TCC Reaproveitamento de descarga de ar quente em torres de refrigeração Sistemas HVAC 2013

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UNIVERSIDADE BANDEIRANTE ANHANGUERA- Campus ABC 
 
 
JAIR CLEMENTE DE OLIVEIRA 
JEOVANY PEDRO DE SOUZA SANTOS 
JOÃO VICENTE SANTANA SOUZA 
MAURICIO BAENA 
MOACIR RODRIGUES FIGUEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
REAPROVEITAMENTO DE DESCARGA DE AR QUENTE EM TORRES DE 
REFRIGERAÇÃO “SISTEMAS HVAC” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Bernardo do Campo 
2013 
 
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JAIR CLEMENTE DE OLIVEIRA 
JEOVANY PEDRO DE SOUZA SANTOS 
JOÃO VICENTE SANTANA SOUZA 
MAURICIO BAENA 
MOACIR RODRIGUES FIGUEIRA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
REAPROVEITAMENTO DE DESCARGA DE AR QUENTE EM TORRES DE 
REFRIGERAÇÃO “SISTEMAS HVAC” 
 
 
Trabalho de conclusão de curso 
apresentado à banca examinadora da 
Universidade Uniban campus ABC da 
Anhanguera Educacional, como requisito 
para obtenção do grau em Engenheira 
Elétrica sob a orientação do professor esp. 
Ideraldo Luiz Del Grego. 
 
 
 
 
 
São Bernardo do Campo 
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Oliveira, Jair Clemente. 
Santos, Jeovany Pedro de Souza. 
Souza, João Vicente Santana. 
Baena, Mauricio. 
Figueira, Moacir Rodrigues 
 
Reaproveitamento de descarga de ar quente em torres de 
refrigeração “Sistemas HVAC” / Jair C. Oliveira, Jeovany P. S. 
Santos, João V. S. Souza, Mauricio Baena, Moacir R. Figueira. 
São Bernardo do Campo, 2013. 
98 f: ilust. 
 
Monografia (Bacharel) – Anhanguera Educacional. 
Orientador: Prof. Ideraldo Luiz Del Grego. 
 
1. Sistemas HVAC. 2. Torres de Refrigeração. 3. Energia 
Eólica. 
 
Ficha catalográfica da Biblioteca:___________ 
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JAIR CLEMENTE DE OLIVEIRA 
JEOVANY PEDRO DE SOUZA SANTOS 
JOÃO VICENTE SANTANA SOUZA 
MAURICIO BAENA 
MOACIR RODRIGUES FIGUEIRA 
 
 
REAPROVEITAMENTO DE DESCARGA DE AR QUENTE EM TORRES DE 
REFRIGERAÇÃO “SISTEMAS HVAC” 
 
 
São Bernardo do campo, 10 de Dezembro de 2013. 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
___________________________________________________ 
Prof. Ms.Ismael Mendonça Rezende- Presidente 
 
 
___________________________________________________ 
Prof.Esp. Ideraldo Luiz Del Grego - Orientador 
 
 
___________________________________________________ 
Prof. Ms. Cristiano Tavares Malheiro 
 
 
___________________________________________________ 
Prof. Ms Daniel Augusto Prudente Corrêa 
 
 
São Bernardo do Campo 
2013 
 
 
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Dedicamos este trabalho aos Mestres e 
professores que nos acompanharam nesta 
jornada que agora chega ao fim. Aos nossos 
queridos e amados familiares que nos 
apoiaram e incentivaram quando quase 
desistimos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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“Quando os ventos de mudanças sopram, 
umas pessoas levantam barreiras, outras 
constroem moinhos de vento” 
Érico Veríssimo - Escritor Brasileiro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS 
 
Agradecemos primeiramente a Deus, por ter nos dado a força necessária e a 
ajuda espiritual para conseguir terminar esta etapa das nossas vidas, sabedores de 
que sem está fé e perseverança nada nos faria sentido. 
Em especial às nossas famílias, esposa, namoradas, pais e filhos, em fim a 
todos, que nos suportaram em momentos de angústia, de fraqueza e finalmente de 
alegria, constituindo o pilar mais forte de nossas vidas. 
Ao grupo Anhanguera Educacional, à Uniban, aos professores, por cederem 
seus nomes, o espaço e o tempo para o desenvolvimento deste trabalho. 
Aos colegas de sala de aula, companheiros e guerreiros presentes em 
momentos de dificuldade e também em nossas celebrações. 
Agradecemos também ao grupo do Shopping Metrópole de São Bernardo do 
Campo, por nos acolher e cederem seu espaço para o desenvolvimento prático 
deste trabalho. 
Ao nosso orientador, Professor Ideraldo Luiz Del Grego, pela ajuda e 
acompanhamento de nosso desenvolvimento e acima de tudo pelo carinho e 
companheirismo nos dado ao longo destes anos. 
 
Nossos sinceros agradecimentos a todos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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RESUMO 
 
O modelo apresentado tem como intuito diferenciar os padrões existentes de 
consumo e reaproveitar a energia, embasado na atual preocupação e necessidade 
de sustentabilidade. 
O reaproveitamento de energia da ventilação gerada por Torres de Refrigeração de 
Sistemas HVAC ocorre através da aplicação de conceito de geração de Energia 
Eólica. 
A energia de rotação dispensada pelas hélices do ventilador será adaptada a um 
rotor do tipo savonius, e alimentará um sistema de geração elétrica, em com os 
dispositivos de regulação da tensão e carga gerada. Disponibilizando está energia 
elétrica e carga para sistemas de iluminação. 
Este trabalho tem como metodologia desenvolver suas etapas de execução, nos 
conceitos de eletrônica, elétrica e mecânica para atingir uma configuração simples e 
econômica, porém com confiabilidade e segurança nos resultados obtidos. 
O projeto teve como foco a sustentabilidade, abrangendo diretrizes ambientais de 
preservação do meio ambiente, aspectos comerciais e sua viabilidade, portanto foi 
utilizado de peças e materiais destinados a sucata para a confecção das partes 
mecânicas e elétricas. 
 
Palavras chave: Sistema HVAC, torre de refrigeração, energia eólica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 - 10 - 
 
ABSTRACT 
 
The model presented has the intention to differentiate the existing patterns of 
consumption and reusing energy, based on the current concern and need for 
sustainability. 
The reuse energy generated by the ventilation towers Cooling HVAC occurs by 
applying the concept of wind energy generation. 
The rotational energy given by the fan blades will be adapted to a savonius rotor type 
and feed a system of electric generation in devices with voltage regulation and load 
generated. Electricity is available for charging and lighting systems. 
This work is to develop their methodology execution steps , the concepts of 
electronics, electrical and mechanical to achieve a simple and economical 
configuration, but with safety and reliability of the results obtained . 
The project focused on sustainability, including environmental guidelines for 
environmental preservation, commercial development and viability, was therefore 
used parts and scrap materials intended for the manufacture of mechanical and 
electrical parts 
 
Keywords: System HVAC, cooling tower, wind energy. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 01– Diagrama de Mollier para um gás refrigerante..................................... 23 
Figura 02– Ciclo teórico de refrigeração a compressão de gás............................ 24 
Figura 03–Esquema de sistema de expansão indireta de água gelada.............. 25 
Figura 04– Ciclo simplificado de refrigeração...................................................... 26Figura 05– Esquema de Sistema de Resfriamento............................................... 28 
Figura 06– Detalhe de uma colméia de torre de resfriamento............................... 29 
Figura 07– Exemplo de sistema Eólico isolado..................................................... 31 
Figura 08– Forças atuantes em um rotor.............................................................. 32 
Figura 09– Exemplo de rotor de eixo horizontal.................................................... 33 
Figura 10– Exemplo de rotor de eixo Vertical, rotor tipo Darrieus ......................... 34 
Figura 11– Rotor Savonius..................................................................................... 35 
Figura 12– Fluxo do vento no rotor Savonius......................................................... 35 
Figura 13–Curvas de rotores de cp x l................................................................ 39 
Figura 14– Esquema de funcionamento do Gerador............................................. 40 
Figura 15– Distribuição da indução Magnética sob um pólo em função do tempo 41 
Figura 16– Ciclo Sistema trifásico.......................................................................... 43 
Figura 17– Vista aérea de shopping de São Paulo com Torres de Refrigeração.. 44 
Figura 18– Desenho Esquemático do modelo real................................................ 45 
Figura 19– Dimensões do rotor savonius do modelo............................................. 47 
Figura 20– Gerador WEG linha G......................................................................... 50 
Figura 21– Ligação típica do Regulador de Tensão WEG..................................... 51 
Figura 22– Desenho esquemático do protótipo...................................................... 53 
Figura 23– Dimensões do rotor savonius para protótiopo...................................... 54 
Figura 24– Dínamo utilizado no protótipo............................................................... 58 
Figura 25– Diagrama de Blocos da Placa controladora de carga.......................... 58 
Figura 26– Simulação do circuito controlador de carga em protoboard................. 59 
Figura 27– Tela 01 do Multisim.............................................................................. 60 
Figura 28– Tela 02 do Multisim.............................................................................. 61 
Figura 29– Tela 03 do Multisim.............................................................................. 61 
Figura 30– Tela 04 do Multisim.............................................................................. 62 
Figura 31– Tela 05 do Multisim.............................................................................. 63 
 
