 10 csm d e d i â sm e t r o sm o n t a d o n o e i x o d o ge r a -d o r .

A m u l t i p l i c a ç ã o d o p r i m e i r o p a s s o e d e 53 v e z e s e d o se g u n d o 5 v e z e s . Qu a n d o o ge r a d o r g i r a c o m a r o t a ç ã o p a d r ã o d e ] 8 0 0 r p m ( p r o d u z i n d o c o r r e n t e a l t e r n a d a d e 6 0 Hz) a t u r b i n a g i r a com 6 , 8 r p m .

0 g e r a d o r é da m a r c a B a m b o z z i , c o m c a p a c i d a d e d e 2 Kw , t e m q u a t r o p o l o s e é a u t o -e x c i t a d o . G-e r a c o r r -e n t -e a l t -e r n a d a -em 1 10 V -e 6 0 Hz q u a n d o g i r a com 1 8 0 0 r p m .

Ca d a um d o s d o i s f l u t u a d o r e s c o n s i s t e d e 3 c a m b u - o e s d e 2 0 0 1 .

Si st e m a d e a n c o r a ge m

D o i s t i p o s d e a n c o r a g e m f o r a m i n v e s t i g a d o s :

a ) F i x a ç ã o n o l e i t o d o r i o

(3)

ã águ a n o l o c a l e s c o l h i d o p a r a f i x a r a p o i t a . 0 b a r c o m a n o b r o u d e m a n e i r a a m a n t e r o cabo d e a ç o m a i s o u m e n o s v e r t i c a l . Um se g u n d o p e d a ç o d e f e r r o v e l h o f o i a m a r r a d o ao cabo d e a ç o u s a n d o s e um l a ç o d e c o r r e n t e . L a r g a d o n a a g u a , e s t e p e s o d e s l i z o u a o l o n -go do c a b o a t é o f u n d o o n d e p a r o u j u n t o ã p r i m e i r a p e ç a . Um t e r c e i r o p e d a ç o d e f e r r o v e l h o f o i a m a r r a d o e l a r g a d o a t é o f u n d o da m esm a m a n e i r a q u e o se g u n d o e a s s i m p o r d i a n t e . F i n a l m e n t e t o d o o f e r r o v e l h o f i c o u n o l e i t o a m a r r a d o a o c a b o d e a ç o . Com e s t e p r o

c e d i m e n t o · f o i p o s s í v e l i n s t a l a r uma p o i t a d e

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1, 7 t o n e l a d a s u s a n d o s e p a r a i s t o uma c a -noa .

0 c a b o d e a ç o f o i e m e n d a d o u t i l i z a n d o - s e a t r a c a d o r e s e m a n i l h a s a t é a t i n g i r u m com p r i m e n t o d e q u a t r o v e z e s a p r o f u n d i d a d e d a á g u a . Uma b o i a f e i t a d e 5 c a m b u r õ e s ( 2 0 0 1 cada) f o i a m a r r a d o ã e x t r e m i d a d e . 0 c a t a - á g u a f o i a t r a c a d o a e s t a b o i a p a r a o s t e s t e s de d e se m p e n h o .

b )

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An c o r a ge m na m ar ge m

E s t e t i p o d e a n c o r a g e m f o i c o n c e b i d o p a r a e v i t a r o s p r o b l e m a s q u e a p a r e c é m q u a n do se t r a b a l h a com p o i t a s p e s a d a s n o f u n d o d o r i o . O u t r a s v a n t a g e n s s e r ã o m e n c i o n a d a s na " D i s c u s s ã o " .

A e x t r e m i d a d e d e um c a b o d e a ç o f o i a m a r r a d a a uma a r v o r e f o r t e s i t u a d a na b e i r a do r i o e a o u t r a a uma b ó i a . A b ó i a f o i l a n ç a d a na c o r r e n t e z a e uma e s t r u t u r a f l u t u a n -t e m a n -t e v e - a a f a s -t a d a d a m a r ge m com o m o s-t r a a F i g . 3 · 0 c a -t a - á g u a f o i a -t r a c a d o ã b ó i a que f i c o u ã

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2h m d e d i s t a n c i a d a m a r g e m .

C o n t r o l e d o g e r a d o r p a r a p r o d u z i r v o l t a g e n s e f r e q ü ê n c i a c o n v e n c i o n a i s

0 g e r a d o r g e r a 110 V em 6 0 Hz q u a n d o g i r a com 1 . 8 0 0 r p m . Po r é m , d e s e n v o l v e m a i s de 110 V se g i r a m a i s r á p i d o e m e n o s q u e 110 V se g i r a m a i s d e v a g a r . A s s i m a c o l o c a ç ã o de um v o l t í m e t r o n o c i r c u i t o p e r m i t i u c o n t r o l a r n ã o s o a v o l t a g e m c om o t am bém a f r e q ü ê n _ c i a da e l e t r i c i d a d e g e r a d a .

