Concurso de Protótipos

O Concurso de Protótipos pretende incentivar a busca de soluções inovadoras no âmbito das energias renováveis, valorizando em simultâneo a vertente tecnológica e experimental.

Visa motivar os jovens para a aplicação de eco-tecnologias que permitam um uso mais racional dos recursos energéticos.

Objectivos Específicos

• Incentivar a utilização das energias renováveis, evidenciando o potencial e os benefícios associados à sua valorização;
• Motivar nos jovens a aplicação de eco-tecnologias que permitam um uso mais racional dos recursos energéticos em geral e o da energia solar em particular;
• Desenvolver o espírito criativo e as aptidões científico-tecnológicas numa perspectiva de “saber fazer” e de ciência aplicada;
• Aplicar os conhecimentos adquiridos em diversas disciplinas.

Quem Pode Concorrer

No Concurso de Protótipos podem inscrever-se alunos de escolas a partir do 3º Ciclo do Ensino Básico que estejam a participar no Programa Eco-Escolas 2008/09. A inscrição deve ser realizada até 27 de Fevereiro.

Cada escola poderá concorrer com uma equipa por projecto. A mesma escola poderá inscrever três equipas (uma em cada tema: carrinhos, barcos e tema livre).

Definição do Trabalho

Os trabalhos a submeter ao Concurso deverão ser constituídos por protótipos ou modelos que utilizem apenas energias renováveis para o seu funcionamento, ou seja, não poderão utilizar qualquer dispositivo electrónico ou qualquer fonte de energia eléctrica (pilhas) ou baseada na queima de combustíveis fósseis.

Os protótipos apresentados a concurso deverão ser modelos originais e produzidos em contexto escolar.

Tema:

Cada escola deverá optar pela inscrição num dos seguintes escalões, ou em ambos:

1. Carrinhos solares, que implica a criação de carrinhos movidos a energia solar para participação numa corrida;
2. Barcos solares, cujo objectivo passa pela construção de barcos movidos a energia solar para futura competição numa corrida;
3. Tema livre: outros projectos de protótipos que podem utilizar qualquer tipo de energia renovável (biomassa, eólica, hídrica, etc.), tais como: colector solar, forno solar, biodigestor, biocompostor, protótipo para produção de biodiesel, aerogerador, entre outros.

1. Escalão Carrinhos solares

Deverão ser consideradas as seguintes especificações:

a) Módulo solar fotovoltaico e estrutura de suporte
Ao conjunto de células fotovoltaicas conectadas electricamente entre si atribui-se o nome de módulo fotovoltaico. O apoio ou base de sustentação das células fotovoltaicas (módulo fotovoltaico) é designada estrutura de suporte. Esta estrutura deverá ser amovível e deve fazer parte do carro, sem, contudo, fazer parte do chassis ou dos painéis laterais identificadores. A estrutura de suporte deverá possuir um interruptor ligado/desligado e poderá ser utilizado para modificar manualmente a tensão de alimentação do motor eléctrico. Neste âmbito, não é permitido a instalação ou utilização de sistemas electrónicos, mecânicos, ópticos, rádio, comandados ou uma sua combinação, para alterar a tensão de alimentação do motor.

b) Chassis
O protótipo deverá ter um sistema rígido, independente, separado do módulo fotovoltaico. Esta é a parte do carro que deverá ser inspeccionada para garantir o cumprimento das regras, nomeadamente, se apresenta a resistência adequada para suportar o motor eléctrico, os painéis transversais de identificação e a transmissão entre o pinhão do motor e as rodas.

c) Dois painéis laterais
Devem ser colocados lateralmente à carroçaria dois painéis informativos para identificar o número de competição (atribuído por sorteio da Organização), o nome do carro (ou equipa), o nome da escola e exibir os eventuais patrocínios e apoios. Estes devem facilmente ser vistos por espectadores quando o carro estiver em competição. Cada painel lateral deve ter espaço onde se possa colocar um autocolante com 120 mm por 75 mm.

d) Nome da Escola e da Equipa
Deve constar no carro o nome da equipa e da escola (se possível, abreviado), com letras de 10mm de altura. Podem figurar em qualquer um dos painéis do carro desde que visíveis durante a competição.

