{"id":41584,"date":"2021-10-09T17:28:12","date_gmt":"2021-10-09T20:28:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/?page_id=41584"},"modified":"2023-05-29T13:56:07","modified_gmt":"2023-05-29T16:56:07","slug":"conforme-mostrado-anteriormente-a-performance-da-turbina-eolica-depende-do-coeficiente-de-potencia-e-da-relacao-de-velocidades-do-vento-antes-e-depois-da-turbina","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/geracao-de-energia-eletrica\/eolica\/turbina-eolica-2\/conforme-mostrado-anteriormente-a-performance-da-turbina-eolica-depende-do-coeficiente-de-potencia-e-da-relacao-de-velocidades-do-vento-antes-e-depois-da-turbina\/","title":{"rendered":"Aspectos T\u00e9cnicos"},"content":{"rendered":"<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">A performance da <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Wind_turbine\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">turbina e\u00f3lica<\/a> depende de aspectos t\u00e9cnicos definidos <a href=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/turbina-eolica-2\/\">anteriormente.<\/a><\/span><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">, mas torna-se mais conveniente relacionar a performance com a rota\u00e7\u00e3o da turbina e a velocidade do vento a montante utilizando a rela\u00e7\u00e3o de velocidade de ponta.<\/span><\/p>\n<h2 id='rela\u00e7\u00e3o-de-velocidade-de-ponta'  id=\"boomdevs_1\"><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Rela\u00e7\u00e3o de Velocidade de Ponta<\/span><\/h2>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Por isso, define-se a <strong>Rela\u00e7\u00e3o de Velocidade de Ponta<\/strong> (<a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Tip-speed_ratio\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">TSR &#8211; Tip-speed Ratio<\/a>) como:<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_41598\" aria-describedby=\"caption-attachment-41598\" style=\"width: 485px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-41598 size-full\" src=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/RVP_1.png\" alt=\"\" width=\"485\" height=\"77\" srcset=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/RVP_1.png 485w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/RVP_1-300x48.png 300w\" sizes=\"(max-width: 485px) 100vw, 485px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-41598\" class=\"wp-caption-text\">Eq. 1 Rela\u00e7\u00e3o de velocidade de ponta<\/figcaption><\/figure>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Onde:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li style=\"list-style-type: none;\">\n<ul>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">RVP \u00e9 a rela\u00e7\u00e3o de velocidade de ponta;<\/span><\/li>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\"><em>v<\/em> \u00e9 a velocidade da ponta da p\u00e1 da turbina[m\/s];<\/span><\/li>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">V \u00e9 a velocidade do vento a montante da turbina[m\/s];<\/span><\/li>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">\u03c9 \u00e9 a velocidade angular da turbina[rad\/s];<\/span><\/li>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">n \u00e9 a rota\u00e7\u00e3o da turbina [rpm]<\/span><\/li>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">r \u00e9 o raio da turbina[m].<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">\u00a0A curva Cp em fun\u00e7\u00e3o da RVP se tornou importante no desenvolvimento e fabrica\u00e7\u00e3o de turbinas e\u00f3licas porque independe da rota\u00e7\u00e3o e da velocidade do vento.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">A Figura 1 apresenta essa curva para diversos tipos de turbinas. <\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Observa-se que as turbinas de duas p\u00e1s horizontais possuem o coeficiente de pot\u00eancia mais pr\u00f3ximo do limite de Betz e, por isso, dominam o mercado de turbinas e\u00f3licas.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Por outro lado, turbinas verticais (Savonius e Darrieus) apresentam valores de Cp inferiores aos das horizontais. Consequentemente, as turbinas horizontais dominam o mercado apesar de necessitarem de mecanismos de alinhamento com o vento.<\/span><\/p>\n<figure id=\"attachment_41599\" aria-describedby=\"caption-attachment-41599\" style=\"width: 800px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-41599 size-full\" src=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Cp_x_TSR.jpg\" alt=\"\" width=\"800\" height=\"640\" srcset=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Cp_x_TSR.jpg 800w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Cp_x_TSR-300x240.jpg 300w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/Cp_x_TSR-768x614.jpg 768w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-41599\" class=\"wp-caption-text\">Figura 1. Coeficiente de pot\u00eancia x rela\u00e7\u00e3o de velocidade de ponta. Adaptado de Shepperd<\/figcaption><\/figure>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Al\u00e9m disso, a utiliza\u00e7\u00e3o dessa curva permite projetar turbinas com o rendimento m\u00e1ximo no valor da rota\u00e7\u00e3o desejada, o que facilita na escolha do gerador e caixa multiplicadora de velocidade.