BOMBA DE CORDA EÓLICA

Cata vento para bombagem de água. Este sistema é
composto também por uma bomba de corda a pedal.
O meu último projeto caseiro “Bomba de corda eólica” foi das engenhocas mais complicadas que fiz até agora. As dificuldades não foram só motivadas pela complexidade do trabalho, mas também porque não acertei logo de início na melhor forma de o fazer. Construí primeiro uma turbina de eixo vertical, para evitar a complicação de transformar a rotação vertical móvel em rotação horizontal fixa, de um cata vento de eixo horizontal, pois as turbinas que rodam num eixo horizontal têm forçosamente que ter uma segunda parte móvel, de forma a poderem girar em torno de um eixo vertical, procurando a direção do vento para que as pás da turbina estejam sempre de frente para este. Esta tarefa parecia-me tecnicamente bastante difícil, tendo por isso partido para a construção da turbina de eixo vertical.

O certo é que a turbina de eixo vertical funcionou e elevou a água através da bomba de corda, mas para que tivesse força suficiente tive que lhe acoplar umas pás de grande dimensão e, mesmo assim, necessitava de ventos fortes para produzir trabalho que se visse. Não estava satisfeito, tendo chegado à conclusão que a turbina vertical não tinha velocidade de giro suficiente para que a bomba de corda elevasse água em condições de vento normais. Verifiquei também que o projeto, tal como o tinha idealizado inicialmente: uma única bomba de corda que poderia alternar entre a movimentação através de uma bicicleta ou do vento, se tornava pouco prático, uma vez que para isso teria de montar uma roldana na torre que funcionasse independente da roldana da turbina eólica. Para isso a corda da bomba a pedal tinha que circular em volta da torre eólica, o que era desnecessário se funcionasse só movida através da bicicleta a pedal.

Engrenagem para fazer girar a corda da bomba.
As roldanas servem para desviar a corda para baixo,
impedindo que sejam tocadas pela turbina.
Por esse motivo resolvi construir uma segunda bomba de corda para ficar ligada apenas à turbina eólica e com um tubo de elevação mais estreito, para que o peso da água não fosse tanto e a bomba pudesse funcionar com ventos mais fracos. Mesmo assim, não fiquei satisfeito com o resultado e, depois de tanto trabalho, não me quis dar por vencido, embora a tentação de desistir do projeto eólico fosse grande.

Afinal, todo o trabalho que tive com a construção da turbina vertical, não deu o resultado esperado. Foi uma opção errada, até porque tive a solução sempre ali à mão, só que eu não a tinha conseguido ver ainda; essa solução estava no cata vento que já estava instalado na torre… Já tinha antes pensado na hipótese de transformar esse cata vento em motor de uma bomba eólica, mas essa tarefa sempre me parecera impossível, até porque a torre estava afastada cerca de três metros do poço e aquele cata vento era apenas para decorar o ambiente.

O orientador colocado em posição lateral para impedir que
a turbina seja atingida de frente, pelo vento.
Depois de muito matutar consegui desenhar um plano para transmitir a rotação vertical e móvel da turbina para uma roda horizontal fixa e assim fazer girar a corda da bomba e elevar água. Recorri a dois aros de roda de bicicleta, um para acoplar à turbina e o outro para a roda onde funciona a roldana que faz girar a corda. Nestes aros coloquei, nos furos dos raios, parafusos de 6 mm de diâmetro que foram depois revestidos com bocados de tubo de borracha, para diminuir o atrito. A roda aplicada na turbina faz rodar a roda horizontal e gira livremente ao seu redor, podendo o cata vento procurar a direção do vento sem complicações na engrenagem. A velocidade desta turbina supera em muito as rotações da turbina de eixo vertical e até com ventos fracos é possível elevar alguma água.

O orientador é colocado em posição lateral quando não é necessário que a bomba esteja em funcionamento, como por exemplo no inverno ou quando haja previsão de ventos muito fortes que possam danificar o cata vento.

A importância da corda e das válvulas de borracha

A corda e as borrachas são de importância fundamental no funcionamento da bomba. Partindo do princípio que as borrachas devem vedar o melhor possível a água para que esta não se perca pelo tubo abaixo, é necessário ter em conta que o atrito também deve ser o menor possível, ou mesmo inexistente. Por isso, é impossível que os pequenos círculos de borracha vedem a água completamente, sendo necessário um equilíbrio entre esses dois fatores. Tive que fazer várias experiências até encontrar a solução mais eficaz, pois até os nós que se dão na corda podem, através de alguma fricção com as paredes internas do tubo, causar prisão na corda. Este problema não se coloca tanto nas bombas de funcionamento à manivela ou a pedal, porque pode ser imprimida uma maior velocidade à corda e mesmo que as borrachas deixem passar alguma água, é possível um bom rendimento.