 - 12 - 
 
Figura 32– Tela 06 do Multisim.............................................................................. 63 
Figura 33– Bateria Eletroquímica........................................................................... 64 
Figura 34– Caixa Multiplicadora............................................................................ 65 
Figura 35– Pré-Montagem do protótipo.................................................................. 67 
Figura 36– Medição da Rotação............................................................................ 68 
Figura 37– Esquema do Equacionamento............................................................. 68 
Figura 38– Engrenagens Planetárias..................................................................... 70 
Figura 39– Esquema de Adaptação do Dínamo.................................................... 71 
Figura 40– Medição da Rpm do Teste................................................................... 71 
Figura 41– Gráfico da Potência do Modelo Real.................................................... 75 
Figura 42– Simulação no software PSim do Modelo Real..................................... 75 
Figura 43– Gráfico de Demanda de consumo de energia elétrica......................... 76 
Figura 44– Gráfico de Investimentos Vs Tempo.................................................... 79 
Figura 45– Gráfico de Investimentos Vs Tempo.................................................... 79 
Figura 46– Croqui de posicionamento para leitura do vento.................................. 84 
Figura 47– Placa Controladora de Carga feito no software Ares do Proteus 7.7... 89 
Figura 48– Montagem Geral do protótipo............................................................... 90 
Figura 49– Montagem painel do circuito elétrico.................................................... 91 
Figura 50– Torre alpina visão geral........................................................................ 92 
Figura 51– Rotor do ventilador Axial...................................................................... 93 
Figura 52– Gerador da WEG.................................................................................. 95 
Figura 53– Regulador de Tensão WEG................................................................. 97 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 01– Valores de K em função das grandezas.............................................. 37 
Tabela 02– Velocidades Síncronas....................................................................... 42 
Tabela 03– Lógica do circuito da placa controladora............................................. 60 
Tabela 04– Relação entre as Engrenagens........................................................... 65 
Tabela 05– Dados do Conjunto.............................................................................. 73 
Tabela 06– Dados Coletados do Dínamo.............................................................. 73 
Tabela 07– Características da Torre de Resfriamento Alpina ............................... 83 
Tabela 08– Medição da Torre de Resfriamento Alpina.......................................... 85 
Tabela 09– Relação entre as Engrenagens........................................................... 89 
Tabela 10– Lista de peças da Placa controladora................................................. 90 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE SÍMBOLOS 
 
ρ Densidade Volumétrica 
l Razão de velocidades de ponta 
2πf Velocidades angular. 
sen  Ângulo de deslocamento com as linhas do campo, B^V 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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LISTA DE ABREVIATURAS 
 
HVAC do inglês “heating, ventilating and air conditioning" 
HVAC do português “aquecimento, ventilação e ar condicionado” 
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas 
NBR Norma Brasileira Regulamentadora 
W Watt 
KW Kilo Watt 
MW Mega Watt 
ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica 
CA Corrente Alternada 
CC Corrente Continua 
E Energia Cinética 
J Joule 
m Massa do ar 
Kg Kilograma 
Kg/m³ Kilograma por metro cúbico 
Km/h Kilometro por hora 
Mi/h Milha por hora 
v Velocidade do vento 
v³ Velocidade cúbica 
m/s Metros por segundo 
Pd Potência Eólica disponível 
Pr Potência do rotor 
A Área do Rotor eólico 
m² Metros quadrado 
K Constante de conversão de grandeza para Pd 
CV Cavalo vapor 
HP termo do inglês Horse Power 
pe³ Unidade do sistema inglês pé cúbico 
Cp Coeficiente de potência 
 
 
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Rad/s Radiano por segundo 
R Raio do rotor eólico 
r Raio de curva da pá 
f.e.m. Força Eletromotriz 
e Força Eletromotriz 
B Indução (densidade) do campo Magnético 
L Comprimento de cada condutor 
N Numero de espiras 
f FrequênciaHz Hertz 
p Números de pólos 
n Rotação Síncrona 
rpm Rotações por minuto 
Kgf.m Kilograma força vezes metro 
N.m Newton vezes metro 
a Distancia entre centro das pás 
h Comprimento do rotor 
T Torque no rotor 
Xd Reatâncias do gerador 
Z Numero de dentes da engrenagem. 
Dp Diâmetro primitivo 
Di Diâmetro interno 
De Diâmetro externo 
I Distancia entre centros das engrenagens 
T Período em função do tempo 
PRF Plástico Reforçado com Fibra de Vidro 
IP(W) Código de padronização de proteção de motor elétrico 
TR Unidade de refrigeração: Tonelada de Refrigeração 
BTU do inglês “British Thermal Units” 
BTU do português “Unidade Térmica Britânica” 
 
 
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 LISTA DE EQUAÇÕES 
 
(01) Energia Cinética; 
(02) Densidade Volumétrica do ar; 
(03) Potência Eólica Disponível; 
(04) Potência eólica Disponível em função da constante K; 
(05) Potencia do Rotor; 
(06) Razão de velocidade na Ponta; 
(07) Força Eletromotriz, segundo a lei da Indução (Faraday); 
(08) f.e.m. em relação ao numero de espiras; 
(09) Frequência do gerador em função da rotação; 
(10) Área Útil do rotor Savonius; 
(11) Rotação do Rotor Savonius; 
(12) Frequência do Rotor Savonius; 
(13) Torque do Rotor Savonius; 
(14) Rotação do eixo do Alternador; 
(15) Igualdade entre as Forças; 
(16) Torque do rotor; 
(17) Torque do Alternador; 
(18) Igualdade entre os Torques; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 - 18 - 
 
SUMÁRIO 
1. Introdução........................................................................................................... 19 
2. Conceitos Básicos.............................................................................................. 21 
2.1. A Refrigeração e o Homem ao Longo do Tempo............................................ 21 
2.2. O que é HVAC................................................................................................. 22 
2.3. Generalidades de Sistemas de HVAC............................................................ 22 
2.4. Principais definições de Sistemas de HVAC................................................... 24 
2.5. Componentes de Sistemas de HVAC............................................................. 26 
2.6. Princípios de Funcionamento de Torre de Refrigeração................................. 28 
2.7. Parâmetros Utilizados de Geração de Energia Eólica.................................... 30 
2.8. Rotores............................................................................................................ 32 
2.9. Cálculos e Fórmulas........................................................................................ 36 
2.10. Gerador de Corrente Alternada..................................................................... 40 
2.11. Sustentabilidade............................................................................................ 43 
3. Idéia do Modelo Real.......................................................................................... 45 
3.1. Descrição......................................................................................................... 45 
3.2. Memorial de Cálculo........................................................................................ 46 
3.3. Especificação do Equipamento....................................................................... 50 
4. Métodos e Análise do Projeto/Protótipo............................................................. 53 
4.1. Descrição do Protótipo.................................................................................... 53 
4.2. Memorial de Cálculo........................................................................................ 54 
4.3. Especificação do Equipamento....................................................................... 57 
5.0. Resultados e Considerações sobre Futuros Estudos..................................... 67 
5.1. Medições......................................................................................................... 73 
5.2. Pay Back e Viabilidade Comercial................................................................... 76 
6. Conclusão........................................................................................................... 80 
7. Referências Bibliográficas................................................................................ 81 
Apêndice A - Medições da Torre................................................................... 83 
Apêndice B-Desenho do Protótipo................................................................. 86 
Apêndice C-Desenho da Placa Controladora................................................ 88 
Apêndice D-Lista de Material e Peças........................................................... 89 
Anexo I-Torre de Resfriamento de Água....................................................... 92 
Anexo II - Gerador Weg................................................................................. 95 
Anexo III- Regulador de Tensão.................................................................... 97 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
Tratar do Reaproveitamento de energia nos dias atuais é uma questão 
relevante e que vem crescendo devido aos elevados custos [10]. 
Com base em estudos recentes sobre maneiras de reutilização de energia, os 
chamado “Building Efficiency” [19], conceito que vem do inglês e que seu significado 
consiste em uma tentativa de aproveitar as perdas de um determinado processo de 
modo sustentável este trabalho busca no sistema HVAC - (aquecimento, ventilação 
e ar condicionado), um melhor uso sustentável dos equipamentos. Pois a energia é 
rotativa na saída dessas máquinas chiller e torre de resfriamento que após o uso é 
descartada, e que o descarte deste ar quente gera um vento com boa intensidade e 
que pode ser reutilizado. 
A busca pelo conforto e bem-estar das pessoas são aspectos relevantes em 
locais de grandes concentrações, em questão centros comerciais e shoppings 
centers, onde os mesmos se utilizam de sistemas HVAC e que dependem de 
diversos fatores econômicos para sua sobrevivência financeira. Por estes motivos os 
estabelecimentos comerciais buscam reaproveitar, reciclar e reutilizar seus recursos 
sem prejuízo na qualidade de seus produtos, mas com redução de custo e assim 
continuarem competitivos no mercado[19]. 
A palavra sustentabilidade virou moda estampada em capas de revistas, sites 
e jornais.Não poluir, reduzir custos e ser referência nestas questões facilitam a 
entrada e ou manutenção no mercado[19]. 
A partir desta junção de pensamentos ,o projeto tenta trazer uma ideia de 
reaproveitamento do ar quente descartado pelo conjunto de torre de refrigeração 
utilizando o principio da geração de energia Eólica. Através de um conjunto de rotor 
e gerador acoplado na saída do ventilador, é possível gerar a energia necessária 
para diversas aplicações, no caso a proposta para iluminação, maximizando os 
recursos empregados de forma consciente. 
O objetivo deste trabalho é mostrar a viabilidades desta ideia, a partir de uma 
analise comparativa entre um protótipo baseado em um modelo real. 
Este trabalho está seis capitulos ,onde o Capítulo 1 apresenta uma introdução 
sobre o assunto. 
O Capítulo 2 apresenta conceitos básicos utilizados para parametrizar está 
análise. 
 - 20 - 
 
