BL EEólica 31 Aerodinâmica

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Aula:
Prof.:
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ENERGIA EÓLICA
TÓPICOS DE AERODINÂMICA
01
Manuel Mercado
CONTEÚDO
1. Conceitos de Aerodinâmica
2. Energia do Vento
3. Aerodinâmica das Pás do Rotor
4. Controle Pitch
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
O nome aerodinâmica está relacionado ao estudo da dinâmica dos
corpos que se movem dentro de fluidos como o próprio ar e outros
gases, sendo um ramo importante da mecânica dos fluidos.
Como exemplos de aplicações da aerodinâmica, podemos citar a criação
dos corpos dos aviões, formato de projéteis e até mesmo a
construção de aerogeradores.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
A base de estudo da aerodinâmica é determinada através uma lei: O
Princípio de Bernoulli.
Este princípio relaciona a velocidade do fluxo do ar e a pressão
correspondente, desta forma temos que para maiores velocidades de
fluxo, correspondem menores valores de pressão, assim como para
aumentos de pressão, correspondem diminuições na velocidade de
fluxo.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Baseando-se neste princípio, a engenharia conseguiu desenhar as asas de
um avião de forma que a velocidade do fluxo do ar fosse menor na
parte de baixo da asa, causando então uma diferença de pressão entre
a parte inferior e a superior do avião, e esta diferença de pressão é a
responsável por manter o avião em suspensão no ar durante a viagem.
Através da movimentação de parte das asas, há a possibilidade de se
aumentar ou diminuir a velocidade de fluxo de ar sob a asa, o que
permite ganhar ou perder altura ou mesmo alterar a direção de vôo.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Assim como se estuda o movimento de partículas em um fluido viscoso
como o óleo, temos que entender que estamos mergulhados num
fluido também: o ar.
O ar é responsável por grande parte do atrito que diminuem a velocidade
dos carros. Mesmo corpos celestes são desintegrados quando entram
dentro da atmosfera terrestre, pois o atrito com o ar é tão intenso que
incendeia o corpo.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Fonte: INPE
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Podemos perceber daqui, que um dos interesses da aerodinâmica reside
também em encontrar formatos aerodinâmicos, ou seja, formas que
permitam o menor atrito possível com o ar. O maior interesse neste
caso está nas indústrias automobilísticas.
Pode perceber como os carros de 40 a 60 anos atrás e até mesmo carros
não tão velhos possuíam formas quadradas, o que causava muito
atrito com o ar, diminuindo muito o rendimento do carro, porém hoje
em dia os carros parecem mais naves espaciais, até mesmo utilizando
pinturas e esmaltes especiais que reduzem o atrito com o ar.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Vemos também que os carros mais aerodinâmicos são aqueles cuja base
se encontra mais perto do chão, evitando desta forma o fluxo de ar
sob o carro, e esta característica é levada a extremos quando tratamos
de carros de fórmula 1.
Outro ramo estudado dentro da aerodinâmica é o de velocidades
supersônicas.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
A velocidade do som é representada pelo número de Mach, nome dado
em homenagem do físico austríaco Ernst Mach. Desta forma, um
avião que se move com uma velocidade duas vezes e meia a
velocidade do som está se movendo a 2,5 Mach.
Da mesma maneira, os formatos de corpos se movendo a velocidades
supersônicas têm de ser estudados, porém diferentemente dos
corpos se movendo a velocidades sub-sônicas.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Curvatura:
Nesse caso, os projetistas desenham as asas retas embaixo e curvadas
em cima. Quando o ar passa pela asa, ele percorre a parte de cima no
mesmo tempo que a parte de baixo.
