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Eólica
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Histórico Primeiros a obterem proveito da energia eólica = Egito
por volta do ano de 2800 a.C. os egípcios começaram a utilizar velas para mover barcos, Posteriormente, se utilizaram do vento para trabalhos feitos por animais e bombeamento de água. Os persas começaram a usar a força do vento alguns séculos antes de Cristo Aproximadamente em 700 DC - desenvolvimento de moinhos de vento verticais elevados (moer grãos).
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Histórico Acredita-se que os holandeses desenvolveram os primeiros moinhos de vento horizontal com pás . Durante a Idade Média, na Inglaterra, a água e o vento passaram a ser fonte primária de energia mecânica. Nesse mesmo período a Holanda já utilizava o vento para operações de moagem de grãos, bombeamento de água e operações com serragens. Ainda durante a Idade Média, houve uma evolução técnica nos equipamentos que faziam parte dos moinhos. (aerodinâmica).
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Bredevoort, Holanda; Pili na ilha de Kos, Grecia Moinho português La Mancha, Espanha;
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Histórico
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Tipo cavalete (Sec. XII – Europa)
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Moinho de Daniel Halliday (EUA)
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Brasil
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Como se formam os ventos
A camada da atmosfera terrestre mais próxima da superfície é a Troposfera ( 12 km de altura)
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A radiação solar aquece o ar com maior intensidade nas regiões próximas à linha do equador (ar menos denso) e com menor intensidade nos pólos (ar mais denso).
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Brisa marítima Brisa terrestre
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Brisa do vale Brisa da montanha
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Tipos de rotores eólicos
Rotores de eixo vertical Rotor Savonius elevado torque baixa velocidade
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Rotor Darrieus baixo torque alta velocidade Não possui torque de partida.
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Rotor Filipino (Darrieus + 3 Savonius) utilizado para bombeamento de água
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Rotores de eixo horizontal
Rotor multipá (18 pás) Bomba de água Elevado torque Baixa velocidade Rotor de eixo horizontal 3 pás Conectado a uma rede elétrica P= 75 kW baixo torque alta velocidade
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Outros Parâmetros Tipos de Turbinas: Regulação potência
– Passo fixo (“stall”) – Passo variável (pitch”) Posição Rotor face à Estrutura de suporte – Em frente à torre (“upwind”) – Atrás da torre (“downwind”)
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Tipos de torres: a)troços aço b)betão c)treliça d)tubular espiada
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Quanto ao número de pás:
• Monópteros; • Duas pás; • Três pás; • Multipás.
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Quanto menor for o número de pás, mais rápido o rotor gira
Quanto menor for o número de pás, mais rápido o rotor gira. A velocidade específica, desta forma, é função da solidez (relação entre a área total das pás e a área varrida por elas).
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Quanto ao controle de potência:
Pela aerodinâmica em pá fixa (“stall control”); Pela aerodinâmica em pá móvel ( controle do passo = “pitch control”); Quanto à operação: Velocidade constante; Velocidade variável.
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Off-shore On-shore
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A ENERGIA NOS VENTOS
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Para uma área circular de diâmetro D:
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Coeficiente de Betz
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Curva do Coeficiente de potência
O coeficiente de potência é definido por:
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INTRODUÇÃO A AERODINÂMICA DOS AEROGERADORES
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Ângulo de ataque Sustentação: força produzida pelo movimento de um aerofólio pelo ar em movimento superfície inferior = pressão maior superfície superior = pressão menor. diferença de pressão por sua forma e da deflexão do ar. Arrasto:força de resistência ao movimento . A forma do objeto aumenta a força de arrasto. melhor aerodinâmica = menor força de arrasto.
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velocidade do vento Up Velocidade tangencial da pá Ut plano de rotação da pá linha de corda Velocidade relativa ângulo do escoamento φ = α + β
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Decomposição de F na direção perpendicular ao plano de rotação
VETOR FORÇA F Arrasto (D), atuando na mesma direção da velocidade relativa Sustentação(L), perpendicular a velocidade relativa . Decomposição de F na direção do plano de rotação - componente que contribui para o movimento da pá Decomposição de F na direção perpendicular ao plano de rotação (T) - componente que contribui para o binário motor T
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Força de sustentação (Lift) Força de arrasto (Drag)
Coeficiente de Sustentação Força de arrasto (Drag) Coeficiente de Arrasto
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Para um determinado perfil, o descolamento do CL depende do Número de Reynolds e do Ângulo de ataque
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Ângulo de Stall Pequeno alfa Grande α (descolamento da camada limite)
A força de arrasto dobra se dobrar a densidade do fluido ou a área do corpo que entra em contato com o fluido. Se a velocidade do corpo dobra , a força de arrasto é multiplicada por quatro.
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Controle ativo de potencia - PITCH
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Curva de potência
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TURBINAS EÓLICAS
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O FUTURO
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