O capítulo 3 descreve o modelo proposto e suas especificações principais. 
O capítulo 4 detalha o protótipo a ser parametrizado como base para o 
estudo. 
O capítulo 5 é feito um estudo de retorno de investimento com os valores 
obtidos entre Protótipo vs Modelo Real. 
O capítulo 6 , após análise de todos os resultados,apresenta a conclusão e 
pontos a ser considerados para uma possivel efetivação do modelo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 - 21 - 
 
2. CONCEITOS BÁSICOS 
 
2.1. A REFRIGERAÇÃO E O HOMEM AO LONGO DO TEMPO 
 
A refrigeração, segundo algumas fontes e pesquisas [15,17,18], já era 
utilizada pelo homem e evidenciada em varias épocas de sua existência e evolução. 
Cronologicamente falando pode se observar várias fases dessa interação da 
civilização e a refrigeração em suas épocas mais antigas: 
 Chineses, anos antes de cristo já se utilizava do gelo natural colhidos de 
lagos e rios congelados para conservar o chá a ser consumido por eles. 
 Os gregos e romanos já retiravam o gelo das montanhas para preparar os 
seus alimentos. 
 Os egípcios, pelo motivo da sua região habitada o clima ser mais quente, 
refrescavam a água por evaporação usando-se para isso vasos de barro redondo e 
com um gargalo fino, pois a porosidade do barro deixava a os poucos a água do seu 
interior e assim através da evaporação a temperatura do ambiente abaixava. 
Portanto nesse período forma de utilização era somente para a alimentação e 
de origem natural. 
Assim se foi por esse período, até o final do século XVII, quando através do 
uso do microscópio pode se certificar que as bactérias não se proliferavam em 
baixas temperaturas. Alguns engenheiros e pesquisadores da época buscavam 
então um processo ao qual pudessem fabricar o gelo artificialmente. 
A seguir serão citados alguns fatos relevantes sobre a evolução da 
refrigeração ao passar dos anos em uma época mais recente [15,16,17]: 
 Em 1834, nos Estados Unidos, surge o primeiro sistema mecânico de se 
fabricar gelo artificial, ao qual a sua concepção é a base dos sistemas atuais de 
refrigeração. 
 Em 1855, na Alemanha, é construído outro sistema de fabricar gelo 
artificial, porem este utiliza-se do princípio o da absorção, como fato relevante deve-
se mencionar que este método foi descoberto pelo físico e químico inglês Michael 
de Faraday. 
 A partir do século XIX, as primeiras geladeiras são construídas. Esses 
aparelhos eram rudimentares. 
 - 22 - 
 
 No século XX, após a maravilhosa invenção da eletricidade por Thomas 
Edison, surge no ano de 1913 o primeiro refrigerador doméstico, porém a operação 
do mesmo necessitava de muita atenção devida sua complexidade. 
 No ano de 1918, é construído o refrigerador automático pela Kelvinator 
Company, dos Estados Unidos. 
 Do ano de 1920 até os dias de hoje, passa a ter uma evolução forma 
exponencial e com sua popularização a escala de produção é de forma crescente e 
com grandes implementações tecnológicas. 
2.2. O QUE É HVAC 
 
"HVAC" é uma abreviação das primeiras letras das palavras do inglês 
“Heating, Ventilation and Air Conditioning” com o significado para a língua 
portuguesa de "Aquecimento,Ventilação e Ar Condicionado", isto é uma referência 
às três funções principais do sistema e que estão intimamente relacionadas com 
esta tecnologia. 
O sistema HVAC na realidade é destinado ao conforto ambiental interior, 
através de uso da termodinâmica, mecânica dos fluídos e da transferência de calor e 
também associados aos conceitos de refrigeração 
 
2.3. GENERALIDADES DE SISTEMAS HVAC 
 
 As instalações de sistemas HVAC no Brasil seguem as normas Brasileiras- 
ABNT, e é definida pela NBR-6401 Centrais de ar condicionado para conforto. 
A presente norma visa definir as bases fundamentais para a elaboração de 
projetos, das especificações e termos de garantia e aceitação das instalações. 
Os parâmetros básicos levados em consideração em um sistema de HVAC 
são: 
 Temperatura do ar; 
 Temperatura das superfícies circundantes; 
 Umidade do ar; 
 Velocidade do ar; 
 
 - 23 - 
 
 O princípio de funcionamento de um sistema de HVAC pode ser 
explicado pela termodinâmica, isto é, usa-se as propriedades de um gás através de 
ciclos de compressão e expansão, fazendo o mesmo passar dos estados gasoso 
para o liquido e vice versa, fazendo assim o aquecimento ou resfriamento do meio. 
Na figura 01- Diagrama de Mollier para um gás refrigerante, podemos verificar este 
ciclo. 
 
 
Figura 01- Diagrama de Mollier para um gás Refrigerante. [15] 
 
É de grande utilidade o uso do diagrama, pois podem apresentar a relação 
entre as propriedades termodinâmicas, ajudando a visualização dos processos que 
ocorre em cada uma das etapas do sistema. 
No diagrama de Mollier da figura 01 podem se evidenciar três regiões 
características do gás, que são: 
 
a) A região à esquerda da linha de líquido saturado (x=0), chamada de região 
de líquido subresfriado. 
b) A região compreendida entre as linhas de líquido saturado (x=0) e vapor 
saturado (x=1), chamada de região de vapor úmido ou região de líquido mais vapor. 
c) A região à direita da linha de vapor saturado (x=1), chamada de região de 
vapor superaquecido. 
 
 - 24 - 
 
2.4. PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DE SISTEMAS HVAC 
 
 Seguindo as diretrizes para se fazer o uso das definições do sistema de 
HVAC, vamos fazer o uso de um ciclo teórico de refrigeração de ar por compressão 
de gás. A figura 02 – Ciclo teórico ilustra esse modelo. 
 
 
Figura 02- Ciclo teórico de refrigeração a compressão de gás. [15] 
 
A Figura 02 mostra um esquema básico e o gráfico de um sistema de 
refrigeração por compressão de vapor com seus principais componentes [15], e o 
seu respectivo ciclo teórico construído sobre um diagrama de Mollier, no plano de 
 - 25 - 
 
Pressão e altura. Os equipamentos esquematizados nesta Figura 02 representam o 
dispositivo capaz de realizar os respectivos processos indicados. 
No processo termodinâmico que constituem o ciclo teórico, baseado na figura 
02 os respectivos estágios e equipamentos são: 
 
a) Processo 1→2. Acontece no compressor, é um processo adiabático 
reversível, isto é com S1=S2, como visto no diagrama da a Figura 02. O gás entra 
no compressor à pressão do evaporador (Po) e com valor igual a 1 (x =1). Então o 
gás é comprimido até atingir a pressão de condensação (Pc) e, ao sair do 
compressor está superaquecido à temperatura T2, que é maior que a temperatura 
de condensação TC. 
 
b) Processo 2→3. Acontece no condensador, é um processo de rejeição de 
calor, do gás para o meio de resfriamento, à pressão constante. Nesta etapa o gás é 
resfriado da temperatura T2 até a temperatura de condensação TC e em seguida 
condensado até se tornar líquido saturado na temperatura T3, que é igual à 
temperatura TC. O meio de condensação pode ser água ou ar. 
 
c) Processo 3→4. Acontece no dispositivo de expansão, no caso a válvula de 
expansão, é a expansão do gás irreversível a entalpia constante, desde a pressão 
PC e líquido saturado (x=0), até a pressão de vaporização (Po). Observa-se que 
esta etapa processo é irreversível, então a entropia do refrigerante na saída do 
dispositivo de expansão (s4) será maior que a entropia do refrigerante na sua 
entrada (s3). 
 
d)Processo 4→1. Acontece no evaporador, sendo um processo de 
transferência de calor a pressão constante (Po), como conseqüência a temperatura 
constante (To), desde vapor úmido (estado 4), até atingir o estado de vapor saturado 
seco (x=1). 
 
 
 
 
 
 - 26 - 
 
2.5. COMPONENTES DE SISTEMAS HVAC 
 
Neste projeto abordaremos como base para estudo os sistemas HVAC, do 
tipo de evaporativo com sistema de figura 03 Esquema de um sistema de expansão 
indireta de água gelada, 
 
 
 
Figura 03-Esquema de um sistema de expansão indireta de água gelada. [14] 
 
 
 - 27 - 
 
Partindo deste esquema da figura 03, pode se detalhar os principais 
componentes do circuito e o seu funcionamento de uma forma simplificada: 
 O compressor: é o elemento principal do sistema de compressão de vapor. 
Sua função é de recuperar o líquido expandido para que ele possa tornar a ser 
usado inúmeras vezes, fechando o ciclo [14]. 
 O condensador: é o elemento do sistema de refrigeração que tem a função 
de transformar o gás quente, que é descarregado pelo compressor a alta pressão, 
em liquido [14]. 
 O Evaporador: é a parte do sistema de refrigeração onde o fluido 
refrigerante sofre a mudança de estado, voltando da fase liquida para a gasosa [14]. 
 A Válvula de expansão: é o dispositivo que tem a função de controlar de 
maneira precisa a quantidade de líquido que penetra no evaporador [14]. 
 Torre de resfriamento: è um equipamento usado no processo do 
condensador, auxiliando na troca térmica [14]. 
Já a figura 04 mostra o circuito simplificado de refrigeração onde pode nos dar 
uma visão mais limpa dos seus principais elementos. 
 
