Compressor de ar movido a energia humana e sistema de armazenamento de energia

Por Andy Lagzdins, publicado originalmente pela Low-Tech Magazine

15 de agosto de 2023

Andy Lagzdins construiu e documentou um compressor de ar movido a pedal para operar as ferramentas elétricas em sua oficina de motocicletas.

Quando olho em volta da minha oficina de motocicletas, vejo ferramentas pneumáticas por toda parte. Desde ferramentas manuais, como pistolas de impacto, lixadeiras, tesouras, serras e esmerilhadeiras, até equipamentos de grande porte, incluindo um gabinete de jato de areia e uma máquina de pneus; o ar é uma parte vital para realizar uma ampla variedade de tarefas.

O compressor de ar que uso desde a década de 1990 usa um motor elétrico de 220 V e 7 HP para girar uma bomba de ar de dois estágios a 800 rpm, que enche o tanque de 80 galões a 150 psi em cerca de cinco minutos. Tem sido uma máquina muito confiável, a tal ponto que quase nunca penso nela. Somente quando há uma queda de energia é que percebo o quanto dependo de um fornecimento imediato de ar comprimido.

Num mundo em rápida mudança, onde a energia barata e fiável já não é um dado adquirido, decidi construir um sistema para encher os meus tanques de ar sem a utilização de electricidade ou combustível. Meu projeto seria livre de qualquer tipo de eletrônica e, com manutenção mínima, os componentes durariam a vida toda. Queria utilizar o maior número possível de peças em segunda mão, num esforço para reduzir custos e inspirar a reciclagem e a reaproveitamento.

A primeira tarefa era encontrar um tanque de ar. Encontrei um compressor de ar Ingersoll Rand de 80 galões fabricado em 1952. Removi a bomba de ar e o motor elétrico. A bomba de ar original foi substituída por uma nova unidade Speedaire que é classificada para 115 psi e normalmente requer um motor de ½ HP para funcionar. A bomba é montada na parte superior do tanque de ar com uma placa de aço que é aparafusada à placa original do motor.

No local do motor elétrico, instalei um eixo de aço maciço em mancais autocentrantes. Este eixo contém três polias de compressor de 20 kg usadas como volantes para suavizar a operação. Essas polias têm furo de 1 ⅜” e 16” de diâmetro. Uma única correia em V da série 4L conecta o eixo do volante à bomba de ar.

Imagem: Compressor e polias do compressor usadas como volantes. Foto de Andy Lagzdins.

Imagem: Eixo maciço de aço com três polias de compressor usadas como volantes. Foto de Andy Lagzdins.

O próximo passo na agenda era encontrar uma fonte de energia humana para girar os volantes. Encontrei uma bicicleta ergométrica Schwinn dos anos 1970 que era muito bem construída com quase todos os componentes de aço. Reduzi-o ao essencial e instalei um cubo de bicicleta Sturmey Archer de oito velocidades com engrenagens internas no lugar da roda com raios original. Este cubo tem uma faixa de relação de 1:1 a 3,25:1, e as trocas de marcha são feitas por meio de uma chave seletora no guidão.

Para lidar com a força da pedalada forte, o conjunto da manivela foi substituído por braços de manivela tubulares em liga Cr-Mo, rolamentos selados e pedais de plataforma de uma bicicleta de corrida BMX. O guidão e a haste foram substituídos por componentes Cr-Mo para minimizar a flexibilidade durante o uso intenso, e as correntes de bicicleta de 1/8” de maior resistência são usadas para maior confiabilidade.

Neste ponto a bicicleta e o tanque de ar foram alinhados entre si e montados em estruturas de madeira tratada de 6”x6” na posição correta. A roda dentada de saída da bicicleta é conectada por outra corrente a uma roda dentada semelhante na extremidade do eixo do volante, e o sistema de acionamento está completo.

Imagem: Uma bicicleta ergométrica Schwinn dos anos 70. O conjunto da manivela foi substituído por braços de manivela tubulares em liga Cr-Mo, rolamentos selados e pedais de plataforma de uma bicicleta de corrida BMX. Foto de Andy Lagzdins.

Imagem: Cubo de bicicleta com engrenagem interna de oito velocidades Sturmey Archer. Foto de Andy Lagzdins.

Para gerenciar o fluxo de ar, incorporei um sistema de dois estágios. Um tanque de 10 galões e um tanque de 80 galões têm válvulas separadas para que eu possa encher cada um independentemente, ambos juntos, ou transferir ar de um tanque para outro. Medidores em cada tanque usados ​​para monitorar pressões. Quando o tanque grande é inicialmente cheio, eu o levo até 50 psi alimentando-o diretamente da bomba de ar. Nesse ponto, começo a encher o tanque pequeno sozinho até 100 psi e depois despejo no tanque grande.