#02 - Turbinas Savonius - Série Aerogeradores

As TURBINAS EÓLICAS de modelo SAVONIUS são um tipo de turbina eólica de eixo vertical (VAWT), foi inventada pelo arquiteto e engenheiro finlandês Sigurd Johannes Savonius em 1922/1924. os europeus já tinham experimentado lâminas curvas em turbinas eólicas verticais por muitas décadas antes disso. A primeira menção é do bispo italiano Fausto Veranzio, que também era engenheiro. Ele escreveu em 1616 seu livro “Machinae Novae” sobre várias turbinas eólicas de eixo vertical com lâminas curvas ou em forma de ‘V’.

O Rotor de Savonius baseia-se no princípio do acionamento diferencial com os esforços exercidos pelo vento em cada uma das faces de um corpo oco com intensidades diferentes, resultando um binário responsável pelo movimento rotativo do conjunto. Usada para converter a força do vento em torque em um eixo rotativo. 

Assim a turbina normalmente é formada por uma série de aerofólios, geralmente montados verticalmente em um eixo ou estrutura rotativa, ou estacionados no solo ou amarrados em sistemas aerotransportados. 

A força predominante neste tipo de geradores é a força de arrasto do ar, ou seja, as turbinas giram predominantemente pela pressão do ar sobre as pás. É um dos rotores mais simples, e sua maior eficiência pode chegar a 20%. 

As turbinas Savonius são geralmente mais baratas e começam a girar a uma velocidade mais baixa em relação a outros tipos de turbinas eólicas, porém é o tipo de turbina eólica menos eficiente tomando em consideração a área de captação de energia e a produção anual da mesma.

Nenhum de seus exemplos ou outros anteriores atingiu o estado de desenvolvimento feito por Savonius. Em sua biografia finlandesa há menção de sua intenção de desenvolver um tipo de turbina similar ao tipo de Flettner. Que irei abordar em um próximo vídeo.


Operação

A turbina Savonius é uma das turbinas mais simples. Aerodinamicamente, é um dispositivo do tipo arrasto, consistindo em duas ou três pás “conchas/colheres”. Olhando de cima para a máquina do rotor, percebemos o formato de duas colheres criando uma forma de um "S" na seção transversal. 

Por causa da curvatura, as pás experimentam menos arrasto quando se movem contra o vento do que quando se movem com o vento. O arrasto diferencial faz com que a turbina Savonius gire. Por serem dispositivos do tipo arrasto, as turbinas da Savonius extraem muito menos energia do vento do que outras turbinas de tipos similares. Grande parte da área varrida de um rotor de Savonius pode estar perto do solo, se tiver uma pequena montagem sem um poste estendido, tornando a extração de energia global menos eficaz devido às velocidades de vento mais baixas encontradas em alturas mais baixas.

A potência e velocidade de rotação é retirada de acordo com a lei de Betz, dada pela equação: Por exemplo, um rotor Savonius do tipo barril com h = 1 m e r = 0,5 m sob um vento de v = 10 m / s, gerará uma potência máxima de 180 W e uma velocidade angular de 20 rad / s (190 revoluções por minuto).


Resumo

As turbinas da Savonius são usadas sempre que o custo ou a confiabilidade é muito mais importante que a eficiência. A maioria dos anemômetros são turbinas Savonius por este motivo, já que a eficiência é irrelevante para a aplicação da medição da velocidade do vento. Turbinas Savonius muito maiores têm sido usadas para gerar energia elétrica em boias de águas profundas, que precisam de pequenas quantidades de energia e recebem pouca manutenção. 

O projeto é simplificado porque, ao contrário das turbinas eólicas de eixo horizontal (HAWTs), nenhum mecanismo de indicação é necessário para permitir a mudança da direção do vento e a turbina é de partida automática. A Savonius e outras máquinas de eixo vertical são boas para bombear água e outras aplicações de alto torque, baixas rotações e normalmente não são conectadas a redes de energia elétrica. 

A aplicação mais onipresente do aerogerador Savonius é o Ventilador Flettner, que é comumente visto nos telhados de vans e ônibus e é usado como um dispositivo de resfriamento. O ventilador foi desenvolvido pelo engenheiro aeronáutico alemão Anton Flettner na década de 1920. Ele usa a turbina eólica Savonius para acionar um exaustor. As aberturas ainda são fabricadas no Reino Unido pela Flettner Ventilator Limited.

As pequenas turbinas eólicas da Savonius são às vezes vistas como sinais de propaganda onde a rotação ajuda a chamar a atenção para o item anunciado. Eles às vezes apresentam uma animação simples de dois quadros.

VÍDEO: https://youtu.be/S2S5bs35Mx8



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