 
Figura 04- Ciclo Simplificado de Refrigeração [15] 
 
 - 28 - 
 
2.6. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMENTO DE TORRE DE REFRIGERAÇÃO 
 
Vários processos têm a necessidade de se remover carga térmica de um 
dado sistema, e na sua maioria das vezes a água é o fluido utilizado para isso. 
Devido à crescente escassez e preocupação do meio ambiente os 
equipamentos se utilizam de reaproveitamento desta água. 
Um equipamento utilizado para isso é a torre de resfriamento, na figura 05 
mostra um desenho esquemático de sistema de resfriamento com esse 
equipamento. 
 
 
 
Figura 05-Esquema de Sistema de Resfriamento. [5] 
 
 - 29 - 
 
A água passa pelos trocadores de calor, por auxilio de bombas centrifugas, 
retirando a carga térmica necessária do processo, com isso ela retorna através de 
tubulações com uma temperatura maior devido a absorção desta carga térmica. 
Ao chegar à torre essa água é injetada no seu interior através de bicos 
pulverizadores, que forçam a passagem da água pelas colméias existentes. E para 
acelerar o processo é também criado um fluxo de ar produzido por ventiladores 
axiais instalados na parte superior destas torres, fazendo assim que quando está 
água chegue à bacia para voltar a ser reutilizada no processo através dos 
trocadores de calor, já estejam de volta na temperatura inicial desejada para nova 
retirada de carga térmica, assim sucessivamente. 
 
 
 
Figura 06-detalhes de uma colméia de Torre de Resfriamento.[5] 
 
No ANEXO I- Torre de Resfriamento se encontram as principais 
características do equipamento utilizado no projeto do modelo da escala real. 
 
 
 
 
 - 30 - 
 
2.7. PARÂMETROS UTILIZADOS DE GERAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA 
 
Energia eólica é a conversão da energia cinética da movimentação do ar, no 
caso a ventilação gerada pelo ventilador axial da torre de refrigeração, que fornece 
energia mecânica para transformar em energia elétrica. 
A forma de captar esta energia é através de conjunto denominado de turbina 
eólica. 
A turbina é uma máquina de conversão de energia que no caso, converte a 
energia dos ventos em eletricidade. 
A turbina eólica para geração de energia elétrica é composta pelos seguintes 
subconjuntos: 
 Torre - é o elemento que sustenta o rotor e a nacele na altura adequada ao 
funcionamento da turbina eólica (esse item estrutural de grande porte é de elevada 
contribuição no custo inicial do sistema) [14]. 
 Rotor - é o componente que efetua a transformação da energia cinética dos 
ventos em energia mecânica de rotação 
 Nacele - é o compartimento instalado no alto da torre e que abriga todo o 
mecanismo do gerador, o qual pode incluir: caixa multiplicadora, freios, embreagem, 
mancais, controle eletrônico, sistema hidráulico. 
 Caixa de multiplicação (transmissão) – é o mecanismo que transmite a 
energia mecânica do eixo do rotor ao eixo do gerador. 
 Gerador – é o componente que tem função de converter a energia 
mecânica do eixo em energia elétrica. 
 Mecanismos de controle – as turbinas eólicas são projetadas para 
fornecerem potência nominal de acordo com a velocidade do vento prevalecente, ou 
seja, a velocidade média nominal que ocorre com mais frequência durante um 
determinado período. 
 Anemômetro - Mede a intensidade e a velocidade dos ventos, 
normalmente, de 10 em 10 minutos. 
 Pás do rotor – Captam o vento e convertem sua potência ao centro do 
rotor. 
 Biruta (sensor de direção) – São elas que captam a direção do vento, pois 
ele deve estar perpendicular à torre para se obter um maior rendimento. 
 - 31 - 
 
No caso o projeto terá como base em um sistema eólico isolado, conforme 
mostrado na figura 07. 
 
 
Figura 07-Exemplo de Sistema Eólica isolado. [3] 
 
 
Os sistemas isolados [3] utilizam uma forma de armazenar a energia, no caso 
através de baterias, portanto esses sistemas de armazenagem de energia precisam 
de um dispositivo controlador para controlar a carga e a descarga das baterias, o 
controlador de carga tem como objetivo principal não deixar ocorrer danos às 
baterias por sobrecarga ou descargas profundas.Nestes sistemas também há 
necessidade de se utilizar inversores , este dispositivo é geralmente incorporado 
pois a geração é em corrente alternada (CA) , porém após passar pelo retificador e 
controlador de carga se torna corrente continua (CC), portanto é necessário a 
passagem pelo inversor para torná-la de novo CA e então utilizá-la, por exemplo em 
eletrodomésticos. 
 
 
 
 
 - 32 - 
 
2.8. ROTORES 
 
 Rotor é um componente existente em todos os equipamentos eólicos. Ele é o 
responsável por receber a energia dos ventos e transformá-la em energia mecânica, 
através de seu movimento rotativo. 
Sua divisão se dá em função da posição relativa do eixo que o sustenta em 
relação à superfície terrestre, portanto são divididos em dois grupo: rotores de eixo 
vertical e os rotores de eixo horizontal. 
A captação do vento se da pelo fluxo de vento sobre o rotor, tendo assim a 
atuação de duas forças sobre ele. A força de empuxo que tende a levantar a hélice, 
isto é da sustentação. A outra força é a de arrasto, que a faz com que o rotor girar 
usando como eixo de rotação a estrutura de seu suporte, conforme pode ser vista a 
figura 08, forças atuantes em um rotor [16]. 
 
 
Figura 08- Forças atuantes em um rotor. [16] 
 
 - 33 - 
 
 Rotores de Eixo Horizontais 
 
São rotores que possuem seu eixo de rotação paralelo à direção 
dos ventos, isto é, seu eixo é paralelo à superfície da terra. 
Tipo de rotor mais comum e mais utilizado pelo mundo é 
basicamente composto de três pás, e giram pela predominância de forças de 
sustentação. Eles são capazes de produzir maiores forças e potências por 
unidade de área de captação do vento. 
Um de seus pontos fracos é a necessidade de incorporar a ele um 
mecanismo de orientação, para que as pás sempre se posicionem 
perpendicularmente à direção do vento. Tornando sua construção complexa e 
onerosa [3,16]. 
 
 
 Figura 09-Exemplo de rotor de eixo Horizontal. [3] 
 
 
 - 34 - 
 
 Rotores de Eixo Verticais 
 
São rotores que possuem o eixo de rotação perpendicular à direção do vento 
incidente, e, portanto perpendicular à superfície da terra. 
Em geral tem vantagens de não necessitarem de mecanismo de 
acompanhamento para a variação da direção do vento. 
São basicamente dois tipos, os Darrieuse Savonius [3,16]. 
 
 
Figura 10-Exemplo de rotor de eixo vertical, rotor tipo Darrieus.[3] 
 
Os rotores verticais, do tipo Savonius ou às vezes chamado de rotores "S" 
,apesar de menos comum de serem visto do que os rotores horizontais,são também 
muito aplicados,porém a suas características que os tornam bastante difundidos são 
a sua facilidade de construção e baixo custo. 
Sua forma básica pode ser descrita como um cilindro dividido ao meio e 
soldado em torno de um eixo equidistante e simetricamente [3,16]. 
 - 35 - 
 
 Suas maiores desvantagens em relação aos rotores de eixo horizontais são o 
fato de trabalhar com baixa velocidade e não possuir alto rendimento, isto é, 
necessidade de muita força para sair da inércia. 
Neste projeto baseou-se neste modelo de rotor devido a estas características 
de fácil execução, uma vez que o princípio do vento gerado é perpendicular ao solo, 
e também pelo fato do ar gerado pelo equipamento de refrigeração ser constante e 
de bom rendimento [3,16]. 
 
 
Figura 11-Rotor Savonius.[16] 
 
O vento é forçado a passar entre suas laminas, e parte desse vento é 
desviada na direção da segunda lamina após passar pela primeira, conforme mostra 
a figura 14 do fluxo do vento no Rotor Savonius[16]. 
 
 
Figura 12- Fluxo do vento no Rotor Savonius. [16] 
 - 36 - 
 
2.9. CÁLCULOS E FÓRMULAS 
 
 
Apesar de o vento ser imprevisível e existir vários fatores fazem com que ele 
mude de momento para outro, as suas características do vento em uma região, o 
estudo do aproveitamento da energia nele existente se baseia em equações 
fundamentais da ciência. 
A Engenharia Eólica, como e denominada por muitos autores essa ciência, 
consegue desenvolver as equações básicas capazes de se definir os principais 
parâmetros para a aplicação em uma máquina eólica. 
Abaixo iremos descrever os parâmetros e cálculos básicos para esse feito 
[16]. 
 
