MOER - Mulheres nas Ondas das Energias Renováveis

 

De acordo com a Chamada Pública MCTI/CNPq/SPM-PR/Petrobras nº 18/2013 - Meninas e Jovens Fazendo Ciências Exatas, Engenharias e Computação: " o objetivo é financiar projetos que visem estimular a formação de mulheres para as carreiras de ciências exatas, engenharias e computação no Brasil, combatendo a evasão que ocorre principalmente nos primeiros anos destes cursos e despertando o interesse vocacional de estudantes do sexo feminino do Ensino Médio e da Graduação por estas profissões e para a pesquisa cientifica e tecnológica."

Dentro deste contexto, o nosso projeto de pesquisa aprovado pelo CNPq preve a participação das alunas do ensino medio da EEM Ronaldo Caminha, situada na Estrada de Pratius - Caponga - CE e alunas dos cursos de Engenharia Mecanica e Engenharia de Energia Renovaveis da UFC. Para a execução deste projeto foram criadas três frentes de trabalho. A primeira frente consiste na orientacao vocacional das alunos do ensino medio para cursarem engenharia na UFC. A segunda, consiste no desenvolvimento de um protótipo capaz de comprimir ar usando o movimento das ondas da superfície do mar na praia. E a terceira frente, na pesquisa sobre energia dos oceanos, com enfase na Energia das Ondas.

Neste projeto será utilizada a abordagem hands on para conceber e executar um protótipo similar aos usados para a geração de energia elétrica a partir do movimento das ondas, permitindo a aplicação dos conteúdos do ensino médio nesta concepção, sob a orientação de alunas dos cursos de engenharia da UFC.

Neste projeto, pretendemos estabelecer ligações entre os ensinamentos básicos do ensino médio com a aplicação da teoria na solução de problemas reais, com um apelo de inserção econômica e social, e o papel destas alunas no setor industrial e de serviço, na área dos cursos de graduação em ciências exatas, engenharia e computação.

De acordo com a Chamada 18/2013 do CNPq, "O projeto deve potencializar a vocação nas estudantes de graduação em ciências exatas, engenharia e computação em início de curso, despertar o interesse por estas áreas científicas nas estudantes de nível médio e promover a divulgação entre seus professores por meio de atividades didáticas, eventos científicos, culturais e tecnológicos, incluindo laboratórios, oficinas, núcleos de experimentação científica, feiras de ciências e atividades relacionadas com a difusão científica e tecnológica."

Neste projeto teremos as seguintes Etapas:

1. Estudo teórico

Esta etapa consiste no mapeamento dos conteúdos das disciplinas do ensino médio ligadas ao projeto. Em especial os conteúdos que podem ser aplicados ao protótipo: Matemática - todas as operações matemáticas com números naturais. Geometria - semelhança de triângulos, funções geométricas seno e cosseno e formas geométricas. Biologia - meio ambiente, flora e fauna costeira. Física - ondas, fluidos e mecânica. Geografia - relevo costeiro. Computação - desenhos do projeto, facebook e internet. Língua Inglesa -leitura de texto e site na internet. As disciplinas do ensino superior ligadas ao projeto são Cálculo, Física, Algebra Linear, Computação, Máquinas de Fluxo e Sistemas Mecânicos Aplicados a Energias Renováveis.

2. Estudo sobre energias das ondas

O estudo sobre as energias dos oceanos será realizado, com atenção especial a nomenclatura, a medida que o projeto for caminhando. Será dada ênfase especial as Energias das ondas: conceitos básicos e sistemas existentes.

Parte do conteúdo estudado neste projeto será disponibilizado neste site.

Como resultado da pesquisa bibliográfica, seguem os trabalhos desenvolvidos pelas alunas deste projeto:

Trabalho 1 - Bárbara Poline - Salter Duck

Trabalho 1 - Brena Mendes - Aquabuoy

Trabalho 1 - Dágila Paiva - Pelamis

Trabalho 1 - Raylane Sampaio - Mccabe wave pump

Trabalho 2 - Bárbara Poline - Marés

Trabalho 2 - Brena Mendes - Elemento X

Trabalho 2 - Dágila Paiva - Isopor e fibra

Trabalho 2 - Raylane Sampaio - Água do Mar

Trabalho 3 - Bárbara Poline - Brena Mendes - Dágila Paiva - Raylane Sampaio

3. Formulação de mecanismos a serem desenvolvidos

Nesta etapa serão discutidas as propostas de concepção dos protótipos a serem construídos. Várias idéias foram anotadas, discutidas e depois escolhidas para serem postas em prática, tanto por parte das alunas secundaristas como universitárias. Algums boas idéias não puderam ser concretizadas devido a impossibilidade de serem executadas. Outras foram combinadas e muitas outras foram anotadas para serem objeto de estudos mais aprofundados, que demandariam mais tempo para análise. Portanto, como o objetivo era a seleção de idéias viáveis tecnicamente para construçõ e operação simples, a seguir são mostradas figuras e fotos do que foi pensado e do que foi feito.

A seguir tem-se os primeiros protótipos a serem fixados na praia (on shore). As figuras representam apenas a ideia inicial, não estão mostrados os detalhes construtivos. Eles foram concebidos em Agosto de 2014 e ambos mostram as peças móveis na cor amarela.

Acima, ilustração da aluna Brena Mendes - EEM. Ronaldo Caminha.

