Usina hidroelétrica
(modelo didático de alternador)

Prof. Luiz Ferraz Netto
leobarretos@uol.com.br

Apresentação
Uma turbina ou roda d'água de plástico é ligada por um eixo a um ímã permanente, ambos capazes de girar solidariamente, num plano vertical.

O ímã gira dentro de um núcleo de ferro em forma de U. Nesse núcleo temos, na perna vertical, uma bobina de fio de cobre esmaltado (150 espiras de fio 26) a qual, por sua vez, está ligada a uma pequena lâmpada incandescente 'mignon' (1,5 V) ou a um LED. A turbina é acionada pelo jato da água proveniente de uma torneira. A 'parte elétrica' está separada da 'parte hidráulica' por uma chapa de lata ou alumínio (para evitar respingos).
Ao girar o ímã observa-se o acendimento da lâmpada (ou do LED). Equipamento semelhante a esse era vendido, nos bons tempos, pela FUNBEC. O projeto acima caracteriza um modelo didático de gerador de corrente alternada ou "alternador".

Montagem
Toda montagem deve ser compatível com o material que o aluno/leitor selecionar. Como a parte crítica da montagem proposta é o ímã permanente, todas as demais partes deverão se ajustar a ele. Então, o que posso fazer é dar um exemplo a partir de um determinado ímã e o consulente ajustar o processo às medidas do ímã que tiver em mãos.
Assim, vamos partir do pressuposto de que tenhamos um bom ímã cilíndrico de 10 cm de comprimento e 1 cm de diâmetro (pode ser também um ímã de seção quadrada ou retangular). Nessas condições, o núcleo da bobina deve ser feito de um vergalhão de ferro de construção de pelo menos 37 cm de comprimento e diâmetro de 1 a 1,5 cm. Esse vergalhão de ferro maciço deve ser curvado para ter a forma de U de modo que a abertura das pernas do U fique com 11cm. Desse modo, o ímã poderá girar entre as pernas desse U, bem próximo delas. Descontando as dobras do ferro, as pernas do U ficarão com cerca de 12 cm.
Na perna central desse U é que enrolaremos as 150 voltas de fio de cobre esmaltado #26 a #28. Até umas 200 voltas de fio caberão tranqüilamente nessa perna central do núcleo (bem arrumadinhas, espiras juntas, em camadas).
Veja ao final do artigo o item "Erros que devem ser evitados" e veja bem o modo como o ímã deve girar entre as pernas do núcleo.

Há certas modificações simplificadoras que podemos incluir nesse projeto:

Variante 1- Trocar o conjunto do eletroímã e ímã do nosso projeto por um 'motor elétrico' tirado de um brinquedo que 'funcionava' com 1, 2 ou 3 pilhas comuns. Infelizmente poucos leitores percebem que tais pequenos motores elétricos podem ser convertidos em geradores elétricos e, basta para isso "girar o eixo" do 'motor'. Realmente, esses pequenos motores elétricos que acionam uma infinidade de brinquedo, tocados á pilha, têm no seu interior todas as partes necessárias ao nosso gerador elétrico. Têm 2 ou 3 bobinas móveis e dois fortes ímãs. 
Nesses motores, os ímãs formam o estator e as bobinas formam o rotor. Girando-se o eixo (com boa rotação) ele gerará uma d.d.p. alternada (tensão elétrica) do mesmo modo que aquele de nosso projeto. Dentro de certos limites, quanto maior a rotação dada ao eixo maior será a d.d.p. induzida. Essa rotação pode ser obtida por meio de uma turbina ligada ao eixo do 'gerador' e acionada a água ou ar. Geradores elétricos 'manuais' nada mais são que 'pequenos motores elétricos' convertidos para geradores, cujo eixo é girado rapidamente, mediante combinações adequadas de engrenagens de fibra. 
Eis uma sugestão para montagem:

Abaixo mostramos esse pequeno motor elétrico e, na terceira figura, um desses, dotado de grande hélice.

Variante 2- Trocar nosso conjunto por motores elétricos tirados de automóveis. Os motores que acionam os limpadores do pára-brisa, que levantam a antena, que movimentam os vidros, os das ventoinhas internas etc., normalmente conseguidos como sucatas (pois as partes que se danificam, em geral são apenas os contatos externos) são excelentes para trabalharem como "geradores elétricos". São motores para 12 VCC. Os demais comentários seguem a Variante 1.

Variante 3- Usar um "dínamo" de bicicleta. Vire a bicicleta de ponta cabeça (apoiando guidão e selim no chão) e encoste o 'dínamo' no pneu. Agora é só girar os pedais para produzir energia elétrica! Boa ginástica!

Nota: Os geradores mecânicos de corrente alternada são denominados alternadores e os geradores mecânicos de corrente contínua são denominados dínamos. A denominação "dínamo de bicicleta" é completamente errônea, uma vez que tais dispositivos geram correntes alternadas; 'dínamos de bicicletas' não são 'dínamos', são "alternadores". Para constatar isso basta tentar "fazer funcionar um radinho de pilha" usando diretamente desses tais "dínamos de bicicletas". 

Erros que devem ser evitados
Pode acontecer do montador não tomar a devida atenção para com as faces polares dos ímãs utilizados e, como conseqüência disso, o gerador não irá funcionar. Eis uma ilustração para isso:

Bom sucesso!