 Energia Cinética [16] 
 
A Energia Cinética dos ventos que incidem sobre um rotor é dada pela 
expressão: 
 
E= ½ m x v² (Eq.01) 
Onde: 
E – Energia Cinética (J) 
m- Massa do ar (Kg) 
v- Velocidade do vento (m/s) 
 
Considerando a densidade volumétrica ρ do ar,definida pela expressão: 
 
ρ = m / v (Eq.02) 
Onde: 
ρ - Densidade volumétrica (Kg/m³) 
m- Massa do ar (Kg) 
v- Velocidade do vento (m/s) 
 
A Potência eólica disponível no vento (Pd) será assim a grosso modo a 
“velocidade” que a energia é fornecida e dada pela expressão: 
 - 37 - 
 
 
Pd = ½ ρ x A x v³ (Eq.03) 
Onde: 
Pd- Potência Eólica disponível (W) 
ρ - Densidade volumétrica (Kg/m³) 
A – Área do rotor eólico (m²) 
v- Velocidade do vento (m/s) 
 
A fórmula acima pode ser dada também em função de uma constante (k), 
simplificando bastante o cálculo, e é dada pela expressão abaixo: 
 
Pd = K x A x v³ (Eq.04) 
Onde: 
Pd- Potência Eólica disponível (W) 
K – Constante cujo valor conforme as grandezas expressas na tabela 01 
A – Área do rotor eólico (m²) 
v- Velocidade do vento (m/s) 
 
 
Tabela 01- Valores de K em função das grandezas. [16] 
 
 Coeficiente de Potência [16] 
 
Apesar da Potência disponível do vento ser calculada pelas fórmulas 
anteriores apresentadas, outros fatores são levados em consideração. 
No caso perfil da lâmina de ar que se desloca através do rotor ou a 
turbulência causada pelo vento.[16] Portanto somente parte desta potência 
 - 38 - 
 
disponível pode será captada pelo rotor. Denominando-se de coeficiente de 
potência, ao qual é expresso pela fórmula a seguir: 
 
Pr = Cp x (K x A x v³) (Eq.05) 
Onde: 
Pr- Potência do rotor (W) 
Cp- Coeficiente de Potência 
K - Constante cujo valor conforme as grandezas expressas na tabela 01 
A - Área do rotor eólico (m²) 
v- Velocidade do vento (m/s) 
 
Alguns cientistas e especialistas do assunto fizeram alguns estudos sobre tal 
coeficiente de potência, ao qual cabe aqui citá-los,o cientista alemão BETZ (1920), 
baseou-se na conservação da energia antes e depois da passagem do vento em um 
rotor, chegando a um valor de Cp= 0,593. Na prática, conforme Beltz, um rotor com 
perfeita eficiência chegaria a retirar em torno de 60% da potência contida no vento 
incidente. Sendo este o valor mais aceito para o coeficiente de potência. [16] 
O russo SABININ (2008), já se baseou no estudo do vórtice produzido pelo 
vento ao incidir no rotor, obtendo um valor numérico melhorado, em torno de Cp= 
0,687.[16] 
Porem nenhum dessas teorias desenvolvidas considerou fatores de perdas 
rotacionais, atrito, ou possíveis variações de velocidade do vento nos vários pontos 
do rotor, etc. Com certeza fatores reduzem ainda mais a eficiência de um rotor. [16] 
Na prática o coeficiente ideal a se adotar de potência se situa na faixa de 
valores entre Cp= 0,3 e 0,4. [16] 
 
 Razão de velocidade na Ponta [16] 
 
Diversos projetos mostram que o valor do coeficiente de potência é em função 
da razão de velocidade de ponta (do termo inglês tip speed ratio). Ela é dada pela 
razão: 
λ= (2חf x R ) / v (Eq.06) 
Onde: 
λ- Razão de velocidade de ponta 
 - 39 - 
 
2חf- Velocidade angular do rotor (rad/s) 
R – Raio do rotor eólico (m) 
v- Velocidade do vento (m/s) 
 
A relação entre o coeficiente de potência e a razão de velocidade de ponta 
para alguns tipos de rotores é vista pelo gráfico da Figura 13 das curvas de rotores 
em função de Cp x λ. [3,16] 
 
 
Figura 13- Curvas de rotores em função de Cp x λ. [16] 
 
Pelo gráfico da figura 13, consegue–se concluir que conforme o tipo de rotor 
o valor de λ para o qual Cp terá seu valor máximo. Em análise, pode se concluir 
que o valor de Cp tende a 0,593 - o máximo teórico proposto por BETZ [16] à 
medida que λ aumenta. 
Continuando a análise do gráfico da figura 13, cabe o comentário dos 
estudiosos, que esses valores diferem, ou melhor, existem desvios, mesmo que de 
pequena grandeza, as constantes teóricas, pois a fabricação de rotores exatamente 
iguais é praticamente impossível, e notam-se até uma piora na situação quando de 
sua construção for de forma artesanal. [16] 
 - 40 - 
 
2.10. GERADOR DE CORRENTE ALTERNADA 
 
O inventor do gerador foi Michael Faraday que em 1831 na Inglaterra de 
dedicou ao estudo do eletromagnetismo. Podemos afirmar que o gerador de 
Faraday é basicamente composto por um imã que se movimentava dentro de uma 
espira, provocando uma força eletromotriz (f.e.m.) que é notada através de um 
galvanômetro. 
Um gerador elétrico tem como função principal transformar a energia 
mecânica em energia elétrica. 
O princípio de funcionamento da conversão de energia se baseia puramente 
no fenômeno do eletromagnetismo, de maneira simples e objetiva podemos 
descrevê-lo pelo movimento de uma bobina dentro de um campo magnético ou o 
inverso que produzirá uma tensão induzida no estator do gerador [11]. 
Para ilustrar a operação de um gerador elétrico CA, vamos observar o 
esquema da figura 14, note a espira que está imersa no campo magnético. O 
funcionamento basea-se no movimento relativo entre uma espira e um campo 
magnético, a espira tem terminais conectados a dois anéis e estes são ligados ao 
circuito externo através de uma conexão por escovas. Este tipo de gerador elétrico 
CA é denominado de armadura giratória, no qual nos fundamentamos para o uso no 
projeto[4]. 
 
Figura 14-Esquema de funcionamento do Gerador. [4] 
 
 - 41 - 
 
A partir desta primeira análise, pode admitir que a bobina gira a uma 
velocidade constante e uniforme no sentido do campo magnético “B” também 
uniforme, mostrado na figura 14 [4]. 
Se considerar a velocidade (v) linear do condutor em relação ao campo 
magnético, conforme a lei da indução (Faraday) [4], o valor instantâneo da força 
eletromotriz (f.e.m.) induzida no condutor em movimento de rotação é determinado 
pela fórmula: 
 
 E= B * L * v * senΘ (Eq.07) 
Onde: 
e- Força eletromotriz (f.e.m.). (Volt) 
B- Indução (densidade) do campo magnético. (tellus) 
L- Comprimento de cada condutor (metro) 
v- Velocidade linear ( metro/segundo) 
senΘ- Ângulo do deslocamento com as linhas de campo , B^v 
 
Para o caso de N espiras, teremos então: 
 
E= B * L * v * senΘ * N (Eq.08) 
 
A variação da força eletromotriz (f.e.m.) no condutor em função do tempo é 
determinada pela lei da distribuição da indução magnética sob um pólo. 
A distribuição possui um amplo aspecto e varia em função da forma da sapata 
polar, com um desenho específico se tem uma distribuição senoidal da indução em 
função do tempo. Neste caso a força eletromotriz (f.e.m.) induzida no condutor varia 
com o tempo sob uma lei senoidal, mostrado na figura 15 - Distribuição da Indução 
Magnética sob um pólo em função do tempo. [4] 
 
Figura 15-Distribuição da Indução Magnética sob um pólo em função do tempo. [4] 
 - 42 - 
 
Para um gerador de um par de pólos, a cada giro das espiras se tem um ciclo 
completo da tensão gerada, sendo assim, os enrolamentos podem ser construídos 
com um número maior de pares de pólos, que se distribuirão alternadamente, norte 
e sul. Sendo assim teremos um ciclo a cada par de pólos. [4] 
Para rotação (n) do gerador em rotações por minuto (rpm) e a freqüência (f) 
em ciclos por segundos teremos a fórmula : 
 
F = (p * n) / 120 (Eq.09) 
Onde: 
 f- Freqüência ( Hertz) 
p- Número de pólos 
n- Rotação síncrona (rpm) 
 
Concluí-se que o número de pólos do gerador deve ser sempre par, para se 
formar os pares de pólos [4]. A tabela 02 mostra as velocidades correspondentes 
para as freqüências e polaridades usuais. 
 
 
Tabela 02- Velocidades Síncronas. [4] 
 
Em um sistema trifásico a geração é formada por uma associação 
de três sistemas monofásicos de tensões denominadas U1, U2 e U3 , tais que 
a defasagem entre elas seja de 120° costumeiramente [4]. 
O enrolamento do gerador elétrico, neste caso, é construído por 
três conjuntos de bobinas dispostas simetricamente no espaço, formando entre 
si um ângulo de 120°. Para que o sistema seja equilibrado, isto é U1=U2=U3, o 
número de espiras de cada bobina deve ser igual. Na figura 16 se demonstra 
graficamente este ciclo do sistema trifásico[4]. 
 - 43 - 
 
 
 
Figura 16- Ciclo Sistema Trifásico. [4] 
 