A corda estendida para colagem das peças.
Encontrei a solução mais eficaz fazendo as pequenas válvulas ou pistons de uma peça de borracha com cerca de 5 mm de espessura. Recortei os pequenos círculos, com o diâmetro um nadinha superior ao diâmetro interno do tubo e depois, com a ajuda de uma lixa, fui desgastando as peças de forma a que ficassem um pouco chanfradas e com a parte maior, isto é a parte que fica para baixo no interior do tubo, perfeitamente ajustada ao diâmetro do tubo, de modo a que, sem grande atrito, consigam vedar a água. Isto é de suprema importância, porque a bomba a funcionar com vento fraco consegue assim trazer alguma água para cima e, mesmo que pare por alguns segundos ou pouco minutos, a água consegue manter-se no tubo e assim, quando recomeçar a girar, o líquido volta a sair pelo tubo de descarga, sem grandes interrupções.

Esta é também uma das peças mais importantes do sistema.
É a roldana que fica submersa no fundo do poço e tem que
ser feita com materiais que não se corrompam na água.
Foi construída com tubos de plástico e duas peças de
cerâmica.
Depois de ter os pequenos círculos de borracha prontos, bastaria enfiá-los na corda e dar dois nós, um de cada lado, na corda. Só que esses nós podem ter a tendência para entortar a corda, inclinar a pequena peça ou mesmo roçar contra as paredes do tubo e causar atrito, prendendo a corda. Para obstar a que isso acontecesse dispensei os nós, tendo colocado, antes e após as válvulas, pequenos pedaços de tubo de plástico que foram colados à corda e que mantêm os círculos de borracha bem centrados e alinhados. Esta solução para já está ser eficaz, mas se a cola não for suficiente para manter as peças sem que deslizem no tubo, poderei ainda dar nós na corda, mas quero tentar que isso não aconteça. É necessário ter também em atenção que os furos das válvulas devem ser um pouco inferiores ao diâmetro da corda de modo a que não haja perdas de água por esses orifícios.

Um outro aspeto a ter em conta para que tudo funcione bem é manter a tensão da corda sempre no valor correto (nem muito apertada, nem muito lassa). Para que isso aconteça sem ter que estar a desatar e atar de novo a corda, coloquei em prática um sistema que julgo não ser muito usual neste tipo de bombas. Trata-se de uma peça de madeira que se move em torno de um eixo acoplado ao mastro e que tem uma roldana numa extremidade e um pedaço de corda na outra, através da qual é possível tensionar a corda com grande facilidade.

Para melhor compreensão da forma como funcionam estes importantes acessórios da bomba (válvulas e tensionamento da corda), preparei um pequeno vídeo.



O meu cata vento é de pequenas dimensões, mas mesmo assim funciona e eleva água a cerca de cinco metros de altura. É por isso perfeitamente viável a construção caseira de um engenho destes, desde que se exista equilíbrio entre as dimensões da turbina e o rendimento que dela se espera, tendo sempre em atenção as condições de segurança que são absolutamente necessárias, porque o vento tão depressa sopra de mansinho e sem força suficiente para rodar os nossos cata ventos como leva tudo à frente, em rajadas furiosas. Por isso, quanto maior for o cata vento, maior terá que ser a sua resistência e a qualidade da construção.


Vídeo com o catavento a funcionar com vento fraco/moderado.


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12 comentários :

  1. Boas. Seria possível enviar-me a dimensão das pás, assim como o diâmetro do tubo por onde sobe a água? A corda é feita de que material? Obrigado.

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    1. As pás medem 0,50mx0,20, sendo o diâmetro total da turbina de 1,50m. Quanto ao tubo o diâmetro é de 20mm e a corda é de algodão.
      Lembro que o catavento já existia e foi adaptado para fazer girar a corda, por isso se estiver a pensar em fazer algo parecido sugiro que faça tudo com dimensões superiores a estas para obter um melhor rendimento. Isto funciona, mas é necessário que a corda gire nas engrenagens sem dificuldades e que, claro está, exista vento suficiente.