0 s i s t e m a d e c o n t r o l e u sa d o n e s t e s t e s t e s c o n s i s t i u em se a d e q u a r a c a r g a e l é t r i -ca do c i r c u i t o a p r o d u ç ã o d o g e r a d o r e d e p o i s t r a b a l h a r com c a r g a c o n s t a n t e . A s s i m c o n t r o l a n d o a v o l t a g e m em 110 V f o i p o s s í v e l c o n t r o l a r a f r e q ü ê n c i a em 60 í 5 Hz m e d i d a com um c o n t a g i r o s i n s t a l a d o n o e i x o d o g e r a d o r .

RESULTADOS

Pr o d u ç ã o e l é t r i c a

A p r o d u ç ã o d e e n e r g i a e l é t r i c a em f u n ç ã o d a c o r r e n t e z a é m o s t r a d a na F i g . h. N o

-t a - se q u e um p o n -t o f i c o u bem a f a s -t a d o d a l i n h a d o g r á f i c o . Su p o m o s q u e o mesmo r e s u l -t a de um e r r o n a s i n c r o n i z a ç ã o d a l e i t u r a d a v e l o c i d a d e e d a p r o d u ç ã o e l é t r i c a .

(4)

An c o r a ge m e o p r o b l e m a d e d e t r i t o s f l u t u a n t e s

Am b o s o s s i s t e m a s d e a n c o r a g e m t e s t a d o s m o s t r a r a m - s e a d e q u a d o s a o f u n c i o n a m e n t o d o c a t a á g u a . Co n t u d o , v e r i f i c o u s e p r o b l e m a s com o s i s t e m a " p o i t a n o l e i t o " , r e l a c i o -n a d o s com a s i l h a s d e c a p i m f l u t u a -n t e s q u e d e sc e m o r i o So l i m õ e s d u r a -n t e a s e -n c h e -n t e s.

Não f o i p o s s í v e l p r o t e g e r a b ó i a c o n t r a e s t a v e g e t a ç ã o . Po r o u t r o l a d o , o s t r o n c o s d e á r v o r e s f l u t u a n t e s f o r a m em g e r a l m e n o s p r o b l e m á t i c o s . Os t r o n c o s , a p ó s c h o c a -r e m - se c o n t -r a a b ó i a , g i -r a v a m e c o n t i n u a v a m s u a s t -r a j e t ó -r i a s , e n q u a n t o q u e a s i l h a s de c a p i m e n c a l h a v a m e x e r c e n d o uma f o r ç a s o b r e o c a b o d a â n c o r a . F i n a l m e n t e , a f o r ç a e x e r -c i d a n o -c a b o -c h e g o u a q u e b r a r uma d a s m a n i l h a s p e r m i t i n d o q u e a v e g e t a ç ã o 1 e v a s s e a bói a d e i x a n d o a p o i t a n o l e i t o d o r i o .

T r a n sm i ssã o da e n e r g i a ge r a d a p a r a a t e r r a

A m a n e i r a d e t r a n s m i t i r a e n e r g i a g e r a d a a t e r r a d e p e n d e d o t i p o d e a n c o r a ge m , Qu a n d o se u sa uma p o i t a n o l e i t o é p r e c i s o u s a r c a b o s s u b - a q u á t i c o s . Po r é m com o si st e

ma d e a n c o r a g e m na m a r g e m , a e s t r u t u r a f l u t u a n t e p o d e s e r v i r d e s u p o r t e

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par aumcabo con

v e n c i o n a l . E x p e r i ê n c i a s em m a n o b r a r c a b o s s u b - a q u á t i c o s m o st r a r a m q u e o c a b o

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2/ 12 com d u p l o r e v e s t i m e n t o é a d e q u a d o , n o e n t a n t o , e s t e c a b o d e v e s e r l i g a d o a o u t r o c a b o d e aço

q u e t e m q u a t r o f u n ç õ e s : ( l ) a u m e n t a r o p e s o d o c a b o d e t r a n s m i s s ã o d e m a n e i r a q u e e st e a f u n d e b e m , (2) r e s i s t i r ã s g r a n d e s f o r ç a s e x e r c i d a s s o b r e o c a b o s u b - a q u á t i c o n o c aso d e s t e e n c a l h a r em a l g u m o b j e t o n o f u n d o , ( 3) s e g u r a r a u n i d a d e em c a s o d e u r g ê n c i a , s e a â n c o r a p r i n c i p a l a r r e b e n t a r e (k) p e r m i t i r q u e a i n s t a l a ç ã o d a â n c o r a s e j a f e i t a i n d e

-p e n d e n t e m e n t e d a i n s t a l a ç ã o e l é t r i c a .