2.11. SUSTENTABILIDADE 
 
A existência humana está diretamente ligada à existência da energia, de uma 
forma ela é um dos pilares de nossa sobrevivência [20,21]. 
Com isso desde os tempos da caverna o homem interfere no meio ambiente, 
destruindo florestas e ocupando esses espaços em busca de seu desenvolvimento. 
Com a revolução industrial no inicio do século XVIII, o consumo de energia 
aumentou de forma considerável, provocando grande desequilíbrio no ecossistema 
do planeta[20,21]. 
Isto nos causava orgulho, as cidades industrializadas, evidenciadas pela 
emissão das fumaças pretas das chaminés das indústrias. Faziam que todos em 
geral desejassem morar próximo e fazer parte de um marco tão inovador [20,21]. 
Porém o tempo passou e nossa conscientização foi crescendo e se tornando 
apurada, e percebemos a enorme necessidade de cuidarmos do planeta. Os 
recursos naturais são finitos e insuficientes para alimentar as crescentes demandas 
de consumo. O conceito então de recurso renovável, isto é, quando uma vez 
aproveitado este recurso em determinado lugar e num dado tempo , é suscetível de 
ser aproveitado novamente e de conversão de energia limpa, isto é sem a agressão 
ao meio ambiente [20,21]. 
Então a busca por fontes de energias “limpas e renováveis” tornou-se um 
objetivo em comum de toda a sociedade. A sustentabilidade destes recursos fez 
 - 44 - 
 
surgir muitos debates, congressos e criado vários órgãos para se regulamentar o 
assunto. As chamadas “energias verdes” vêm em uma crescente demanda, devido 
ao apelo social. Isto estimulando a “geração distribuída” de pequeno porte. 
O norte para a busca deste trabalho foi despertado por este desejo coletivo. 
Não se sabe ao certo do êxito desta jornada, mas tem se a clareza que a semente 
de nosso estudo ficará plantada. 
Então, na vontade de quebrar paradigmas e vislumbrar novos pontos de vista 
para que se utilizem fontes de energias renováveis ou reaproveitar energias de 
processos existentes, passamos a nos questionar sobre novas formas de 
aplicações. 
Ao se refletir um pouco sobre alguns processos produtivos utilizados no 
comércio e na indústria, surgiu então a da tentativa e possibilidade de gerar a 
energia elétrica, por meio de conceitos de energia eólica, no uso dos ventos 
provindos de sistemas de conjunto de torres de refrigeração, existente em 
praticamente todo universo da indústria e comércio. Sendo este o desafio, tentar a 
viabilidade da idéia neste trabalho. 
 
 
Figura 17-Vista área de um shopping de São Paulo com Torres [fonte: Google Maps] 
 
 - 45 - 
 
3. IDÉIA DO MODELO REAL 
 
 
3.1. DESCRIÇÃO 
 
O princípio de funcionamento será explicado a seguir, utilizando-se da figura 
18 Desenho esquemático do modelo Real, como referência para detalhar sua 
concepção. 
 
 
Figura 18- Desenho esquemático do modelo real. 
 
Baseando o projeto na captação da energia mecânica produzida pela torre de 
resfriamento (1), que já foi utilizada e direcionada para cima em forma de vento (2), 
sendo então esse vento reaproveitado para esta conversão de energia mecânica em 
elétrica pelos princípios e conceitos da geração de energia eólica. 
Através de um rotor do tipo “savonius” (3), capta-se esse vento direcionado, e 
através das forças de empuxo e de arraste conseguir um movimento de giro no rotor 
a uma rotação constante. Então por meio de uma caixa Multiplicador (4), isto é, por 
pares de engrenagens, conseguisse ampliar esta rotação que incidirá na ponta de 
um aerogerador (5). 
 - 46 - 
 
 Essa velocidade de rotação que se conseguiu no eixo do aerogerador faz 
com que através do campo magnético, seja gerada uma tensão, dando origem à 
energia elétrica em CA. 
Essa energia elétrica CA gerada será convertida em energia elétrica CC 
passando pelos conjuntos de retificação e regulação de tensão , normalmente 
incorporado ao aerogerador(5). Após isso a energia elétrica CC será enviada a um 
controlador de carga (6), que tem por finalidade monitorar e controlar a Tensão 
gerada em paralelo ao banco de baterias (7). 
Assim o controlador de carga (6) trabalha alimentando o circuito terminal com 
a energia do aerogerador (5) ou com o banco de baterias (7) que mantém sua 
energia armazenada durante a operação do aerogerador e a disponibiliza quando o 
aerogerador não está em operação, porque o sistema está em repouso. O conjunto 
de baterias é realimentado quando o aerogerador está em operação. 
No caso, o controlador de carga (6) faz a lógica de seleção da fonte de 
alimentação, através de seu circuito eletrônico. 
Finalizando o circuito de saída pode-se implementar uminversor CC/CA (8) 
para alimentar cargas alternadas (9) e caso a alimentação seja em CC, podemos 
alimentar diretamente os dispositivos no fim do circuito. Sempre claro prevendo 
todas as proteções necessárias em qualquer circuito elétrico. 
 
3.2. MEMORIAL DE CÁLCULOS 
 
 CÁLCULO DO ROTOR SAVONIUS PARA O MODELO 
 
A base para os cálculos é feita conforme explicado no capitulo 3.3 “Cálculos e 
Fórmulas” deste trabalho. Portanto será definido aqui um Rotor do tipo Savonius, 
com as dimensões mostradas na figura 19. 
Considerando o coeficiente de potencia (Cp) =0,3 e a razão de velocidade de 
ponta (λ) = 1. Determinaremos: 
 
 A potência desenvolvida pelo rotor ( em CV) 
 Sua velocidade em rotação (rpm) 
 Torque desenvolvido (em kgf*m) 
 - 47 - 
 
 
Figura 19- Dimensões do Rotor Savonius do modelo. [16] 
 
Dimensões: 
 
D: diâmetro do rotor =2,20m; 
R: raio do rotor =1,10m; 
r: raio de curva da pá =0,60m; 
a: distância entre centro das pás = 0,2m; 
h: comprimento do rotor = 1,00m; 
 
a) Cálculo da área útil do rotor Savonius: 
 
 






2
*2**
a
rhARhA
 (Eq.10) 
 
Onde: 
A: área útil do rotor (m²) 
r: raio de curva da pá =0,60m; 
a: distância entre centro das pás = 0,2m; 
h: comprimento do rotor = 1,00m; 
 
 - 48 - 
 
Substituindo pelos valores na equação 10, tem-se: 
 
 













2
20,0
60,0*2*0,1A
 
 
²10,1 mA
 
 
b) Cálculo da potência do rotor Savonius: 
 
 
 3*** VAKCpPr
 (Eq.05) 
 
Onde: 
Pr: potência do rotor (CV); 
Cp: Coeficiente de potencia, valor =0,3 
K: constante para cálculo em CV,valor 876,4x10-6 ; 
A: área útil do rotor = 1,10 m²; 
V: velocidade do vento, valor da medição “Apêndice A” =45m/s; 
 
Substituindo pelos valores na equação 05, tem-se: 
 
 36 45*10,1*104,876*3,0  xPr
 
cvPr 35,26
 
 
c) Cálculo da rotação do rotor Savonius: 
 
 
fn *60
 (Eq.11) 
Onde: 
n: rotação do rotor (rpm); 
f: frequência no rotor (Hz); 
 
A freqüência neste caso é obtida pela formula a seguir: 
 
R
V
f
*2
*



 (Eq.12) 
Onde: 
f: frequência no rotor (Hz); 
V: velocidade do vento, valor da medição “Apêndice A” =45m/s; 
 - 49 - 
 
R: raio do rotor =1,10m; 
λ: razão de velocidade de ponta =1; 
 
Substituindo pelos valores, tem-se: 
 
Hzff 51,6
10,1*2
45*1
 
 (Eq.12) 
 
Portanto: 
 
rpmnn 39051,6*60 
 (Eq.11) 
 
d) Relação de Torque e potência do rotor Savonius: 
 
f
P
T r
*2

 (Eq.13) 
Onde: 
T: torque (N*m ou Kgf*m); 
Pr: potência do rotor (em Watt); 
f: frequência no rotor (Hz); 
 
Substituindo pelos valores na equação 13, tem-se: 
 
51,6*2
19395

T
 
 
mNT *10,474
 
 
Ou 
 
81,9
40,474
T
 
 
mKgfT *35,48
 
 
 - 50 - 
 
3.3. ESPECIFICAÇÃO DO EQUIPAMENTO 
 
O projeto não visa à execução do modelo Real, porém os elementos básicos 
para a geração da energia elétrica idealizada serão especificados. 
Pela falta dados reais, será usado os valores demonstrados nos cálculos em 
função das medições da torre de resfriamento, a princípio será um Gerador da Weg 
linhas G ,mostrado na figura 20 e com o regulador de tensão. 
 
Figura 20- Gerador WEG linha G. [4] 
 
Pelos valores nossos obtidos no cálculo de 19kw, será utilizada uma faixa de 
segurança para que o equipamento trabalhe em regime de conforto, minimizando os 
gasto e desgastes. Portanto para efeito de carga final instalada será dimensionado 
valor de 14KW considerando as perdas e que posteriormente com as relações 
estabelecidas nas medições para se poder obter um valor exato, que atenda a 
 - 51 - 
 
necessidade de uma instalação de lâmpadas em LED de alta eficiência, para no 
caso uso em fachada de lojas em shopping. 
Utilizando-se dos dados de especificação da WEG do ANEXO II – Gerador 
Weg linha G, chega à especificação do gerador, pelo código e modelo a seguir: 
 
GTA 160 1 A I 14 – 14 KW; 220 V /60 Hz. 
 
E o mesmo deverá ser interligado a um regulador de Tensão da WEG 
conforme o ANEXO III- Regulador Automático de Voltagem: 
 
GRT7-TH4-R2 
 
A figura 21 mostra uma ligação típica do regulador a um gerador. 
 
 
Figura 21- Ligação típica do Regulador de Tensão Weg . [4] 
 - 52 - 
 
Alguns aspectos devem ser considerados ao se dimensionar um gerador 
sendo eles: 
 
1-A forma de ligação do sistema no gerador. 
 Ligação Triângulo; 
 Ligação Estrela; 
 
2-Comportamento do gerador em vazio. 
 Com carga puramente resistiva; 
 Com carga puramente indutiva; 
 Com carga puramente capacitiva; 
 Com cargas intermediarias; 
 
3-Construção dos pólos do gerador. 
 Pólos lisos; 
 Pólos salientes; 
 
4-Reatâncias do gerador. 
 Reatância subtransitória (Xd”); 
 Reatância transitória (Xd’); 
 Reatância síncrona (Xd); 
 
5-Potencias considerando suas perdas no gerador. 
 