No protótipo 1 pode-se ver um cilindro pneumático capaz de comprimir ar, para em seguida enviar a um reservatório para acionamento de uma turbina, por exemplo. O movimento das ondas é transformado em um movimento de rotação para acionar a haste do cilindro pneumático. No protótipo 2, o movimento de compressão do ar é feito através da translação do eixo do cilindro pneumático. É claro que a fixação do cilindro deve permitir a rotação do mesmo também.

4. Fabricação

Os protótipos começaram a ser fabricados no mês de agosto. A partir da revisão bibliográfica realizada pelas alunas da EEM Ronaldo Caminha e da UFC, foram discutidas várias idéias. Em outubro ficou pronto um protótipo em forma de maquete feita na escola pela aluna Brena, que representava um dipositivo de energia das ondas do tipo placa oscilante (surge device).

O protótipo idealizado pela aluna Brena ilustra o funcionamento de um dispositivo de energia das ondas que é colocado no fundo do mar e se movimenta a partir do movimento de vai e vem da massa de água da onda, sob a superfície do mar. Um exemplo de aplicação deste dispositivo é o Oyster. Além da ilustração deste dispositivo, a maquete feita pela aluna mostra todo o esquema de transformação do movimento alternado das lâminas do dispositivo, a conversão deste movimento oscilatório em movimento de rotação, o acionamento de um gerador de energia elétrica, uma simulação da rede de energia elétrica de distribuição e a utilização desta energia em uma indústria, residência e postes de iluminação pública. Nesta maquete tem-se água, motor e energia elétrica reais. Este protótipo está mostrado na figura abaixo.

5. Construção

As alunas da UFC escolheram a idéia ilustrada na figura do protótipo #1 acima, para o construirem no Laboratório de Protótipos educacionais e de Mecatrônica da UFC - LPEM. Ele foi feito em tubo de PVC de 25mm de diâmetro. O tipo de tubo usado foi o soldável, ou seja, permite o fácil encaixe e desencaixe do mesmo, tornando o desmontável, modular e facilitando o ajuste e reposição de peças com dimensões maiores ou menores em comprimento. Esta característica foi definida como primordial para a facilidade de transporte do protótipo até o mar, eliminação da água do mar do seu interior, troca por elementos de comprimentos maiores ou menores, uso das conexões comerciais (cotovelos) em "T", "45" e "90" graus. Não foi usado cola para a união de todos os tubos de 30cm nestes cotovelos.

O protótipo consiste de 12 tubos de 30 cm de comprimento, formando um cubo. As 4 uniões foram feitas utilizando os cotovelos de 90 graus. Dos 12 tubos de 30cm, 4 deles estavam 'colados' aos cotovelos de 90 graus. A colagem foi feita através do uso de massa epoxi, resina e tecido de fibra de vidro. A massa epoxi foi usada para o correto posicionamento dos tubos nos cotovelos (em esquadro), antes da colagem definitiva com resina e vibra de vidro. Também foi usada cola de alta resitência para o acabamento da resina. Deve ser dito que esta colagem foi devido a necessidade de conexão de 3 tubos a 90 graus, exatamente igual a origem de um sistema de eixos cartesianos coordenados. Devido a inexistência no comércio local de união de 3 tubos a 90 graus entre todos eles, optamos por fazer a respectiva união de 3 tubos. Além disso, esta união serviu como gabarito para a montagem rápida do protótipo, onde cada ramo desta união tríplice tem uma cor diferente.

Além da estrutura em forma de cubo, o protótipo tem duas articulações: uma para receber a bomba que irá comprimir o ar e a outra para a articulação da lança que fixa a bóia na água do mar.

Nas figuras abaixo têm-se fotos da construção do protótipo.

Fotos das atividades no laboratório - LPEM/UFC.

Vídeo no formato 3gp com o funcionamento do protítipo.

6. Teste no mar (praia)

O primeiro teste do Protótipo #1 foi realizado no dia 14/11/2014 as 17h25 na Praia de Águas Belas, situada na Caponga - CE. Estavam presentes as alunas da UFC: Helisa Linhares e Ana carolina Soares, as alunas da EEM Ronaldo Caminha: Bárbara Lopes, Brena Rodrigues, Dagila Paiva e Raylane Sampaio, além dos professores Clécio Holanda (EEM RC) e Carlos André (UFC).

Os objetivos deste primeiro teste foram: medir a amplitude de oscilação da lança (realizado com sucesso), testar a resistência das uniões soldáveis dos tubos (realizado com sucesso), testar a resistência mecânica das uniões de resina coladas (realizado com sucesso), testar a vedação das uniões coladas (testado com sucesso), testar a flutação da bóia (realizado com sucesso), testar a fixação do protótipo no fundo do mar (realizado com sucesso), testar a fixação do protótipo em uma plataforma flutuande - bóia salva vidas (realizado com sucesso), testar a capacidade do protótipo comprimir a bomba de ar (realizado com sucesso) e finalmente testar as uniões móveis do protótipo (realizado com sucesso parcial).

As condições da maré no momento do teste foi maré baixa (tábua de marés - baixa as 16h35), com vento moderado.

Após os testes, o protótipo construído pelas alunas da UFC foi pintado para ser usado como ilustração do princípio de funcionamento, nas aulas da disciplina Sistema Mecânicos Para Energia Renováveis, do Curso de Engenaria de Energias Renováveis da UFC.

7. Apresentação dos resultados