<\/span><\/p>\n<h2 id='curva-de-pot\u00eancia'  id=\"boomdevs_2\"><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Curva de Pot\u00eancia<\/span><\/h2>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Para maximizar a gera\u00e7\u00e3o e\u00f3lica, a turbina deve operar com velocidade vari\u00e1vel para manter a rela\u00e7\u00e3o de velocidade de ponta correspondente ao C<sub>p<\/sub> m\u00e1ximo durante a maior parte do tempo poss\u00edvel.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Por\u00e9m, isso nem sempre ocorre devido ao limite de pot\u00eancia do gerador e da resist\u00eancia mec\u00e2nica da turbina.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">A Figura 2 mostra a curva t\u00edpica de turbinas e\u00f3licas horizontais atuais. <\/span><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">A curva se divide em quatro regi\u00f5es separadas por tr\u00eas velocidades b\u00e1sicas:<\/span><\/p>\n<ul>\n<li style=\"list-style-type: none;\">\n<ul>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Velocidade de in\u00edcio de gera\u00e7\u00e3o &#8211; V<sub>in<\/sub><\/span><\/li>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Velocidade nominal &#8211; V<sub>n<\/sub>;<\/span><\/li>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Velocidade de interrup\u00e7\u00e3o de gera\u00e7\u00e3o &#8211; V<sub>out<\/sub>;<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<figure id=\"attachment_41605\" aria-describedby=\"caption-attachment-41605\" style=\"width: 800px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-41605 size-full\" src=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/potencia_eolica.jpg\" alt=\"\" width=\"800\" height=\"640\" srcset=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/potencia_eolica.jpg 800w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/potencia_eolica-300x240.jpg 300w, https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2021\/10\/potencia_eolica-768x614.jpg 768w\" sizes=\"(max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-41605\" class=\"wp-caption-text\">Figura 2. Curva de pot\u00eancia das turbinas e\u00f3licas<\/figcaption><\/figure>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">V<sub>in<\/sub> representa a menor velocidade de vento na qual a turbina inicia a gerar energia. Para velocidades de vento inferiores a turbina permanece parada.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">V<sub>n<\/sub> representa a velocidade do vento na qual a turbina atinge a pot\u00eancia nominal do gerador. <\/span><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Entre V<sub>in<\/sub> e V<sub>n<\/sub>, o sistema de controle ajusta a velocidade da turbina para a m\u00e1xima efici\u00eancia.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Finalmente, V<sub>out<\/sub> representa a velocidade m\u00e1xima de vento na qual a turbina pode gerar energia.<\/span><\/p>\n<h2 id='classes-de-turbinas-e\u00f3licas'  id=\"boomdevs_3\"><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Classes de Turbinas E\u00f3licas<\/span><\/h2>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">De acordo com a IEC 61 400-1, existem <strong>quatro classes de turbina e\u00f3lica: I, II, III e S<\/strong>, cada uma com <strong>subclasses: A, B e C <\/strong>para operarem em terra, conforme mostra a tabela abaixo. <\/span><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">A classe S n\u00e3o possui valores especificados por se tratar de turbinas especiais, mas as demais classes se diferenciam pela velocidade de refer\u00eancia do vento m\u00e9dio de 10 minutos. Sendo as turbinas Classe I com maior velocidade de refer\u00eancia e as de Classe III com menor velocidade de refer\u00eancia. <\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">A norma IEC 61 400-1, define a <strong>Velocidade de Refer\u00eancia<\/strong> como sendo o vento extremo m\u00e9dio de 10 minutos, com recorr\u00eancia de 50 anos<span id='easy-footnote-1-41584' class='easy-footnote-margin-adjust'><\/span><span class='easy-footnote'><a href=\"https:\/\/www.antonioguilherme.web.br.com\/blog\/geracao-de-energia-eletrica\/eolica\/turbina-eolica-2\/conforme-mostrado-anteriormente-a-performance-da-turbina-eolica-depende-do-coeficiente-de-potencia-e-da-relacao-de-velocidades-do-vento-antes-e-depois-da-turbina\/#easy-footnote-bottom-1-41584\" title=\" isto significa os valores de percentil 98%\"><sup>1<\/sup><\/a><\/span>, na altura do Hub que a turbina deve suportar.