Concepção e desing de pás eólicas com materiais poliméricos em impressora 3D

Abstract

A sociedade vem intensificando o foco na preservação ambiental ao longo dos anos devido ao cenário crítico atual do aquecimento global por emissões dos gases de efeito estufa. Uma das soluções adotadas é utilizar energias renováveis, sendo a eólica uma das principais. Seu funcionamento principal é por meio de aeromotores, onde permite a captação da energia do vento. Com base nisso, essa dissertação visa trazer a proposta de projetar e fabricar pás eólicas por meio da impressão 3D. Os materiais poliméricos utilizados foram o ABS, PETG, PLA e Tritan. Os modelos projetados foram de formato reta, curvada e ponta curva para o Tritan e formato reta para os demais materiais. Após a impressão, estas pás eólicas foram submetidas a testes de desempenho utilizando um aerogerador acoplado de um alternador constituído por uma turbina tripá, disponível no Centro de Energias Renováveis da UNESP, campus de Guaratinguetá. Os conjuntos das pás eólicas foram submetidas a experimentos nos quais foram variados o material de construção, o formato e o ângulo de ataque em função da velocidade linear do vento gerado por um túnel de vento. Os dados obtidos foram comparados para determinar quais as melhores combinações de material, formato e ângulo de ataque. Após a realização da pesquisa, concluiu-se que os conjunto das pás impressas podem ser aplicados nas condições de baixa, média e altas velocidades do vento, pois além de apresentar bom desempenho das rotações, eles possuem as melhores propriedades mecânicas, como resistência e melhor desempenho no processo de impressão 3D em todos os formatos de pás em comparação com os outros materiais estudados.

Society has intensified its focus on environmental preservation over the years due to the current critical scenario of global warming due to greenhouse gas emissions. One of the solutionsadopted is to use renewable energy, wind power being one of the main ones. Its main operationis through aeromotors, which allow the capture of wind energy. Based on this, this dissertationaims to bring the proposal of designing and manufacturing wind blades through 3D printing. The polymeric materials used were ABS, PETG, PLA and Tritan. The models designed were straight, curved and curved for Tritan and straight for the other materials. After printing, these wind blades were subjected to performance tests using a wind turbine coupled to an alternator consisting of a tripod turbine, available at the UNESP Renewable Energy Center, Guaratinguetá campus. The wind blade sets were subjected to experiments in which the construction material, shape and angle of attack were varied depending on the linear wind speed generated by a wind tunnel. The data obtained was compared to determine the best combinations of material, shape and angle of attack. After carrying out the research, it was concluded that the printed blade sets can be applied in conditions of low, medium and high wind speeds, as in addition to presenting good rotational performance, they have the best mechanical properties, such as resistance and better performance in the 3D printing process in all blade shapes compared to the other materials studied.