DISCUSSÃO

A p r o d u ç ã o d e e n e r g i a e l é t r i c a u sa n d o uma t u r b i n a i n s t a l a d a d i r e t a m e n t e n a c o r r e n t e z a d o r i o So l i m õ e s f o i r e a l i z a d a em uma e s c a l a a d e q u a d a p a r a o f o r n e c i m e n t o d e e l e t r i c i d a d e a p r o p r i e d a d e s i s o l a d a s . 0 c u s t o d o a p a r e l h o é a c e s s í v e l ( a p r o x . Cr S50 0 .0 QO em j u l h o d e 1983) e c o m p e t i t i v o com o u t r a s o p ç õ e s .

A i n d a se p r e c i s a t e s t a r o e q u i p a m e n t o a l o n g o p r a z o e p r i n c i p a l m e n t e t e s t a r um s i £ t em a d e p r o t e ç ã o c o n t r a d e t r i t o s f l u t u a n t e s .

Se o p r e ç o d o s i s t e m a d e p r o t e ç ã o c o n t r a d e t r i t o s f l u t u a n t e s m o s t r a r - s e o n e r o so , s e r i a i n t e r e s s a n t e se p e n s a r n a c o n s t r u ç ã o d e c a t a - ã g u a s com p o t ê n c i a m a i o r ( d i g a m o s 25 Kw d e p o t ê n c i a ) uma v e z q u e o c u s t o d e p r o t e ç ã o q u a s e n ã o d e p e n d e d o t a m a n h o d a u n i d a d e g e r a d o r a . A s s i m h á uma e c o n o m i a em e s c a l a , o c u s t o d e p r o t e ç ã o p o r Kw i n s t a l a d o d i m i n u i n d o com o a u m e n t o d a p o t ê n c i a .

Em r i o s l i v r e s d e d e t r i t o s f l u t u a n t e s o p r o t ó t i p o a t u a l j ã p o d e s e r i n s t a l a d o p ar a u s o o u p a r a se g a n h a r e x p e r i ê n c i a s o b r e o se u d e se m p e n h o a l o n g o p r a z o .

Pa r a se t e r uma i d é i a d o p o t e n c i a l d i s p o n í v e l n o r i o So l i m o e s/ A m a z o n a s o s d a d o s do CPRM s ã o r e p r o d u z i d o s n a t a b e l a 1. V ê - s e q u e n a e x t e n s ã o d e 1 . 0 2 5 km e n t r e Sã o Pa u l o de

(5)

-za n u n c a é i n f e r i o r a

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21 MW e q u e a v e l o c i d a d e e p r o f u n d i d a d e d a á g u a s a o se m p r e a d e q u a das ao u so d e c a t a - a g u a s . D e v e - s e r e s s a l t a r q u e , m esm o q u a n d o a v e l o c i d a d e m é d i a d a c o r r ent eza é b a i x a ( c o m o p o r e x e m p l o em Ó b i d o s ) , h a v e r á se m p r e f a i x a s d e c o r r e n t e z a com v e l o c i d a d e s bem s u p e r i o r e s a e s t a . Tam bém o u s o d a v e l o c i d a d e m é d i a p a r a c a l c u l a r a p o t ênci a i m p l i c a em uma s u b - e s t i m a ç à o d e s t a p o r q u e M ( v )2

é m e n o r q u e I m v2 .

SUMMARY

Continaing iwtik on the use. ofi

zyxwvutsrqponmlkjihgfedcbaZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA

AiveA. cuAAent s

to

gemnat e. hydAoelect Alcit y voit hout

the. ose

oi

dam s, a new

pAot ot ype. f it oat lng

unit u)as

const Auct ed

which

generat ed

1 kw o£

Ue.ctnA.ctty uihcn

anchoned

In a ux

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. igeneAa

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1/

and 60

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cont xol.

Pnotecting the.

macht ne agalnst

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tkis

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The uppe.n. and loweA Am azon [Rivens SoZtm ões and Am

azo-nas] wene shown to have

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Protótipo de um cata-àgua que gera 1 Kw de eletricidade.(*).