4-Distorção Harmônicas no gerador. 
 Fator de desvio; 
 Modulação da Tensão; 
 Desequilíbrio angular; 
 Desbalanceamento de Tensão; 
 Transiênte de tensão; 
 Tolerâncias de Tensão; 
 
 
 - 53 - 
 
4. MÉTODOS E ANÁLISE DO PROJETO/PROTÓTIPO 
 
4.1. DESCRIÇÃO PROTÓTIPO 
 
O princípio de funcionamento do protótipo segue a mesma descrição do 
modelo real, a diferença é que se utiliza uma relação ente às dimensões em escala 
reduzida, para que se consiga executar e viabilizar a montagem. 
Com as medições obtidas deste protótipo será feita a analogia comparativa 
em percentuais e com uma análise adimensional demonstrando a relação para 
poder observar os resultados obtidos com o modelo real . 
A figura 22 demonstra o desenho esquemático do protótipo com os detalhes a 
ser abordado. 
Os cálculos do rotor do protótipo e seus demais componentes serão 
apresentados a seguir. 
 
 
Figura 22- Desenho esquemático do protótipo.[fonte; dos autores] 
 
 
 - 54 - 
 
4.2. MEMORIAL DE CÁLCULOS 
 
 CÁLCULO DO ROTOR SAVONIUS PARA O PROTÓTIPO 
 
A base para cálculos será uma relação com o Modelo real. As dimensões do 
rotor serão definidas conforme a figura 23, elas foram definidas apenas pelas 
opções construtivas. 
A partir desse parâmetro e pelos dados do ventilador a ser usado, os cálculos 
seguem-se abaixo, considerando ainda o coeficiente de potência (Cp)=0,3 e a razão 
de velocidade de ponta (λ)= 1. Será feita uma análise teórica dos valores: 
 
 A potência desenvolvida pelo rotor ( em CV); 
 Sua velocidade em rotação (rpm) 
 Torque desenvolvido (em kgf*m) 
 
 
Figura 23- Dimensões do Rotor Savonius para protótipo.[16] 
 
Dimensões: 
 
D: diâmetro do rotor =0,22m; 
R: raio do rotor =0,11m; 
r: raio de curva da pá =0,0665m; 
a: distância entre centro das pás = 0,05m; 
h: comprimento do rotor = 0,20m; 
 - 55 - 
 
 
a) Cálculo da área útil do rotor Savonius: 
 
 
 






2
*2**
a
rhARhA
 (Eq.10) 
 
Onde: 
A: área útildo rotor (m²); 
r: raio de curva da pá =0,0665m; 
a: distância entre centro das pás = 0,05m; 
h: comprimento do rotor = 0,20m; 
 
Substituindo pelos valores pelos valores na equação 10, tem-se: 
 













2
05,0
0665,0*2*20,0A
 
 
²0216,0 mA 
 
 
b) Cálculo da potência do rotor Savonius: 
 
 3*** VAKCpPr
 (Eq.05) 
 
Onde: 
Pr: potência do rotor (CV); 
Cp: Coeficiente de potência, valor =0,3 
K: constante para cálculo em CV,valor 876,4x10-6 ; 
A: área útil do rotor = 0,216 m²; 
V: velocidade do vento, valor médio da medição =6,5m/s; 
 
Substituindo pelos valores na equação 05, tem-se: 
 
 36 5,6*0216,0*104,876*3,0  xPr
 
 
CVPr 0016,0
 
 - 56 - 
 
c) Cálculo da rotação do rotor Savonius: 
 
 
 (Eq.11) 
Onde: 
n: rotação do rotor (rpm); 
f: frequência no rotor (Hz); 
 
A frequência neste caso é obtida pela formula abaixo: 
 
R
V
f
*2
*



 (Eq.12) 
 
Onde: 
f: frequência no rotor (Hz); 
V: velocidade do vento, valor da medição “Apêndice C” =10m/s; 
R: raio do rotor =0,11m; 
λ: razão de velocidade de ponta =1; 
 
Substituindo pelos valores, tem-se: 
 
Hzff 41,9
11,0*2
5,6*1
 
 (Eq.12) 
Portanto: 
 
rpmnn 5,56448,14*60 
 (Eq.11) 
 
d) Relação de Torque e potência do rotor Savonius: 
 
f
P
T r
*2

 (Eq.13) 
Onde: 
T: torque (N*m ou Kgf*m); 
Pr: potência do rotor (em Watt); 
f: frequência no rotor (Hz); 
 
fn *60
 - 57 - 
 
Substituindo pelos valores na equação 13, tem-se: 
 
41,9*2
13,4

T
 
 
mNT *07,0
 
Ou 
 
81,9
007,0
T
 
 
mKgfT *0071,0
 
 
 
4.3. ESPECIFICAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS 
 
 Dínamo 
 
É o dispositivo que transforma a energia mecânica (giro) em energia elétrica 
necessária para carregar a bateria e alimentar os consumidores, como os sistemas 
de ignição, injeção e os demais equipamentos elétricos. 
Seus principais componentes são: 
 
-Rotor- É onde que começa o processo de produção de energia elétrica. 
Construído sobre um eixo de aço, possui em seu interior uma bobina de cobre fixado 
no seu eixo, que é envolvida por um par de rodas polares ou formado nos modelos 
simples por imãs permanentes 
 
-Estator- Nele que é produzida a corrente elétrica. As bobinas de fios de cobre 
são fixadas sobre um núcleo constituído em aço. As bobinas do estator são 
construídas de forma a aproveitar a produção de corrente, são isoladas entre si e 
cobertas por verniz para resistir às mais altas temperaturas e entrada de resíduos. A 
corrente elétrica é induzida pelo campo magnético, agindo nos fios do estator. 
 
 - 58 - 
 
 
Figura 24- Dínamo utilizado para o protótipo 
 
 Controlador de Carga 
 
A placa controladora de carga tem como objetivo, verificar se o gerador está 
emitindo a tensão necessária para o bom funcionamento das cargas, e a partir desse 
parâmetro manobrar uma chave para inserir ou retirar o gerador do circuito. Para 
chegar ao resultado final da placa, foram utilizados vários conceitos eletrônicos. 
A figura 25, o diagrama de blocos do circuito está configurado da seguinte 
forma: 
 
 
Figura 25- Diagrama de Blocos da Placa controladora de carga. [9] 
 
O gerador ao receber a força mecânica do rotor Savonius, gera uma energia 
elétrica alternada que é convertida em corrente continua de 15V no próprio 
alternador retificador,devido o conjunto incorporado ao mesmo. 
Essa energia vai para os contatos de força de um relé, que faz o 
chaveamento do alternador para o circuito de controlador e as cargas. 
A proteção do circuito é feita por um fusível e um regulador de tensão, que 
mantém a alimentação do circuito em uma tensão constante de 8V. 
 - 59 - 
 
Os amplificadores comparam a tensão de saída do alternador com a dos 
potenciômetros, que são ajustados para os níveis máximo e mínimo em que o 
alternador deve voltar a operar e ser retirado respectivamente. O circuito lógico é 
composto de portas lógicas AND e NOU, sendo responsável por permitir que o 
sistema trabalhe com uma faixa de tolerância, ou seja, evita que pequenas variações 
de tensão façam o relé trepidar. O chaveamento é feito por um relé que por sua vez 
é controlado por transistores ligados a saída do circuito lógico. 
 
 
Figura 26- Simulação de modulação do circuito controlador de carga em protoboard. 
 
A simulação do circuito foi feito no protoboard com sucesso, figura 26, porém 
inicialmente foi simulado no software Multisim para verificar o comportamento do 
mesmo diante de uma variação de tensão no gerador. 
Na figura 27, o circuito em destaque é composto de uma fonte de 16V de 
corrente continua e um sistema de regulagem para representar o gerador e 
variações de tensão. Foi simulado na primeira etapa o sistema com o alternador 
operando com tensão máxima, então vemos que a tensão no ponto de referência 
(VR) entre os resistores de 3K3 é marcada pelo voltímetro XMM2 que marca 6,435V. 
As tensões de ajuste dos amplificadores A e B são XMM3=5,125V e 
XMM4=6,406V respectivamente, seu funcionamento é representado da seguinte 
forma: 
VA > VR → VA’ = 0 
VA < VR → VA’ = 1 
 - 60 - 
 
VB > VR → VB’ = 1 
VB < VR → VB’ = 0 
 
Já o circuito lógico é dado pela tabela 06 onde as saídas marcadas com “-” 
representa que não há mudança de nível lógico referente à respectiva entrada. 
 
VA' VB' Q #Q
0 0 - -
0 1 1 0
1 0 0 1
1 1 - -
 
Tabela 03- Lógica do circuito da placa controladora 
 
Ainda na figura 28, pode-se ver que no osciloscópio digital está mostrando as 
saídas dos amplificadores A e B, onde o B foi rebatido com sinal negativo para uma 
visualização mais fácil. 
Então para VA’ = 0 e VB’ =1 resulta em Q=1 e #Q=0. Com #Q=0 o contato NF 
do relé B permite que o alternador alimente as cargas e carregue a bateria. 
 
 
Figura 27- Tela 01 do Multisim. 
 
