Turbina Eólica

Relação entre velocidade das lâminas turbina e a velocidade do vento

 

A relação entre a velocidade de uma turbina e a velocidade das pás de uma turbian eólica é um factor de extrema importância no desenho e concepção de uma turbina. TSR (TIP SPEED RATIO) é a relação entre a velocidade do vento e a velocidade das lâminas(pás)

 

TSR(λ) = Velocidade da lâmina / Velocidade do vento

Se TSR(λ) é <3, diz-se que a eólica é lenta, se TSR(λ) >3, diz-se que a eólica é rápida.

Se o rotor rodar demasiado devagar, a maior parte do vento passará atravás das pás perdendo-se potência mas se o rotor rodar demasiado depressa as pás vão actuar como uma parede oferecendo uma enorme resistência ao vento.

É por isso fundamental adequar esta relação entre a velocidade das pás e a velocidade da parte central. As turbinas devem ser desenhadas para se obter a máxima performance em relação ao vento.

Antes de calcularmos a relação entre as velocidades, teremos de calcular o tempo de cada revolução, o tempo que uma lâmina demora a dar uma volta completa.

Como medir o tempo de revolução ?

Não é complicado medir a distância percorrida pelo extremo da pá, mas calcular o tempo que cada pá demora a dar uma rotação completa é mais complexo.

• Manualmente- manualmente tentar contar o número de rotações que determinada lâmina faz por minuto (RPM), rotações por minuto.
• Tacometro- O tacometro permite tirar a velocidade de uma forma automática.
• Observ. - um dos processos de contagem é colocar um iman na parte móvel e actuar com esse iman um dispositivo de contagem. Um velocímetro para bicicleta por exemplo.
  Verificar RPM de uma turbina com velocímetro de bicicleta

 

Como medir a velocidade de rotação

1. É necessário saber quanto tempo demora um pá a dar uma rotação completa
2. O raio da turbina (comprimento de cada pá)
3. Velocidade = Distância percorrida em determinado tempo.Neste caso a distância percorrida é a circunferência (2πr)

As lâminas percorrem a circunferência (2πr) num tempo de rotação T (segundos)
V=(2πr) / T (tempo)

Como medir a velocidade do vento

A única forma de medir a velocidade do vento é com um anemometro

Alguns equipamentos usam unidades de medida diferentes, muito atenção a este pormenor.
1 metro por segundo é igual a 2,237 milhas por hora.

Podemos agora calcular o TSR TSR (λ)= Velocidade das pás / Velocidade do vento

Porque é importante esta relação numa turbina eólica ?

Saber a relação da velocidade de uma turbina ajuda a maximizar o rendimento e eficiência da turbina. Recorde-se que numa velocidade baixa o vento passa através das pás, e uma velocidade alta cria turbulência e uma enorme resistência ao vento nas lâminas.
Assim, se pretendermos tirar o máximo partido de uma turbina na produção de energia eólica, deveremos ter a melhor relação possível

Como calcular a melhor relação ?

O rendimento máximo que podemos tirar de uma turbina pode ser calculado pela fórmula empírica
λ(Pot.Máx.)= 4π/n
n=número de lâminas

Nº Pás	Melhor TSR
2	≈6
3	≈4-5
4	≈3
6	≈2

Em função desta relação máxima podemos verificar o rendimento efectivo em função do TSR de determinado gerador eólico

A forma como as lâminas são contruídas é um dos factores que variam o TSR de forma significativa