e) Espaço de carga
O protótipo deverá ter um espaço de carga com capacidade para transportar 1 pacote de leite (9,0cm x 19,5cm x 5,5cm). Por espaço de carga entende-se um compartimento no interior do veículo com espaço suficiente para conter o pacote de leite com o módulo fotovoltaico colocado na sua posição de corrida. A abertura terá que permitir a entrada e colocação do pacote de leite. O espaço de carga deve ser um espaço fechado, com fundo e paredes laterais, sem quaisquer orifícios. (Por exemplo, se for colocado areia ou um líquido no compartimento, este não poderá ter nenhum ponto por onde saia). O carro deve andar, quando empurrado, com o pacote de leite cheio dentro do espaço de carga.
Por favor verifique a imagem seguinte.

NOTA DO JÚRI:
Relativamente ao referido espaço de cargo, este deverá estar vazio de modo a poder conter o pacote cheio lá dentro. No entanto o carro não terá de correr com o pacote, apenas terá que ter o referido espaço e estrutura de modo a aguentar com aproximadamente 1kg (peso do pacote).

f) Interruptor ON/OFF
O carro deve possuir um interruptor de duas posições (ligado/desligado) para desligar electricamente o módulo fotovoltaico (painel de células) do motor e colocar o carro em posição de repouso. A utilização de grampos ou de pontas de “crocodilo” ou semelhante não é considerado um interruptor válido e como tal não pode ser utilizado. Este interruptor é particularmente importante na situação de início das provas, principalmente quando se coloca o carro na grelha de partida. O interruptor deve estar visível (de preferência em baixo ou em cima).

g) Não são permitidos modelos comerciais
Os protótipos em competição não devem usar chassis ou partes do corpo de modelos comerciais de carros construídos (naturalmente) em série. Não se considera incluído nesta regra as peças ou componentes, tais como engrenagens, rodas, suspensão, veios, ou equivalentes. Em caso de dúvida é preferível consultar a Organização.

h) Dimensões máximas
A dimensão do carro que será verificada na inspecção tem como máximos 65x32x18 cms.

i) Fonte de energia solar
O carro é alimentado pela conversão eléctrica da energia solar produzida por intermédio de um conjunto de células fotovoltaicas (ou um módulo fotovoltaico construído), que devem ser de silício monocristalino, policristalino ou amorfo. A potência máxima fornecida pelo módulo fotovoltaico só está limitada pelo tipo de construção baseada no silício e pelas dimensões limites para o carrinho estabelecidas no regulamento.

j) Sistemas de armazenamento de energia
Não é permitido a utilização de sistemas de armazenamento de energia de origem eléctrica, mecânica ou química, com excepção de um condensador inferior a 0,2 farad, ligados à alimentação do motor. O Júri da prova reserva-se o direito de descarregar o condensador imediatamente antes de cada prova.

k) Motor
Poderá ser utilizado qualquer motor; no entanto, a equipa deverá estar pronta a fornecer o fabricante e o modelo de modo a verificar eventuais sistemas de acumulação de energia.

l) Rodas
O diâmetro das rodas não está limitado. Para evitar danificar a pista, não são permitidas rodas de borda aguçada, devendo para isso ser respeitado o mínimo de 1mm de rasto ou ter um raio de curvatura não inferior a 0.6mm, medido na superfície de rotação. Um dos destaques técnicos que irá ser valorizado na avaliação da criatividade do protótipo é o eventual recurso a um sistema de direcção/guia activo.

m) Guia de direcção
A competição decorre numa pista com uma calha de secção quadrangular ou circular, conforme as figuras, para prossecução de um percurso pré-determinado.

n) Condutor
O carrinho deve apresentar um condutor, que neste caso será um ovo de galinha, tamanho L, fornecido pelo Júri da prova. O ovo não poderá ser cozido, pintado ou sofrer qualquer tratamento que lhe aumente a resistência. O condutor deverá completar a corrida sem qualquer estrago, caso contrário o seu veículo será considerado inseguro e perderá a corrida em questão.

o) Cabine do condutor
Cada carro deverá ter à frente uma cabine para o condutor, onde o ovo deverá ser colocado verticalmente (ver figura). A cabine deverá estar totalmente selada de modo a que, se o ovo se partir, não suje a pista. A cabine deverá também incluir um pára-brisas transparente. O ovo deverá ter uma área com pelo menos 10 mm livre à sua frente ao longo do arco de 180 visíveis e um espaço com pelo menos 3 mm entre o tejadilho e a parte superior do ovo.

