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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação
Title: Estudo experimental e numérico de uma turbina eólica de eixo horizontal em escala reduzida com e sem difusor
metadata.dc.creator: SILVA, Artur José Cunha da
metadata.dc.contributor.advisor1: MESQUITA, André Luiz Amarante
Issue Date: 25-Oct-2018
Citation: SILVA, Artur José Cunha da. Estudo experimental e numérico de uma turbina eólica de eixo horizontal em escala reduzida com e sem difusor. Orientador: André Luiz Amarante Mesquita. 2018. 109 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) – Campus Universitário de Tucuruí, Universidade Federal do Pará, Tucuruí, 2018. Disponível em:. Acesso em: https://bdm.ufpa.br:8443/jspui/handle/prefix/3883.
metadata.dc.description.resumo: A demanda global por fontes renováveis de energia tem aumentado significativamente nos últimos anos, dentre as formas mais conhecidas destaca-se a energia eólica que, impulsionada pela colaboração de empresas de tecnologia juntamente com governos que estão cada vez mais interessados por esta forma de energia, tem se desenvolvido consideravelmente nas últimas décadas. As turbinas eólicas de eixo horizontal se destacam dentre os demais tipos na geração eólica, apresentando a vantagem de aumentar a sua capacidade de geração de potência através da utilização de difusores, que envolvem a turbina e aceleram o escoamento do ar através do rotor. Neste contexto, estudos em laboratório em modelos de turbinas em escala reduzida são de fundamental importância para o desenvolvimento de novas tecnologias, a partir de metodologias experimentais complementadas pela dinâmica dos fluidos computacional (CFD) é possível prever o comportamento de turbinas eólicas em escala real dentro de várias condições de operação. A pesquisa deste trabalho foi desenvolvida sobre uma turbina eólica de eixo horizontal didática com rotor de quatro pás e difusor de material ABS impresso em uma impressora 3D. Foram desenvolvidos estudos experimentais em túnel de vento com o modelo em escala (1:5,5) com e sem difusor, além de simulações numéricas do modelo via o plugin CFX do software comercial Ansys Workbench. Para os ensaios em túnel de vento foi desenvolvido um sistema de controle de malha fechada PID integrado à um Arduino, responsável pelo controle de rotação da turbina através da modulação PWM do freio aplicado sobre o equipamento. Foram obtidos dados experimentais para as velocidades do vento de 6, 7 e 8 metros por segundo, em cada ensaio a velocidade de escoamento foi mantida constante enquanto a rotação da turbina foi reduzida gradualmente pelo sistema de modulação, de forma a plotar a curva de potência (𝐶𝑝) para diferentes velocidades específica de ponta de pá (λ). Os resultados experimentais mostraram um aumento considerável na potência extraída do vento pelo modelo em túnel de vento, chegando em 33% com a utilização do difusor em uma velocidade do vento de 8 metros por segundo.
Abstract: The global demand for renewable energy sources has increased significantly in recent years, among the best known forms is the wind energy that, driven by the collaboration of technology companies along with governments that are each Increasingly interested in this form of energy, has developed considerably in the last few decades. The horizontal axis wind turbines stand out among the other types in the wind generation, presenting the advantage of increasing their power generation capacity through the use of diffusers, which involve the turbine and accelerate the flow of air through the Rotor. In this context, laboratory studies in scale turbine models are of fundamental importance for the development of new technologies, from experimental methodologies complemented by the dynamics of computational fluids (CFD) is possible Predict the behavior of real-scale wind turbines within various operating conditions. The research of this work was developed on a horizontal didactic axis wind turbine with four-blade rotor and ABS material diffuser printed on a 3d printer. Experimental studies were developed in wind tunnel with the model on scale with and without diffuser, in addition to numerical simulations of the model via the CFX plugin of the commercial software Ansys Workbench. For the wind tunnel tests a closed PID mesh control system was developed integrated with an Arduino, responsible for the turbine rotation control through the PWM modulation of the brake applied on the equipment. Experimental data were obtained for wind speeds of 6, 7 and 8 meters per second, in each test the flow velocity was kept constant while the turbine rotation was gradually reduced by the modulation system, in order to plot the curve of Power (Cp) for different specific speeds of shovel tip (λ). The experimental results showed a considerable increase in the power extracted from the wind by the model in wind tunnel, arriving at 33% with the use of the diffuser at a wind speed of 8 meters per second.
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Keywords: Turbinas eólicas
Energia eólica
Ventos
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.source.uri: Disponível na Internet via Sagitta
Appears in Collections:Faculdade de Engenharia Mecânica - FEM/CAMTUC

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