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  2. Boa noite,
    Espantoso vosso projeto!Ainda ontem estava a dar voltas em minha cabeça, tentando imaginar uma maneira de acoplar este tipo de bomba a um catavento não estático, ou seja, que como o seu se movimentasse "em busca" do vento. Poderia dar mais detalhes de como foi construído o catavento? Agradeço desde agora e parabenizo-o pela iniciativa. Agradecido. Iurutaí

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    1. Olá, Iurutaí. Obrigado pelo comentário.
      É um tanto complicado de explicar detalhes aqui nos comentários, no entanto o que importa não é o cata vento em si, mas as engrenagens que fazem com que o cata vento gire em busca do vento fazendo girar a corda. No cimo do tubo da torre, que é um tubo cheio com concreto tem lá cravado um veio em aço com cerca de meio metro. No fundo desse veio tem um rolamento onde gira uma polia que é uma jante de roda de scooter. Dessa jante saem barras roscadas de 6mm que vão suster o aro de bicicleta onde tem parafusos que foram aparufusados nos buracos dos raios. Esses parafusos foram revestidos com tubos de borracha por causa do atrito. Note que estão lá dois aros, mas um só lá está para reforçar o sistema e, eventualmente, servir de polia para a corda, pois como tem um diâmetro maior faria rodar com mais velocidade, mas com o inconveniente de a tornar mais pesada.
      No cimo do veio de aço tem o tubo que sustenta a turbina e esse tubo tem lá embutidos rolamentos para o cata vento girar. Depois na ponta do tubo tem um sistema de rolamentos com um eixo que foi extraído do cubo de uma roda de motocicleta e onde se fixa a turbina que gira nesse eixo.
      À turbina aparafusei outro aro de bicicleta que levou também parafusos revestidos com um tubo de borracha. Assim o cata vento gira livremente em redor da torre, fazendo rodar a corda. Quando a cauda do cata vento é colocada lateralmente ele gira em volta da torre e da roda inferior sem que a faça rodar, isto é, a corda mantem-se parada, o que é muito útil no inverno quando não é necessário puxar água e também por causa dos ventos muito fortes que podem destruir o cata vento.
      Quanto ao cata vento tem as pás da turbina muito pequenas e, por isso, só tem força para elevar água quando o vento sopra com alguma força. Se está a pensar em fazer algo parecido aconselho-o o fazer tudo bastante maior e com resistência. E deve ter em atenção que o vento é muito inconstante e pode não obter os resultados que espera, mas isso também depende do local.
      Espero ter ajudado.

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    2. Bons dias,
      Só hoje pude acessar a internet, por isso demoro a agradecer-lhe: muito obrigado! Ajudou-me muito, mesmo. Agora, é tentar fazer um igual, com as modificações que sugeres...
      Grande abraço
      Iurutaí

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  3. Excelente projeto! Parabéns!!
    Qual a bitola e o comprimento dos parafusos no aro de bicicleta você usou, para conectar os dois aros ?
    Estou tentanto fazer uma transmissão de movimento com esse esquema que você utilizou. Obrigado!

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    1. Obrigado pela opinião positiva. Os parafusos têm 6 cm de comprimento e 6 mm de diâmetro.

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  4. Caro amigo,gostei muito do seu projeto,muito criativo;por acaso você tá sabendo que dentro do alternador tem um componente eletrônico chamado regulador de tensão e que esse referido componente não deixa o alternador abaixo de 1000 RPM gerar corrente suficiente para carregar a bateria,em minhas experiências,retirando o regulador ou fazendo uma ponte sobre o mesmo,percebi mudança radical,muito menos RPM para gerar 14v,em breve postarei vídeo sobre essa experiência com detalhes de uma olhada nesse projeto https://www.youtube.com/watch?v=KulSN8OHgv4 gerador 100% reciclado.

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  5. Boa noite amigo, parabéns pelo projeto, estou me baseando no seu catavento para bombear agua de um banhado para um tanque de peixe e quero elevar a agua a mais ou menos um metro e meio de altura, então te pergunto, posso usar um cano de 40 mm,e as pás do catavento posso fazer com forro de pvc? Obrigado aguardo

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    1. A altura de elevação é pequena, mas mesmo assim acho que não deve utilizar um cano tão largo. Quando o vento é forte é possível elevar muita água, mas se o vento for fraco o cata vento não terá força suficiente para funcionar com um tubo de 40 mm, mas tudo depende também das dimensões da turbina.
      Se vai fazer um projeto idêntico previno-o já de que tudo deverá ser bem dimensionado e feito com segurança. Com ventos fortes a turbina irá girar a grande velocidade e se tudo não estiver feito de forma segura vão ocorrer estragos a breve prazo e poderá ficar desiludido com o projeto. A minha bomba até ficar a funcionar de forma correta levou vários meses de trabalho e mesmo assim necessita de manutenção periódica.
      Quanto às pás acho que as pode fazer com forro de pvc, mas não será a melhor opção. O melhor será um metal leve que não enferruje, por exemplo alumínio.

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  6. Hola.... Sr. Joalex Ud. podria hacer un tutorial paso a paso de como se construye en Youtube.... por favor..... desde ya agradecido...

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    1. Hola, gracias por el comentario.
      No es realmente un tutorial, pero ver este video que he publicado y tal vez puede ayudar:
      https://www.youtube.com/watch?v=wWWCcA7HbC8

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