Gerando energia com sua bicicleta (DID013)

Este projeto mostra mais uma fonte alternativa de energia que o leitor pode usar recreativamente para carregar seu celular ou um banco de supercapacitores, ou ainda numa demonstração, bastante atraente. Apresentamos este projeto num evento cultural do Colégio Mater Amabilis de Guarulhos, deixando a apresentação e montagem do stand a cargo do professor.

Existem muitas formas de se obter energia elétrica a partir de fontes alternativas, como temos explorado neste site e nesta seção. Mostramos como obter energia da luz, do gelo, do calor e diversos tipos de pilhas caseiras.

Mas, uma forma que é a mais tradicional e que hoje nos fornece a maior parte da energia que utilizamos é a que vem das usinas hidroelétricas. Elas usam alternadores que são geradores mecânicos da mesma família dos dínamos.

Eles fornecem energia elétrica a partir da pressão da água ou do movimento produzido a partir de forças de natureza mecânica.

O que propomos no nosso artigo é usar um dínamo de bicicleta (com a própria) para gerar energia suficiente para fazer funcionar um rádio ou ainda alimentar um conjunto de LEDs numa maquete.

Começamos por analisar o funcionamento do dínamo. Nele a energia mecânica do movimento de seu rotor é convertida em energia elétrica que alimenta uma lâmpada, como mostra a figura 1, ou ainda um conjunto de LEDs, um circuito eletrônico e até mesmo uma buzina. Veja na figura 2 como a roda da bicicleta aciona o dínamo transmitindo energia mecânica que se transforma em energia elétrica.

 

Os dínamos fornecem correntes contínuas, diferentemente dos alternadores que fornecem corrente alternada. Os dínamos operam por indução. Um conjunto de bobinas gira dentro do campo magnético criado por imãs permanentes. Quando as espiras das bobinas cortam as linhas de força do campo dos imãs é gerada uma tensão.

Figura 2 – Acoplando o dínamo a roda de uma bicicleta

Escovas invertem a tensão constantemente de modo que a corrente circula sempre num único sentido. O tipo mais comum de dínamo é o usado em bicicletas que fornece energia para os faróis, conforme mostra a figura 3.

 

O projeto

Para uma demonstração a ideia básica é ter uma maquete com LEDs, conforme mostra a figura 4 e até mesmo acrescentando M1 que simula um eletrodoméstico, por exemplo, um ventilador.

Figura 4 – O circuito de uma maquete

Uma montagem simples à monta antiga pode ser realizada com base numa ponte de terminais, conforme mostra a figura 5.

Figura 5 – Montagem antiga em ponte de terminais

Para uma maquete, podemos ter uma distribuição diferente dos componentes, conforme mostra a figura 6.

Figura 6 – Nova distribuição para maquete

A maquete pode ser feita de papelão, conforme mostra a figura 7.

Figura 7 – A maquete

A bicicleta deve ser apoiada num suporte de modo que o demonstrador possa pedalar sem sair do lugar e puxar os fios do dínamo até a maquete ou aparelho que deseja alimentar, pois existe esta opção.

Lembramos que, o dínamo fornece uma tensão de saída que varia conforme sua velocidade. Assim, para os LEDs que operam numa ampla faixa de tensões, não existe qualquer problema na demonstração.

Os LEDs acendem mais forte quando se acelera as pedaladas.

No entanto, se formos alimentar algum circuito eletrônico é preciso pensar num circuito regulador. Veja no nosso site MIN049.

Figura 8 – Suporte para bicicleta (rolo de treino)

A demonstração

Para mostrar como funciona a conversão de energia mecânica (for sobre o pedal para fazer a roda girar) em energia elétrica que alimenta os LEDs.

Na demonstração, quem pedalar deve testar a melhor velocidade para que os LEDs acendam com bom brilho. Mostrará também que a quantidade de energia gerada depende da velocidade.

O QUE EXPLICAR

Este trabalho está diretamente relacionado com a conversão de energia (física) e distribuição de energia elétrica nas cidades (uso da energia).

Como tema transversal para ciências e física o projeto admite diversas abordagens como:

* Procure nos livros de física o princípio de funcionamento dos dínamos e prepare um cartaz explicando.

* Mostre que a quantidade de energia gerada depende da força mecânica, portanto não se cria energia, mas apenas se faz sua transformação (princípio da conservação da energia)

* Explique as diferenças entre corrente contínua e corrente alternada.