Criar fontes alternativas de produção de energia, que não dependam principalmente do consumo de combustíveis fósseis, é o desafio do século XXI. Os sistemas de ventilação natural são um exemplo de técnicas construtivas que contribuem para o conforto ambiental de uma edificação, dispensando o consumo de energia para o seu funcionamento. Em ambientes industriais, muitas vezes, estes sistemas de ventilação tornam-se a única alternativa economicamente viável. Para um sistema de ventilação natural funcionar eficientemente, é necessário conhecer os diversos fatores que o influenciam. Dentre eles, o adequado dimensionamento das aberturas da edificação, a correta estimativa para os cálculos de vazão, para a renovação do ar, vinculada ao tipo de uso dos ambientes e, principalmente, os efeitos aerodinâmicos aos quais a edificação está submetida. A ação do vento é outro fator preponderante para que um sistema de ventilação natural cumpra com sua função em um edifício. Com isso, torna-se igualmente importante conhecer a influência que o entorno imediato pode exercer em relação ao escoamento do vento. O objetivo deste trabalho foi, portanto, analisar estes fatores, assim como determinar os efeitos de interferência aerodinâmica da vizinhança na eficiência dos sistemas de ventilação natural, aplicando estes conhecimentos em um estudo de caso de um pavilhão industrial. Para tal, procedeu-se uma análise teórica, com base na literatura existente e em normas vigentes, e uma análise experimental, através de modelos reduzidos, os quais foram ensaiados no túnel de vento Prof. Joaquim Blessmann, do Laboratório de Aerodinâmica das Construções – LAC, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. A análise experimental mostrou que a proximidade das construções vizinhas gera desempenhos diversos na vazão das aberturas do pavilhão em estudo, e variam conforme a orientação da fachada em relação ao ângulo de incidência do vento e a distância da vizinhança. Os efeitos da interferência são evidenciados em estruturas localizadas a uma distância menor que 10 vezes a dimensão da estrutura normal à ação do vento. / The creation of alternative energy sources, which do not depend on the consumption of fossil fuels, is the challenge of the XXI century. The natural ventilation systems are an example of construction techniques that contribute to the environmental comfort of a building. These ventilation systems often become the only viable alternative in industrial environments. The correct operation of a natural ventilation system depends of various factors. The appropriate sizing of the openings of the building and the correct estimate for the flow calculations are some of them. The action of the wind is another factor that interferes the working of the natural ventilation system in a building. Thus, it is also important to know the influence that the next surroundings can cause in the wind flow. The goal of this work was analyze these factors and determine the inference effects caused by the next buildings in the natural ventilation systems. This study includes a case study of an industrial building, a theoretical analysis based on existing literature and current regulations and experimental analysis using a reduced model. The reduced model was tested in the Prof. Joaquim Blessmann wind tunnel, in the Laboratório de Aerodinâmica das Construções – LAC, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul/Brasil. The experimental analysis showed that the distance from neighboring buildings to industrial building in study generates different results and its vary according to the orientation of the building facade to the angle of wind incidence.

