Desenvolvimento de uma plataforma para testes de rotores de turbinas eólicas de eixo vertical em escala

Abstract

O presente trabalho propõe o desenvolvimento de uma plataforma para testes de rotores de turbinas eólicas de eixo vertical em escala, visando contribuir para pesquisas e atividades práticas no IFES - Campus Aracruz. A estrutura da bancada de ensaios foi desenvolvida utilizando perfis de alumínio e montagem parafusada, garantindo resistência e leveza. O dimensionamento foi realizado com o auxílio do software Autodesk Inventor®, permitindo a integração virtual dos componentes. A placa Arduino® UNO foi utilizada para a aquisição de dados nos experimentos. Para simular a operação da bancada e permitir a calibração e testes dos sensores, foi utilizado um motor elétrico modelo CCM5D de corrente contínua, com velocidade regulável por controle PWM e alimentado por uma fonte de tensão chaveada. Durante cada ensaio, os sensores registraram dados a cada volta do eixo no sistema montado na bancada. Alguns ensaios apresentaram instabilidade, o que levou à realização de registros mais longos para permitir uma análise mais precisa. Os valores obtidos pelo sensor para as faixas de velocidades de rotação foram satisfatórios, com uma oscilação máxima de cerca de 1%. Isso indica que o sensor teve um desempenho consistente e preciso ao capturar as variações de rotação, fornecendo medições confiáveis. A calibração dos módulos de medição dos torques estático e dinâmico foi realizada por meio da calibração das células de carga. Para ambas as células, o fator de calibração foi determinado utilizando uma massa conhecida de 425 g, seguida de seis testes para cada célula. Os resultados foram considerados satisfatórios, mantendo-se próximos aos valores de referência em toda a faixa de testes, com uma oscilação de 1 a 2 gramas. No desenvolvimento da curva de perda de potência nos mancais observou-se um comportamento distinto em relação à literatura estudada. Neste foi necessário realizar plotagens diversas para fazer o comparativo de dispersão e linearidade dos resultados e encontrar a curva mais adequada. O resultado foi alcançado, mas concluiu-se desejável adotar maneira alternativa mais prática ou emprego de motor com curva de potência já conhecida.