\u00a0<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><h2 id=\"tablepress-59-name\" class=\"tablepress-table-name tablepress-table-name-id-59\">Classes de Turbinas E\u00f3licas<\/h2>\n\n<table id=\"tablepress-59\" class=\"tablepress tablepress-id-59\" aria-labelledby=\"tablepress-59-name\" aria-describedby=\"tablepress-59-description\">\n<thead>\n<tr class=\"row-1\">\n\t<th class=\"column-1\">Classe<\/th><th class=\"column-2\">I<\/th><th class=\"column-3\">II<\/th><th class=\"column-4\">III<\/th><th class=\"column-5\">S<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n<tbody class=\"row-striping row-hover\">\n<tr class=\"row-2\">\n\t<td class=\"column-1\">Vm [m\/s]<\/td><td class=\"column-2\">10<\/td><td class=\"column-3\">8,5<\/td><td class=\"column-4\">7,5<\/td><td class=\"column-5\">Especificado pelo fabricante<\/td>\n<\/tr>\n<tr class=\"row-3\">\n\t<td class=\"column-1\">A [Iref(-)<\/td><td class=\"column-2\">0,16<\/td><td class=\"column-3\">0,16<\/td><td class=\"column-4\">0,16<\/td><td class=\"column-5\">Especificado pelo fabricante<\/td>\n<\/tr>\n<tr class=\"row-4\">\n\t<td class=\"column-1\">B [Iref(-)<\/td><td class=\"column-2\">0,14<\/td><td class=\"column-3\">0,14<\/td><td class=\"column-4\">0,14<\/td><td class=\"column-5\">Especificado pelo fabricante<\/td>\n<\/tr>\n<tr class=\"row-5\">\n\t<td class=\"column-1\">C [Iref(-)<\/td><td class=\"column-2\">0,12<\/td><td class=\"column-3\">0,12<\/td><td class=\"column-4\">0,12<\/td><td class=\"column-5\">Especificado pelo fabricante<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<span id=\"tablepress-59-description\" class=\"tablepress-table-description tablepress-table-description-id-59\">Vref \u00e9 a velocidade m\u00e1xima m\u00e9dia do vento de 10 mim na altura do Hub com recorr\u00eancia de 50 anos.<br \/>\nA \u00e9 a subcategoria para alta turbul\u00eancia.<br \/>\nB \u00e9 a subcategoria para m\u00e9dia turbul\u00eancia.<br \/>\nC \u00e9 a subcategoria para baixa turbul\u00eancia.<br \/>\nIref \u00e9 o valor esperado da intensidade da turbul\u00eancia @ 15 m\/2<br \/>\nIref \u00e9 o valor esperado de turbul\u00eancia para vento de 15m\/s.<\/span>\n<!-- #tablepress-59 from cache --><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Contudo, a Velocidade de Refer\u00eancia n\u00e3o representa todos os esfor\u00e7os no equipamento, e as subclasses consideram a turbul\u00eancia do vento.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">O <strong>I<sub>ref<\/sub> representa o par\u00e2metro b\u00e1sico da classifica\u00e7\u00e3o das subclasses<\/strong>. A norma IEC define esse valor como o valor esperado da intensidade da turbul\u00eancia com m\u00e9dia m\u00f3vel de 10 minutos na altura do hub com velocidade m\u00e9dia do vento de 15 m\/s.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Al\u00e9m disso, define-se a vida \u00fatil de projeto das turbinas especificadas pela norma em pelo menos 20 anos.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Os crit\u00e9rios de projeto de turbinas e\u00f3licas dividem o regime de vento do local do projeto em <strong>condi\u00e7\u00f5es normais e condi\u00e7\u00f5es extremas<\/strong>.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">O regime de ventos em condi\u00e7\u00f5es normais corresponde ao comportamento durante as condi\u00e7\u00f5es normais de opera\u00e7\u00e3o da turbina gerando energia.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Por outro lado, as condi\u00e7\u00f5es extremas representam condi\u00e7\u00f5es extremas de vento que podem ocorrer com entre um e 50 anos.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Independentemente do tipo de turbina horizontais, o vento possui tr\u00eas componentes: <strong>longitudinal, lateral e vertical.<\/strong><\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">A componente longitudinal representa a componente horizontal dominante, segue a dire\u00e7\u00e3o da velocidade m\u00e9dia, e a turbina horizontal deve se orientar na sua dire\u00e7\u00e3o.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">A componente lateral consiste na componente horizontal perpendicular \u00e0 componente longitudinal.<\/span><\/p>\n<p><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Finalmente, a componente vertical corresponde \u00e0 componente perpendicular \u00e0s duas componentes horizontais.<\/span><\/p>\n<h2 id='refer\u00eancias'  id=\"boomdevs_4\"><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">Refer\u00eancias<\/span><\/h2>\n<ul>\n<li><span style=\"font-family: verdana, geneva, sans-serif;\">SHEPHERD, W., ZHANG, L., <strong>Electricity Generation using Wind Power<\/strong>, World Scientific, 2011.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>A performance da turbina e\u00f3lica depende de aspectos t\u00e9cnicos definidos anteriormente., mas torna-se mais conveniente relacionar a performance com a rota\u00e7\u00e3o da turbina e a velocidade do vento a montante utilizando a rela\u00e7\u00e3o de velocidade de ponta. 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