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TECNOLOGIA EM ENERGIA EÓLICA
Aperfeiçoamento Profissional
Professor: Eng. Izaac Amorim
Aerodinâmica
aplicada a turbinas eólicas
AERODINÂMICA
APLICADOS
TURBINAS
EÓLICAS
Potência Eólica Disponível
Coeficiente de potência
Curva de potência de um aerogerador
Curva de potência de um aerogerador
Calculo da potência anual gerada
Patrocínio:
Curso : Operação e Manutenção de Parques Eólicos
Aerodinâmica
Torres
Força de sustentação
Força de sustentação
Força de sustentação
Força de sustentação
Elaborado e ministrado por
Patrocínio:
Curso : Operação e Manutenção de Parques Eólicos
Torres
1
3
Elaborado e ministrado por
Patrocínio:
Curso : Operação e Manutenção de Parques Eólicos
Pás com ângulo de Pitch = 90º
Torres
1
4
Elaborado e ministrado por
Patrocínio:
Curso : Operação e Manutenção de Parques Eólicos
Princípio de regulação por variação negativa do ângulo de Pitch
controle de potência por active stall
Controle da potência máxima
Torres
1
5Fonte: Wind Energy Handbook
Elaborado e ministrado por
Patrocínio:
Curso : Operação e Manutenção de Parques Eólicos
Princípio de regulação por variação positiva do ângulo de Pitch
controle de potência por Pitch
Controle da potência máxima
Torres
1
6Fonte: Wind Energy Handbook
Elaborado e ministrado por
Patrocínio:
Curso : Operação e Manutenção de Parques Eólicos
Referência para certificação de turbinas eólicas:
• IEC/WT 01
IEC System for Conformity Testing and Certification of Wind Turbines – Rules and 
Procedures
• IEC 61400-Series
Normas IEC para turbinas eólicas
Certificação de turbinas eólicas
Torres 17
Elaborado e ministrado por
Patrocínio:
Curso : Operação e Manutenção de Parques Eólicos
Norma IEC 61400:
partes:
IEC 61400 - 1 Wind Turbines – Design Requirements
= NBR IEC 61400-1
Design requirements for Small Wind TurbinesIEC 61400 - 2
IEC 61400 - 3 Design Requirements for Offshore Wind Turbines
Norma IEC para turbinas eólicas
Torres 18
Coeficiente de potência em função do 
tipo de Aerogerador
Coeficiente de potência em função do 
tipo de Aerogerador
Efeito Esteira
Efeito Esteira
Efeito Esteira
Efeito Esteira
PROJETO DE CENTRAIS EÓLICAS
MICROSITING
MICROSITING: Conceito
MICROSITING: Conceito
“Define-se Micrositing como o processo de avaliação do recurso eólico
sobre o local de interesse e a posterior micro-localização dos
aerogeradores sobre o terreno, objetivando-se a máxima produção de
energia elétrica.”
MICROSITING: Objetivo
O objetivo da realização do micrositing é quantificar a variação
do recurso eólico sobre o terreno de interesse, com foco na escala
do parque;
É usado para posicionar uma ou mais turbinas em uma parcela do 
terreno de forma a maximizar o produção total de uma central eólica.
MICROSITING: Metodologia
DADOS DE ENTRADA
Características das máquinas
Curva de potência certificada 
Curvas específicas para o local
Condições climáticas locais
Densidade do ar
Mapas orográficos e de rugosidade 
Dados de vento (ano completo)
Velocidade 
Direção
Intensidade de turbulência
http://www.cresesb.cepel.br/content.php?catid
%5B%5D=1&catid%5B%5D=5
http://namb-ualg.blogspot.com/ 
2009_02_01_archive.html
http://www.cresesb.cepel.br/content.php?catid
http://namb-ualg.blogspot.com/
MICROSITING: Metodologia
CÁLCULOS
Objetivos
Maximizar a geração de energia
Minimizar a ocupação de área Avaliação do desempenho das turbinas
Individualmente
Em conjunto (diversas configurações)
Ferramentas
Softwares convencionais Softwares especializados
MICROSITING: Recurso Eólico
 Estimativa da quantidade
de energia cinética do
vento;
 Longo prazo;
 Informação de 
resolução.
 Local e altura específicos;
alta
MICROSITING: Analise do Terreno
DTU Risø, 2010
Orografia (Variações na elevação do terreno)
Planícies, morros e vales suaves;
Montanhas e terrenos enrugados e de geometria complexa.
Rugosidade (Características da superfície do terreno) 
Vegetação, construções etc. (uso da terra);
Baixa rugosidade: água, neve, areia, solo exposto etc. 
Alta rugosidade: florestas, cidades etc.
