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Desenvolvimento de um gerador eólico a partir de turbinas Savonius

Resumo do projeto

Atualmente a geração de energia eólica tem sido cada vez mais explorada devido a suas propriedades e por ser uma energia renovável. É muito comum as turbinas serem instaladas em locais de fluxo contínuo de vento, pois este permite uma geração contínua e prevista, porém estas turbinas necessitam, em sua grande maioria, de grandes áreas territoriais, que apresentam uma velocidade média de vento de 30 km/h. No entanto, é possível encontrar em algumas circunstâncias, um fluxo de ar não contínuo causado pelo deslocamento de um corpo em movimento em um fluido, fenômeno conhecido como arrasto. Apesar desse fenômeno ser observado em locais como aeroportos, estradas e composições ferroviárias, ainda não foi implementado um sistema para transformação desta energia cinética, que atualmente não é aproveitada. Em vista disso, o objetivo do projeto consiste no estudo da eficiência das turbinas savonius, que permite a geração de energia com fluxos de ar não constantes. Desta forma, foi possível verificar diferentes arranjos a partir da modelagem de suas geometrias no OnShape através de funções matemáticas conhecidas e testar sua eficiência a partir de softwares de simulações CFD, como o SimScale, além de utilizar o método de volumes finitos a partir do Ansys para analisar a estrutura física de melhor aproveitamento na transformação da energia cinética em energia elétrica, após realizando adaptações na geometria para mitigar os efeitos limitantes de eficiência. A partir da análise dos resultados foi possível concluir que a hélice de bráquistóquia apresenta o melhor rendimento. Apesar desta hélice ser apenas a segunda com pressão da pá resistente mais próxima de zero ela apresenta uma pressão máxima significativamente maior que as outras turbinas testadas, e seu valor de soma de pressão foi a maior entre os quatro formatos, sendo de 77,845 Pa na etapa 2 da metodologia. Ambas as adaptações na geometria, na etapa 3, permitiram uma turbina com áreas de alta pressão mais uniformes ao mesmo tempo que apresentam áreas de baixa pressão mais próximas de zero quando comparadas com as turbinas Savonius convencionais descritas por Akawa, obtendo no final uma soma de pressões de 80,045 Pa. Desta forma esta geometria se mostra com muito potencial para geração de energia, aceitando a hipótese proposta no projeto.

Alunos

Pedro Henrique Nicolosi Guerreiro
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Orientadores

Michael Douglas da Silva Santos

Instituição

Dante Alighieri
São Paulo /
  São Paulo –  
  SP –
  Brazil

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