Criar fontes alternativas de produção de energia, que não dependam principalmente do consumo de combustíveis fósseis, é o desafio do século XXI. Os sistemas de ventilação natural são um exemplo de técnicas construtivas que contribuem para o conforto ambiental de uma edificação, dispensando o consumo de energia para o seu funcionamento. Em ambientes industriais, muitas vezes, estes sistemas de ventilação tornam-se a única alternativa economicamente viável. Para um sistema de ventilação natural funcionar eficientemente, é necessário conhecer os diversos fatores que o influenciam. Dentre eles, o adequado dimensionamento das aberturas da edificação, a correta estimativa para os cálculos de vazão, para a renovação do ar, vinculada ao tipo de uso dos ambientes e, principalmente, os efeitos aerodinâmicos aos quais a edificação está submetida. A ação do vento é outro fator preponderante para que um sistema de ventilação natural cumpra com sua função em um edifício. Com isso, torna-se igualmente importante conhecer a influência que o entorno imediato pode exercer em relação ao escoamento do vento. O objetivo deste trabalho foi, portanto, analisar estes fatores, assim como determinar os efeitos de interferência aerodinâmica da vizinhança na eficiência dos sistemas de ventilação natural, aplicando estes conhecimentos em um estudo de caso de um pavilhão industrial. Para tal, procedeu-se uma análise teórica, com base na literatura existente e em normas vigentes, e uma análise experimental, através de modelos reduzidos, os quais foram ensaiados no túnel de vento Prof. Joaquim Blessmann, do Laboratório de Aerodinâmica das Construções – LAC, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. A análise experimental mostrou que a proximidade das construções vizinhas gera desempenhos diversos na vazão das aberturas do pavilhão em estudo, e variam conforme a orientação da fachada em relação ao ângulo de incidência do vento e a distância da vizinhança. Os efeitos da interferência são evidenciados em estruturas localizadas a uma distância menor que 10 vezes a dimensão da estrutura normal à ação do vento. / The creation of alternative energy sources, which do not depend on the consumption of fossil fuels, is the challenge of the XXI century. The natural ventilation systems are an example of construction techniques that contribute to the environmental comfort of a building. These ventilation systems often become the only viable alternative in industrial environments. The correct operation of a natural ventilation system depends of various factors. The appropriate sizing of the openings of the building and the correct estimate for the flow calculations are some of them. The action of the wind is another factor that interferes the working of the natural ventilation system in a building. Thus, it is also important to know the influence that the next surroundings can cause in the wind flow. The goal of this work was analyze these factors and determine the inference effects caused by the next buildings in the natural ventilation systems. This study includes a case study of an industrial building, a theoretical analysis based on existing literature and current regulations and experimental analysis using a reduced model. The reduced model was tested in the Prof. Joaquim Blessmann wind tunnel, in the Laboratório de Aerodinâmica das Construções – LAC, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul/Brasil. The experimental analysis showed that the distance from neighboring buildings to industrial building in study generates different results and its vary according to the orientation of the building facade to the angle of wind incidence.

Criar fontes alternativas de produção de energia, que não dependam principalmente do consumo de combustíveis fósseis, é o desafio do século XXI. Os sistemas de ventilação natural são um exemplo de técnicas construtivas que contribuem para o conforto ambiental de uma edificação, dispensando o consumo de energia para o seu funcionamento. Em ambientes industriais, muitas vezes, estes sistemas de ventilação tornam-se a única alternativa economicamente viável. Para um sistema de ventilação natural funcionar eficientemente, é necessário conhecer os diversos fatores que o influenciam. Dentre eles, o adequado dimensionamento das aberturas da edificação, a correta estimativa para os cálculos de vazão, para a renovação do ar, vinculada ao tipo de uso dos ambientes e, principalmente, os efeitos aerodinâmicos aos quais a edificação está submetida. A ação do vento é outro fator preponderante para que um sistema de ventilação natural cumpra com sua função em um edifício. Com isso, torna-se igualmente importante conhecer a influência que o entorno imediato pode exercer em relação ao escoamento do vento. O objetivo deste trabalho foi, portanto, analisar estes fatores, assim como determinar os efeitos de interferência aerodinâmica da vizinhança na eficiência dos sistemas de ventilação natural, aplicando estes conhecimentos em um estudo de caso de um pavilhão industrial. Para tal, procedeu-se uma análise teórica, com base na literatura existente e em normas vigentes, e uma análise experimental, através de modelos reduzidos, os quais foram ensaiados no túnel de vento Prof. Joaquim Blessmann, do Laboratório de Aerodinâmica das Construções – LAC, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. A análise experimental mostrou que a proximidade das construções vizinhas gera desempenhos diversos na vazão das aberturas do pavilhão em estudo, e variam conforme a orientação da fachada em relação ao ângulo de incidência do vento e a distância da vizinhança. Os efeitos da interferência são evidenciados em estruturas localizadas a uma distância menor que 10 vezes a dimensão da estrutura normal à ação do vento. / The creation of alternative energy sources, which do not depend on the consumption of fossil fuels, is the challenge of the XXI century. The natural ventilation systems are an example of construction techniques that contribute to the environmental comfort of a building. These ventilation systems often become the only viable alternative in industrial environments. The correct operation of a natural ventilation system depends of various factors. The appropriate sizing of the openings of the building and the correct estimate for the flow calculations are some of them. The action of the wind is another factor that interferes the working of the natural ventilation system in a building. Thus, it is also important to know the influence that the next surroundings can cause in the wind flow. The goal of this work was analyze these factors and determine the inference effects caused by the next buildings in the natural ventilation systems. This study includes a case study of an industrial building, a theoretical analysis based on existing literature and current regulations and experimental analysis using a reduced model. The reduced model was tested in the Prof. Joaquim Blessmann wind tunnel, in the Laboratório de Aerodinâmica das Construções – LAC, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul/Brasil. The experimental analysis showed that the distance from neighboring buildings to industrial building in study generates different results and its vary according to the orientation of the building facade to the angle of wind incidence.