MICROSITING: Orografia
Representação:
Curvas de Nível
MICROSITING: Orografia
Fontes de obtenção de curvas de nível:
Vetorização a partir de cartas topográficas
Dados de levantamento topográfico 
Modelos Digitais de Elevação
SRTM (http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/index.html) 
Aster GDEM (http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/)
http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/index.html)
http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/)
MICROSITING: Orografia
Efeitos orográficos
http://www.firemodels.org/downloads/behaveplus/public 
ations/FireWeather/pms_425_Fire_Wx_ch_06.pdf
http://www.firemodels.org/downloads/behaveplus/public
MICROSITING: Orografia
Efeitos orográficos: colina suave
Troen e Petersen, 1989
MICROSITING: Rugosidade
http://www.firemodels.org/downloads/behaveplus/public 
ations/FireWeather/pms_425_Fire_Wx_ch_06.pdf
http://www.firemodels.org/downloads/behaveplus/public
MICROSITING: Obstáculos
Gipe, 1993
MICROSITING: Condição do Vento
Definida principalmente pela:
Velocidade média;
Direção do vento; 
Intensidade de turbulência.
Período mínimo de medição de 1 ano.
MICROSITING: Condição do Vento
Velocidade média
Séries temporais;
Histograma de freqüência.
MICROSITING: Condição do Vento
Direção do vento
Parâmetro fundamental para a definição do layout do
parque e para o cálculo da interferência que os aerogeradores 
causam uns sobre os outros.
MICROSITING: Condição do Vento
Intensidade de turbulência
Representa a variação da velocidade do vento no tempo;
Influencia na escolha do aerogerador; 
Determinação de fadiga da máquina.
MICROSITING: Condição do Vento
Velocidade extrema do vento – tempo de recorrência 50 anos
Vref - é a velocidade de referência
A. - designa a categoria para turbulências altas
B.- designa a categoria para turbulências médias 
C - designa a categoria para turbulências baixas
Iref - estimativa da intensidade de turbulência a 15 m/s
IEC 61400-1
MICROSITING: Condição do Vento
Perfil Vertical da Direcao do Vento
Permite a extrapolacao da
velocidade do vento para diferentes alturas;
Tem influencia direta da rugosidade
e do relevo em volta do local;
Importante parâmetro que deve ser
verificado para garantir a integridade do
aerogerador.
MICROSITING: Cálculo do Recurso Eólico
Métodos baseados em Mecânica dos Fluidos
Modelagem física dos fenômenos meteorológicos, do
escoamento do ar que passa pelos aerogeradores da central 
eólica e da interação do vento com a superfície.
Métodos estatísticos
Baseados na distribuição de freqüência dos dados de
vento.
Wind Atlas: método mais utilizado.
MICROSITING: WASP
WAsP, Riso
Modelo 
escala, 
no Riso
de micro-
desenvolvido
(Dinamarca)
nos 1980s.
WindPRO 
WindFarmer
MICROSITING: WASP (Wind Atlas Analysis and Application Program)
WAsP, Riso
MICROSITING: WindPRO e WASP
WindPRO Course
MICROSITING: Efeito Esteira (Wake Effect)
http://www.aviationexplorer.com
http://diariodebordomsc.com.br/
http://www.aviationexplorer.com/
http://diariodebordomsc.com.br/
MICROSITING: Efeito Esteira (Wake Effect)
Interferência dos aerogeradores
Ministry of New and Renewable Energy
MICROSITING: Disposição das turbinas
RETANGULAR
Terrenos suaves 
Offshore
http://www.offshore-power.net/informationsub.asp?Page=54&menu= 
2&submenu=207&type=submenuen&print=print
Ministry of New and Renewable Energy
http://www.offshore-power.net/informationsub.asp?Page=54&menu
MICROSITING: Cálculo da produção de energia
MICROSITING:
Fontes de Incerteza na estimativa de energia
Extrapolacao vertical e horizontal
– Distancia entre a(s) torre(s) anemometrica(s) aos aerogeradores;
– Variacao do perfil vertical da velocidade do vento.
Modelo digital de terreno
– Complexidade do terreno.
Representacao da rugosidade
– Uniformidade da rugosidade.
Calculo do efeito esteira
– Modelo de calculo utilizado e numerode aerogeradores.
WindPRO Course, 2010
MICROSITING: Disposição das turbinas
WindPRO Course, 2010
MICROSITING:
RESTRIÇÕES
Terreno disponível 
Ambientais
Sombra e Ruído 
CONEXÃO À REDE ELÉTRICA
Distância ao ponto de conexão
Configuração de rede elétrica interna da central eólica 
ACESSIBILIDADE E CONSTRUÇÃO
MICROSITING: Ruído
MICROSITING: Mapa de restrições
Obrigado!!
José Izaac Leite de Amorim
Professor Eletrotécnica e Energias Renováveis 
SENAI - Centro de Inovação e Tecnologia Industrial
Pós graduado em Energia Solar
Especialista em Energia Eólica
Engenheiro Eletricista
Graduado em Computação
Izaac.amorim@gmail.com