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AULA 06: A TURBINA EÓLICA E SUA POTÊNCIA 
Tópicos especiais em energias renováveis 
TÓPICOS ESPECIAIS EM ENERGIAS RENOVÁVEIS 
Aula 06: A turbina eólica e sua potência 
AULA 06: A TURBINA EÓLICA E SUA POTÊNCIA 
Tópicos especiais em energias renováveis 
Introdução 
Potência de uma 
turbina eólica 
1 
Número de pás e 
turbinas eólicas 
2 
Controle de potência e 
velocidade das turbinas eólicas 
3 
PRÓXIMOS 
PASSOS 
Controle por estol 
4 
Controle de passo 
5 
Controle por estol ativo 
6 
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A potência de uma turbina eólica varia com a velocidade do vento e 
cada turbina eólica tem uma curva característica de desempenho de 
energia (MANWELL et al., 2010), que indica a produção máxima de 
energia elétrica em diferentes velocidades do vento. 
Shutterstock 
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A velocidade do vento incidente nas pás (v1) é 
maior que a velocidade do vento após a passagem 
pela turbina eólica (v2). 
 
A turbina interfere no fluxo de ar e atua como um 
bloqueio, tornando o vento turbulento e com a 
velocidade reduzida. 
http://www.scielo.br/img/revistas/rbef/v36n4/a07fig12.jpg 
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A potencia teórica de uma turbina é dada pelo coeficiente de potência (cp), que caracteriza o seu nível 
de rendimento e pode ser definido por: 
Cp =
𝑃𝑡
𝑃𝑣
 
Onde: 
Cp = Coeficiente de potência 
Pt = Potência extraída pela turbina teórica 
Pv = Potência disponível no vento 
 
Contudo, para o cálculo real da potência da turbina, deve-se considerar as perdas mecânicas da 
operação. 
 
Ccorr = Cp.η 
 
Onde η representa o rendimento das perdas mecânicas e varia entre 0 e 1. 
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As turbinas eólicas de eixo horizontal, podem apresentar uma, duas , três ou 
múltiplas pás. 
 
Rotor de uma pá: 
• alta velocidade rotacional; 
• diminuição do custo dos aerogeradores; 
• desbalanceamento aerodinâmico, 
• necessidade de adaptações para manter os movimentos sob controle. 
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Rotor de três ou duas pás: 
 
• padrão utilizado nos aerogeradores; 
• grande relação de potência extraída por área de 
varredura do rotor; 
• melhor rendimento máximo; 
• situa-se em velocidades mais altas. 
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Rotor multipás: 
• maior aplicação no bombeamento d’água; 
• boa relação torque de partida/área de varredura do rotor; 
• melhor rendimento em baixas velocidades; 
• potência máxima extraída por área do rotor limitada; 
• pouco indicado para geração de energia elétrica. 
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Controle de potência e velocidade das turbinas eólicas 
O controle serve para limitar a velocidade da turbina, mantendo a potência nominal de operação. 
 
Finalidade: 
• operação segura; 
• rastreamento da máxima potência; 
• maior eficiência do sistema de geração. 
 
Principais parâmetros que podem ser controlados: 
• torque eletromecânico do gerador; 
• torque da turbina; 
• ângulo de passo; 
• torque do sistema de freio; 
• fluxo de potência ativa e reativa; 
• ator de potência e tensão terminal do gerador. 
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Existem dois métodos para limitar a potência mecânica 
absorvida do vento: o controle de estol e o controle do 
ângulo do passo. 
 
O controle por estol das pás é um sistema passivo que reage 
à velocidade do vento. (PATEL, 1999) 
Os aerogeradores mais simples não necessitam de um sistema 
de controle de mudança do ângulo de passo. 
 
Vantagens: 
• menor necessidade de manutenção; 
• menos peças móveis; 
• estrutura do cubo do rotor mais simples. 
http://enercom.com.br 
Controle por estol 
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É um sistema que reage à velocidade do vento. 
 
As pás do rotor são fixas em seu ângulo de passo e 
não podem girar em torno de seu eixo longitudinal. 
 
Sob todas as condições de ventos, maiores que a 
velocidade nominal, o escoamento em torno das 
pás do rotor é parcialmente descolado da superfície 
produzindo menos forças de sustentação e elevadas 
forças de arrasto. 
 
Menos sustentações e mais arrastos diminuem a 
potência do rotor. 
gammaenergy 
Controle por estol 
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Para evitar que o efeito estol ocorra em todas as 
posições das pás ao mesmo tempo, as pás possuem 
uma torção longitudinal que as fazem fugir um 
pouco desse efeito. 
https://www.ambienteenergia.com.br/ 
Controle por estol 
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A velocidade e a potência produzidas pela turbina 
podem ser controladas por meio de um controle 
ativo que permite o ajuste do ângulo de passo. 
 
Um dispositivo mecânico é responsável por girar as 
pás longitudinalmente. 
 
O aumento do ângulo de passo é obtido girando a 
seção transversal frontal da pá que está na direção 
do vento incidente, em direção ao plano de rotação, 
e assim, atua reduzindo a parcela da força de 
sustentação na direção do movimento. 
http://www.bonfigliolidobrasil.com.br 
Controle de passo 
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O ângulo de passo é escolhido para: 
 
• diminuir a velocidades de vento maior que a 
velocidade nominal; 
• reduzir as forças de sustentação; 
• aumentar as forças de arrasto. 
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Controle de passo 
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Tópicos especiais em energias renováveis 
O controle por estol ativo ou método de controle da potência do rotor controla o ângulo 
de passo e a rotação das pás em torno do seu eixo, de forma a aumentar o ângulo de 
ataque. 
 
A potência de saída pode ser controlada com mais precisão, uma vez que o ângulo de 
ataque pode ser controlado. 
Controle por estol ativo 
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Tópicos especiais em energias renováveis 
Energia Sustentável - Realizando o Futuro l - Discovery Channel Disponível em: 
<https://youtu.be/H1siiqp-F3A>. Acesso em 28 jun. 2017. 
Saiba mais 
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MANWELL, J. F.; MCGOWAN J. G.; ROGERS A. L. Wind energy explained: theory, design and application. 2 ed. 
England: John Wiley & Sons, 2010. 
 
PATEL, M. R. Wind and solar power systems. Boca Raton, Florida, 1999. 
Referências 
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VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS? 
 
 
Aerogeradores; 
 
Princípio da geração de energia elétrica em 
um aerogerador; 
 
Partes de um aerogerador: pás; cubo de 
pás; eixo; nacele; torre. 
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO.