Desempenho aerodinâmico de perfis NACA de quatro dígitos em aerogeradores de pequeno porte para a agricultura familiar / Aerodynamic performance of NACA four-digit profiles in small-scale wind turbines for small farms

RESUMO

No Brasil existem muitos locais que não são têm acesso a energia elétrica, principalmente em áreas rurais de agricultura familiar. Isto tem acentuado a importância da utilização de fontes de energia renováveis, como a energia eólica. Este trabalho consistiu no projeto, construção e teste de campo de duas pequenas turbinas eólicas de três pás, utilizando dois perfis aerodinâmicos diferentes. O objetivo foi comparar a influência destes perfis no desempenho aerodinâmico das turbinas. Com a Teoria do Momento do Elemento de Pá (BEM), duas turbinas eólicas de pequeno porte foram projetadas e construídas, tento como diferencial os perfis aerodinâmicos utilizados em sua seção NACA 0012 (simétrico) e 4412 (cambado). Os resultados obtidos em campo, depois de analisados através de métodos estatísticos apropriados, demonstraram que os desempenhos das turbinas são similares em faixas de rotação próximas à de projeto (?=5). No entanto, em rotações abaixo e acima do projetado o perfil NACA 4412 tem desempenho superior.

ABSTRACT

In Brazil, there are many places that do not have access to electric energy, mainly in rural areas with small farms. This situation has accentuated the importance of renewable energy sources, such as wind energy. This work consisted of the design, construction and field testing of two small three-bladed wind turbines with two different aerodynamic profiles. The aim of the study was to compare the profile influence on the turbine aerodynamic performance. Using the blade element momentum (BEM) theory, two wind turbines were designed and built with different cross-section aerodynamic profiles (NACA 0012 (symmetric) and 4412 (chambered)). Following statistical analysis, the results of the field tests demonstrated that the performances of the turbines are similar when the rotational speed is near the designed value (?=5). However, when the rotational speed is under or above the designed value, the NACA 4412 profile yields superior performance.