Como a trajetória que o ar faz em cima é maior, isso significa que a
velocidade em que o ar passa em cima da asa é maior que a do ar
que passa embaixo. Essa diferença de velocidade causa a diferença
de pressão, que sustenta o avião no ar.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Baixa pressão
Alta pressão
Perfil da asaVentorelativo
e
e
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Deflexão:
É quase igual à curvatura, mas só que usa todo o corpo do avião, e não
só as asas. É usado em aeronaves mais rápidas, já que a velocidade
não permite o uso de asas curvadas. Também funciona com o bico
da aeronave jogando o ar para baixo, e a força de reação ajuda a
sustentar o avião no ar.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Flaps:
É um chamado dispositivo de alta sustentação, serve nas manobras de
decolagem e aterrisagem, onde o avião precisa de sustentação a
baixa velocidade. Quando é acionado, causa uma curvatura maior
nas asas fazendo a sustentação aumentar.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Forças que agem durante o vôo:
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Forças que agem durante o vôo:
Tração:
É a força gerada pelas turbinas, que empurra o avião para a frente.
Arrasto:
É a resistência do ar, que aparece na forma de turbilhões de ar e vácuo atrás
da aeronave. Ela se opõe à tração, diminuindo a velocidade do avião.
Peso:
É a resultante entre a massa da aeronave e a gravidade.
Sustentação:
É a força gerada pelas asas, que se opõe à gravidade,
anulando o peso da aeronave.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Ângulo De Ataque E Incidência
Pode ser definido como o angulo formado pela corda da pá e a direção do seu
movimento relativa ao ar, ou melhor, em relação ao vento aparente.
São vários os fatores que podem influir na modificação do angulo de ataque.
Alguns são controlados pelo piloto e outros ocorrem automaticamente devido
ao desenho do sistema rotor.
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Ângulo de Ataque
Há fatores que podem afetar o angulo de ataque e sobre os quais o piloto tem pouco ou
nenhum controle como sejam, o deslocamento rápido e no sentido vertical da ponta
da pá (flaping), a flexibilidade das pás e turbulência do ar.
O angulo de ataque é um dos principais fatores que determinam a quantidade de
sustentação (lift) e de atrito (drag) produzido pela pá.
Angulo de incidência
O angulo de ataque não deve ser confundido com o de incidência, que é um angulo de
passo. O angulo de incidência é o angulo entre a linha de corda e o plano de rotação
do sistema rotor.
O angulo de incidência é um angulo mecânico enquanto o angulo de
ataque é um angulo aerodinâmico
CONCEITOS DE AERODINÂMICA
Angulo de incidência e ângulo de ataque
ENERGIA DO VENTO
ENERGIA DO VENTO
ENERGIA DO VENTO
O principal componente do aerogerador para a conversão da energia cinética do
vento em energia mecânica que gira o eixo do rotor são as pás. O eixo do rotor
está acoplado ao gerador elétrico transformando a energia mecânica em
energia elétrica.
ENERGIA DO VENTO
Existem 3 modos de controle aerodinâmico em aerogeradores degrande porte:
• Sistema stall
Deformação do conjunto aerodinâmico para o controle de rotação, atravez davelocidade do ventos, forças centrifugas, etc;
• Sistema stall ativo
Deformação do conjunto aerodinâ-
mico com atuação ativa, para o
controle de rotação, após atingir
uma certa rotação, ou parada contro-
lada, etc;
ENERGIA DO VENTO
Sistema de pitch
Controle aerodinâmico ativo através de atuadores mecânicos ou hidráulicos, para
máquinas acima de 1,6 MW utiliza-se exclusivamente este sistema.
ENERGIA DO VENTO
SISTEMA DE PITCH
SISTEMA DE PITCH
SISTEMA DE PITCH
SISTEMA DE PITCH
SISTEMA DE PITCH
SISTEMA DE PITCH
Manuel Mercado
SISTEMA DE PITCH
REFERÊNCIA PARA PESQUISA
Aerodinâmica e Teoria de Voo
Prof. Gustavo Montoro
• http://professor.ucg.br/siteDocente/admin/arquivosUpload/13772/material/Teoria%20de%20Voo%20I_Aerodinamica.pdf
• http://www.fenixaviacao.com.br/download/cms/cga/teoriavoo.pdf
Pesquisa IMPSA
• http://www.impsa.com/pt/pesquisa/SitePages/Pesquisa%20Wind.aspxPerfil Aerodinâmico de uma asa
• https://www.youtube.com/watch?v=eir0l8_z5ww
A Aerodinâmica do Voo
• https://www.youtube.com/watch?v=6-Zm044M68w
Muito Obrigado!