Análise dinâmica de uma microturbina eólica com difusor

A operação de microturbinas eólicas em regiões de baixa velocidade média de vento, como a Amazônia, impõe desafios relevantes ao desempenho aerodinâmico desses sistemas. Nesse contexto, o uso de difusores surge como uma alternativa eficaz para intensificar o escoamento incidente sobre o rotor, elevando o torque e a potência extraída sem a necessidade de aumento do diâmetro da turbina. Este trabalho investiga, de forma experimental e numérica, o comportamento dinâmico de uma microturbina eólica equipada com um difusor do tipo lente, operando em baixas velocidades de vento. Para isso, foi projetado e construído um túnel de vento de baixo custo, no qual foram realizadas medições do perfil de velocidade do escoamento e ensaios dinâmicos da turbina nas configurações com e sem difusor. A modelagem numérica baseia-se na Teoria do Momento do Elemento de Pá, adaptada para considerar o efeito de intensificação do escoamento promovido pelo difusor, bem como em uma formulação para o torque dissipativo dos mancais fundamentada no modelo de Palmgren com efeito Stribeck. Os resultados indicam que a presença do difusor, devido ao aumento da velocidade efetiva no plano do rotor, eleva os valores de torque mecânico, potência e coeficiente de potência, além de proporcionar uma resposta dinâmica mais favorável. Observa-se boa concordância entre os resultados experimentais e numéricos, confirmando a adequação do modelo proposto.