This work deals with an unconventional wind energy conversion system, in which the wind turbine has rotating cylinders rather than traditional blades. These cylinders can be driven by a brushless DC motor. The turbine operates on the physical principle called Magnus Effect. It presents the mathematical modeling of Magnus turbine and based on this modeling were carried out simulations in PSIM® software. It was implemented and was tested MPPT algorithms type HCC (Hill Climbing Control) for DC brushless motor control for operating the cylinders and hence the power generated by the Magnus turbine. Prototypes of Magnus effect wind system (turbine, generator PMSG, AC / DC converter, DC / DC converter) were built to perform wind tunnel experiments comparing the experimental results with simulated results. We sought to optimize the extraction of wind energy through concepts and innovative solutions in the construction of the turbine, brushless DC servo for rotating cylinders, implementing MPPT algorithms to control the rotation of the cylinder and the static converter. Three turbine concepts are presented and three prototypes were built. Loose cylinders were tested in the wind tunnel and it was measured the lift and drag forces. The "Prototype 3" is 3 m in diameter with two cylinders of 150 mm diameter showed the best experimental results, but still generated mechanical power did not provide an effective net power. / O presente trabalho trata de um sistema eólico não convencional, cuja turbina eólica possui cilindros girantes no lugar das pás tradicionais. Estes cilindros podem ser acionados por um motor brushless CC (sem escovas). O princípio físico de funcionamento desta turbina baseia-se no que se denomina de “Efeito Magnus”. Apresenta-se a modelagem matemática da turbina Magnus e com base nesta modelagem realizam-se simulações no software PSIM®. Programa-se e testa-se algoritmos de rastreamento da máxima potência líquida MPPT (Maximum Power Point Tracking), do tipo HCC (Hill Climbing Control) no controle do motor brushless CC de acionamento dos cilindros e, consequentemente, da potência gerada pela turbina Magnus. Protótipos de sistema eólico de efeito Magnus (turbina, gerador PMSG, conversores CA/CC, CC/CC) foram construídos para realizar experimentos em túnel de vento, possibilitando comparações dos resultados experimentais com os resultados simulados. Busca-se otimizar a extração da energia dos ventos, através de concepções e soluções inovadoras na construção da turbina, servo acionamento CC brushless para os cilindros girantes, implementação de algoritmos MPPT no controle da rotação dos cilindros e do conversor estático. Três concepções da turbina Magnus são apresentadas e três protótipos construídos. Ensaios de cilindros girantes avulsos com variações nos diâmetros e nas espirais sobrepostas são realizados em túnel de vento com colméias e medem-se as forças de sustentação e de arrasto. O “Protótipo 3” de 3 m de diâmetro com dois cilindros lisos de 150 mm de diâmetro apresentou os melhores resultados experimentais, mas ainda a potência mecânica gerada não proporcionou uma potência líquida efetiva.