Projeto aerodinâmico de pás de turbinas eólicas de eixo horizontal

Guilherme München Wenzel

Resumo


Turbinas Eólicas são máquinas que retiram energia do vento por efeitos aerodinâmicos atuando nos perfis de suas pás. São classificadas em turbinas de eixo vertical ou horizontal e geram energia através de um gerador elétrico conectado ao seu eixo.
Para projetar o rotor eólico são utilizados perfis aerodinâmicos com seus coeficientes de sustentação e arrasto que variam de acordo com o ângulo de ataque. Estes perfis possuem diferentes dimensões e angulações ao longo das pás, a fim de proporcionar o melhor efeito aerodinâmico e uma melhor eficiência.
Neste trabalho é apresentada uma metodologia simplificada para dimensionar pás de turbinas eólicas de eixo horizontal a partir da seleção de um perfil aerodinâmico com suas propriedades conhecidas. Uma aplicação deste método é demonstrada para uma turbina eólica de pequeno porte.
Com as dimensões e angulação das pás conhecidas, podem ser determinadas as forças atuantes bem como o torque e a potência do rotor eólico. Para tanto, este trabalho apresenta uma metodologia chamada de método iterativo que se baseia nas teorias de elemento de pá e da quantidade de movimento. Este método considera um número finito de elementos de pá, que somados, resultam na potência nominal do rotor. O refinamento dos cálculos se utiliza um fator de correção devido a perdas pelas pontas das pás.
A partir do modelo de pá gerado no método simplificado são calculadas iterativamente as forças que atuam em cada elemento de pá, demonstrando suas contribuições nas características de torque e potência do rotor eólico.
Para complementar o trabalho, é demonstrada uma aplicação de testes de turbinas eólicas em túnel de vento, tendo como resultado principal a curva característica da máquina. Esta curva quantifica a potência gerada pela turbina em relação à velocidade do vento.
Palavras-chave: Turbina eólica, projeto de pás, curva de potência.

Texto completo:

MONOGRAFIA



e-ISSN: 1983-1374

 

Este periódico é membro do COPE (Committee on Publication Ethics) e adere aos seus princípios. http://www.publicationethics.org

Licença Creative Commons
Exceto onde especificado diferentemente, a matéria publicada neste periódico é licenciada sob forma de uma licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.

 

Políticas Editoriais das Revistas Científicas Brasileiras. Disponibilidade para depósito: Azul.

 

Copyright: © 2006-2019 EDIPUCRS