Cada carro deve incorporar os meios de direcção necessários para acompanhar a guia de betão de secção quadrada, com as dimensões nominais de 20x20mm, chumbada ao piso, seguindo o contorno da pista em 8. O sistema de direcção deve ser projectado para funcionar de acordo com o esquema em anexo, sendo capaz de apresentar uma tolerância de ajustamento entre 5 e 30mm acima da superfície da pista, para evitar que o carro “descarrile”.

2. Escalão Barcos

Deverão ser consideradas as seguintes especificações:

a) Casco

• O casco do barco poderá ter qualquer tipo de forma e concepção (fundo plano ou em forma de V, monocasco, catamarã, trimarã ou outros);
• A escolha do material a utilizar é de escolha livre e da exclusiva responsabilidade das equipas (recomenda-se, no entanto, a aplicação do princípio da Reutilização);
• Não são permitidos cascos retirados directamente de barcos de brinquedo.

b) Mastro

• Deverão ser instalados dois mastros, um na proa e outro na popa (que servem para envolver os cabos-guia de nylon, na pista, tal como demonstrado na Figura), de modo a assegurar que os barcos se movimentam sempre em linha recta;
• No mastro da popa deverá estar presa uma bandeira. Esta deve ser feita de material impermeável e resistente, que servirá para identificar os barcos e prendê-los antes da largada, para as corridas;
• No casco e no painel solar devem ser fixados os componentes eléctricos e mecânicos e o sistema de propulsão escolhido;
• É obrigatório instalar um interruptor para desligar o motor do barco (pode ser uma simples pinça com mola ou um interruptor adquirido em lojas de electrónica).

c) Módulo Solar Fotovoltaico

• Os barcos serão movimentados por motores eléctricos, alimentados unicamente por módulos fotovoltaicos - o painel solar - de silício (monocristalino, policristalino ou amorfo);
• O conjunto de módulos fotovoltaicos poderá ter, no máximo, 350 centímetros quadrados de área fotossensível activa (excluem-se do cálculo da área, as molduras ou reforços estruturais, e todas as partes que não produzam energia eléctrica);
• Os cálculos relativos à área fotossensível dos barcos concorrentes deverão ser apresentados ao júri, no dia da avaliação;
• Não são permitidas baterias, pilhas, condensadores, circuitos electrónicos ou qualquer outra forma de armazenamento de energia eléctrica.

d) Motor e sistema de propulsão

• A escolha do motor cabe à equipa concorrente, no entanto, recomenda-se a escolha de motores que funcionem bem com tensões baixas (4 a 8 Volt) e com baixas intensidades de corrente (cerca de 0,5 Ampere);
• Pode ser utilizado qualquer sistema de propulsão, como hélices subaquáticas, hélices aéreas de avião ou rodas de pás;
• No caso da utilização de hélices subaquáticas, estas poderão ter duas, três ou quatro pás, mas o seu diâmetro não poderá exceder os 35 mm;
• Pode ser instalado mais do que um motor e mais do que uma hélice.

e) Dimensões

• Apenas são aceites a concurso barcos que não excedam as seguintes dimensões: 55 cm de comprimento e 30 cm de largura.

f) Especificações da corrida

• A corrida poderá ser realizada em qualquer piscina ou lago, com luz solar directa, no qual será criada uma pista que apresentará um percurso em linha recta com cerca de 10 metros de comprimento, conforme mostra a Figura.
• Os barcos serão guiados através de cabos-guia, de fio de nylon, esticados a uma altura de cerca de 30 cm da superfície da água.
• A largada será dada com os motores ligados e os barcos presos pela bandeira da popa. No momento da largada um dos integrantes da equipa soltará a bandeira, e outro integrante apanhará o barco no outro lado da pista, sendo assim obrigatória a presença de dois elementos da equipa durante as corridas.
• É importante que, além de leves, os barcos sejam também resistentes e à prova de água, pois deverão realizar diversas corridas de teste e as várias etapas da regata sem se degradarem.