Na figura 28,pode ser visto que a medida que o alternador sofre uma queda 
de tensão, VR torna-se menor que VB fazendo assim VB’ alterar seu estado para 1. 
 - 61 - 
 
Como vimos na Tabela 06- Lógica do circuito, quando quando os valores de VA’ e 
VB’ são iguais, o circuito lógico não permite que ocorra variação nas saidas Q e #Q. 
 
 
Figura 28- Tela 02 do Multisim. 
 
Pela figura 29, quando a tensão do alternador cai abaixo de 10V o VR torna-
se menor que VA, logo VA’ assume o valor 0 e o circuito lógico altera as saidas para 
Q=0 e #Q=1. Com esse processo o relé B é acionado retirando assim o alternador 
do circuito, porém este continua funcionando atraves da bateria que por sua vez 
também alimenta a carga. 
 
 
Figura 29- Tela 03 do Multisim. 
 - 62 - 
 
Na figura 30, pode se visto que se existir pequenas variações no alternador, 
ele não será inserido no circuito para evitar que os relés não entrem no estado de 
tripidação, pois como já vimos para VA’ e VB’ iguais não há variação na saida. 
 
 
Figura 30- Tela 04 do Multisim. 
 
 
Na figura 31 , é simulando que o alternador esteja voltando a uma rotação 
ideal para trabalho, ovalor de VR aumentará e assim que ele for maior que VB, o 
circuito lógico desliga a saida #Q e aciona Q. 
Ao retornar o relé B a seu estado normal o gerador é inserido novamente no 
circuito, mas ao fazer isso o gerador sofre uma ligeira queda de tensão pois agora 
está alimentando uma carga. 
Quando a tensão diminui em um curto espaço de tempo, o VR volta a ser 
menor que VB. Podemos ver essa variação atravez do ociloscópio onde o T1(Linha 
vertical Azul) e T2(Linha vertical Amarela) registram a saída VB’ nos momentos em 
que VR se torna maior que VB, e quando o gerador é conectado respectivamente. 
 
 - 63 - 
 
 
Figura 31- Tela 05 do Multisim. 
 
 
Na figura 32, pode ser visto que quando o alternador está funcionando com 
sua rotação de trabalho, o circuito comporta-se como no inicio da simulação. 
 
 
Figura 32- Tela 06 do Multisim. 
 
 
 
 
 
 - 64 - 
 
 Banco de Baterias 
 
A bateria eletroquímica, mostrada na Figura 33 é um dispositivo baseado em 
células de eletrólise para o armazenamento de energia elétrica sob a forma de 
energia química. 
 
 
Figura 33- Bateria Eletroquímica. 
 
São os tipos mais comuns de baterias secundárias ou recarregáveis. São 
formados por uma série de células individuais interligadas, cujo número depende da 
tensão que se deseja obter. A célula elementar constitui-se de dois eletrodos à base 
de chumbo, imersos num eletrólito constituído por uma solução de ácido sulfúrico em 
água. O eletrodo positivo contém óxido de chumbo PbO2 e o eletrodo negativo 
contém chumbo em forma esponjosa. Se entre o ânodo e o cátodo for inserida uma 
carga, por meio dela irá fluir uma corrente elétrica no sistema. 
 
 
 
 
 - 65 - 
 
 Caixa Multiplicadora 
 
Devido à necessidade de se aumentar a velocidade de rotação do eixo do 
alternador foi definida a seguinte relação de transmissão conforme a figura 34: 
 
Figura 34- Caixa Multiplicador projeto inicial. [12] 
 
Cálculo das Engrenagens de Dentes Retos: 
Motora ( Z1 e Z3) Movida (Z2 e Z4) 
Z 98 dentes Z 25 dentes 
Módulo= 2 
Diâmetro Primitivo 
DP= m * Z 
196,0 mm 
Diâmetro Primitivo 
DP= m * Z 
50,0 mm 
Diâmetro Interno 
Di= m *(Z+2) 
191,3 mm 
Diâmetro Interno 
Di= m *(Z+2) 
45,3 mm 
Diâmetro Externo 
De= m * (Z-2,34) 
200,0 mm 
Diâmetro Externo 
De= m * (Z-2,34) 
54,0 mm 
Passo = m * 3,14 = 6,25 mm 
Ângulo de Pressão = 20° 
I(entre centros) = 123,0 mm 
 
Tabela 04- Relação entre as Engrenagens. 
 - 66 - 
 
 
A rotação do eixo do Alternador sai pela fórmula: 
 








4
3*
2
1*
Z
Z
Z
Znrotor
n (Eq.14) 
 
Substituindo-se pelos valores na equação 14, tem-se: 
 
 
 rpmnn 4610
25
98*
25
98*330







 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 - 67 - 
 
5. RESULTADOS E CONSIDERAÇÕES SOBRE FUTUROS ESTUDOS 
 
Conforme apresentado no protótipo da figura 35. Foi observado problemas 
técnicos de ordem mecânica. 
 
 
Figura 35- Pré-Montagem do protótipo 
 
As dimensões reduzidas concebidas para o protótipo. A força gerada para o 
giro do conjunto é insuficiente para conseguir a excitação do alternador devido às 
dimensões reduzidas. 
Sendo necessário de se conseguir um giro superior a 2000 rpm para que o 
alternador comece a gerar uma Tensão suficiente. 
Conforme citado no capitulo 2.8 Rotores, os rotores do tipo Savonius é que 
eles não possuem alto rendimento e sua partida se torna lenta, sendo necessária 
uma força maior para que o mesmo consiga sair da inércia. 
Foram desenvolvidas algumas alterações para minimizar o peso das peças 
retrabalhando-as, até mesmo uma eliminação do número de engrenagens para que 
se diminuíssem as perdas por atrito. 
O que não foi suficiente para que o conjunto girasse. 
O conjunto em vazio obteve uma rotação entre 300~330 rpm,conforme 
apresentado na figura 36. 
 - 68 - 
 
O cálculo a rotação encontrado é de 564 rpm. Sendo observado que desvio 
do teórico é compatível do real medido. 
 
 
Figura 36- medição da Rotação. 
 
 Conforme observado o alternador necessita de uma maior rotação, 
neste intuito foi modificado a relação de engrenagens para que a rotação 
atingisse o valor de 4500rpm no eixo do alternador, conforme foi demonstrado 
na equação 14 do capitulo 4. 
 
 
Figura 37- Esquema do Equacionamento. 
Conforme montagem conforme apresentada na figura 35- Pré-montagem o 
torque se torna muito abaixo do torque necessário para o giro do conjunto. 
 - 69 - 
 
Essa situação pode ser verificada no equacionamento a seguir, conforme 
Figura 37- Esquema de equacionamento: 
 
Fr = Fa * I (Eq.15) 
Onde: 
Fr- Força do rotor; 
Fa- Força do alternador; 
I – Relação das engrenagens; 
 
Portanto: 
 
Mtr=Fr * Rr (Eq.16) 
Onde: 
Mtr – Torque do Rotor; 
Fr- Força do rotor; 
RR – Relação da engrenagem do rotor; 
 
Então: 
 
Mta=(Fa * Ra ) * I (Eq.17) 
Onde: 
Mta – Torque do Alternador; 
Fa- Força do alternador; 
RR – Relação da engrenagem do Alternador; 
 
Substituindo as equações (16) e (17) em (15) temos: 
 
 
I
Ra
Mta
Rr
Mtr
*






 (Eq.18) 
 
Substituindo por valores da Relação de Transmissão na equação 18, temos: 
 













98
28
*
98
25
*MtrMta
 
 - 70 - 
 
Portanto: 
065,0*MtrMta 
 
 
Entre as soluções analisadas para corrigir o problema, pode-se utilizar o 
conjunto de engrenagens tipo planetário, conforme a figura 38. 
Porém o custo e a dificuldade de confeccionar as peças inviabilizariam o 
projeto. 
 
 
 Figura 38 – Engrenagens Planetárias. [Fonte: Portal Energias<www.portal-energia.com>] 
 
Outro Método muito utilizado em execução de aero- geradores de fabricação 
caseira são dínamos com imãs permanentes e bobinas. Sendo que este 
equipamento apresenta sua maior dificuldade no balanceamento eletromagnético do 
conjunto. 
Existem várias formas de se montar este dispositivo, sendo neste projeto 
utilizado dínamo de bicicleta padrão (12V-6W). Devido aos testes realizados e a 
relação com máquinas síncronas de pequeno porte que proporcionam uma relação 
de torque e rotação possível em função de nossa montagem. 
A forma de montagem seguirá a configuração do protótipo escolhido e é 
apresentada na figura 39, que demonstra o acoplamento do dínamo com o rotor. 
 
 - 71 - 
 
 
Figura 39- Esquema Adaptação do Dínamo. 
 
Após ensaios em laboratório foi observado que o dínamo de bicicleta padrão 
consegue gerar uma tensão de 5V a uma rotação de 1420 rpm. 
Para fins de observação técnica, foram realizadas leituras de RPM do 
conjunto do rotor em vazio com as engrenagens e com o dínamo, conforme 
apresentado na figura 40, a medição rpm do teste. 
 
 
Figura 40- Medição do rpm do teste. 
 - 72 - 
 
Conforme cálculos teóricos, poderemos obter uma tensão em torno de 2 V, 
porém após medição a potência observada no dimensional do conjunto apresentou-
se muito baixa. 
Neste intuito foram deixadas de lado as questões matemáticas neste 
momento e analisado a eficácia do conjunto sem nos preocuparmos com a potência 
final obtida no protótipo.