3. Escalão Tema Livre

Os trabalhos a submeter deverão ser constituídos por protótipos ou modelos que exemplifiquem a utilização de uma ou de diversas tecnologias de conversão de energias renováveis, como, por exemplo:

• a construção de um Colector Solar ou de um Forno Solar, diferente do tipo de protótipo correspondente ao tema “Carrinhos solares”, ou outro tipo de sistema (estufa, secador, destilador, etc.) que seja representativo da utilização da conversão térmica da energia solar;
• a construção de um protótipo Fotovoltaico, diferente do tipo de protótipo definido no escalão carrinhos solares, ou outro tipo de sistema (electrificação, iluminação, refrigeração, mecanização, bombagem, etc.) que seja representativo da utilização da conversão eléctrica da energia solar;
• a construção de um protótipo de Aerogerador ou outro tipo de sistema de eixo horizontal ou vertical (electrificação, iluminação, refrigeração, mecanização, bombagem, etc.), que seja representativo da utilização da energia eólica;
• a construção de um protótipo de Turbina ou outro tipo de sistema (electrificação, iluminação, refrigeração, mecanização, etc.), que seja representativo da utilização da energia hídrica.

O protótipo deverá ser um trabalho original construído pela equipa participante, só sendo aceite um trabalho por cada equipa.

Os materiais, cores e acessórios a utilizar na concepção e construção dos protótipos são de escolha livre, sem prejuízo das seguintes especificações obrigatórias a respeitar:

1. o dimensionamento do protótipo deste escalão deverá assegurar que o mesmo é confinável, em funcionamento, num paralelepípedo com as dimensões de 100cm x 100cm x 100cm;
2. a escolha de todos os materiais utilizados na construção do protótipo é da exclusiva responsabilidade das equipas, nomeadamente os materiais estruturais, isolamentos térmicos, coberturas, motorização e transmissão de movimento, superfícies reflectoras ou outros não específicos (colas, adesivos, tintas, etc.). Todos os materiais utilizados deverão ser adequados para as condições de funcionamento do protótipo, nomeadamente quanto à temperatura atingida (sistemas térmicos) e à corrente eléctrica produzida (sistemas fotovoltaicos, eólicos, hídricos, etc.);
3. o protótipo não poderá utilizar qualquer dispositivo electrónico ou qualquer fonte de energia eléctrica (pilhas) ou baseada na queima de combustíveis fósseis.

Critérios de Avaliação

O envio do relatório é obrigatório e deverá seguir o modelo disponível em www.abae.pt.

Os protótipos serão seleccionados em função do relatório apresentado.

Os protótipos deverão manter-se com a equipa até ao dia da competição/avaliação dos mesmos.

a) Relatório
Até 15 de Maio de 2009 deverá ser entregue o Relatório de Projecto onde devem constar as informações pedidas no mesmo. O Relatório deverá ser enviado para ecoescolas@abae.pt ou entregue em mão ou por correio, sempre em formato digital (podendo ou não ser enviada a versão impressa).

b) Avaliação feita pelo júri no dia da prova
A avaliação feita pelo júri, dos trabalhos em concurso, basear-se-á nos seguintes critérios:

• Desempenho
  a avaliação do desempenho dos protótipos será baseada na avaliação qualitativa do aproveitamento do recurso renovável de energia em relação à função que o mesmo pretende desempenhar, utilizando a radiação solar disponível num período de tempo ou de outro recurso renovável disponível ou simulando com os meios disponibilizados pela respectiva equipa (p.ex.: ventoinha que simula a energia eólica; queda de água que simula a energia hídrica, etc.);
• Estética e Criatividade no uso de materiais
  a avaliação da estética e da criatividade dos protótipos, baseia-se na avaliação da concepção final, nomeadamente na escala adoptada, no formato, nas cores utilizadas, no grafismo utilizado, na relação forma/funcionalidade, na segurança para o utilizador e na escolha de materiais efectuada pela equipa, nomeadamente quanto à utilização de materiais reciclados ou reutilizados, ecológicos, de utilização corrente e de fácil aquisição no mercado;
• Motivação e Trabalho de Equipa
  a avaliação da motivação dos alunos e forma como foi desenvolvido e distribuído o trabalho realizado na construção do protótipo, basear-se-á na apreciação do domínio das soluções técnicas e envolvimento dos membros da equipa no decorrer da entrevista com o júri.