Esta dissertaÃÃo de mestrado apresenta um sistema para bombeamento de Ãgua utilizando um gerador eÃlico autÃnomo de pequeno porte, instalado em frente ao aÃude do Campus da UFC. A potÃncia do gerador à de 1 kW e o mesmo utiliza a tecnologia de Ãmà permanente garantindo vantagens como: menores perdas no rotor, menor aquecimento e o alcance de maiores rendimentos. AlÃm do gerador eÃlico, o sistema à composto por um conjunto motor-bomba centrÃfuga de 0,5 cv de potÃncia, um medidor de vazÃo, um medidor de pressÃo, um analisador de energia que registra valores de grandezas elÃtricas (corrente, tensÃo, potÃncia), um datalogger para coleta de dados e um anemÃmetro de conchas para mediÃÃo de vento. O projeto consiste em determinar o rendimento deste sistema para as condiÃÃes de vento do local da instalaÃÃo, a partir de dados coletados durante os meses de maio e julho de 2008. Os resultados demonstram que em apenas cerca de 10,97% do total de dias referentes ao mÃs de maio e cerca de 54,57% do total de dias do mÃs de julho, o conjunto motor-bomba foi acionado pelo gerador eÃlico e que os rendimentos globais variam entre 0,41 e 0,74%. Observando os valores de vazÃo encontrados, quando comparados com a curva caracterÃstica da bomba utilizada, percebe-se uma sub-utilizaÃÃo da mesma, principalmente no mÃs de maio. / This work presents a system for water pumping using an independent small wind generator, installed in the UFCÂs Campus. The generatorâs power is 1 kW and uses a permanent magnet technology providing advantages such as: lower losses in the rotor, lower heating and achieving higher yields. Besides the wind generator, the system consists of centrifugal pump-motor assembly 0,5 cv of power, a flow meter, a pressure meter, an energy analyzer that records the electrical data (current, voltage, power), a datalogger for data collection and a shell anemometer for measuring of wind speed. The project consists in determining the performance of this system for the local wind conditions, from data collected during the months of May and July 2008. The results show that in only about 10,97% of total days for the month of May and about 54,57% of the total days of July, the pump-motor was triggered by the wind generator and the global yields ranging between 0,41 to 0,74%. Observing the flow values found when compared with the characteristic curve of the pump used, there is a perceived under-utilization of the same, especially in May.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / No presente trabalho foi realizada a investigaÃÃo numÃrica e experimental do desempenho aerodinÃmico de dois aerogeradores tripà de pequeno porte com 3 m de diÃmetro. Os perfis aerodinÃmicos utilizados, NACA 0012 (simÃtrico) e NACA 4412 (cambado), foram projetados para aplicaÃÃes em baixas velocidades, como à o caso de turbinas eÃlicas de eixo horizontal. Os aerogeradores foram construÃdos e testados no LaboratÃrio de Energia Solar e GÃs Natural - UFC. Isto permitiu a determinaÃÃo das curvas de desempenho dos mesmos, possibilitando a comparaÃÃo posterior com os resultados da anÃlise numÃrica. A fim de calibrar o modelo de turbulÃncia k-ω SST para aplicaÃÃo em turbinas eÃlicas de pequeno porte, foram realizadas simulaÃÃes numÃricas utilizando o pacote de CFD OpenFOAM, versÃo 1.7.1. Os resultados numÃricos e experimentais foram comparados, de tal forma que, a partir da variaÃÃo de parÃmetros como intensidade de turbulÃncia, comprimento caracterÃstico turbulento e β* (constante de calibraÃÃo do modelo), pode-se concluir que os resultados numÃricos foram pouco sensÃveis aos dois primeiros parÃmetros, enquanto a variaÃÃo de β* impactou de forma significativa os resultados numÃricos. A mudanÃa do aerofÃlio nÃo alterou o valor de β* que melhor ajustou o resultado. Isto, alÃm do sucesso do processo de calibraÃÃo, indica que a cambagem nÃo influenciou na calibraÃÃo do modelo de turbulÃncia, o que à muito positivo, pois permite uma avaliaÃÃo de cenÃrios diferentes, tal como pÃs projetadas com outros perfis aerodinÃmicos. / In this work it was performed a numerical and experimental investigation of the aerodynamic performance of two small three-bladed wind turbines with diameter of 3m. The airfoils used, NACA 0012 (symmetrical) e NACA 4412 (unsymmetrical), were designed for low speed applications, such as the horizontal axis wind turbines. The wind turbines were built and tested at the Solar Energy and Natural Gas Laboratory âUFC. This allowed the attainment of the performance curves, enabling the comparison between the results of the numerical analysis. In order to calibrate the turbulence model k-ω SST to applications in small wind turbines, it was performed numerical simulations using the open source package for CFD solutions OpenFOAM, version 1.7.1. The numerical and experimental results were compared, in a way that, from the variation of parameters such as turbulence intensity, characteristic length and β* (calibration constant), it can be concluded that the numerical results were little sensitive to the first two parameters, while the variation of β* impacted significantly the numerical results. The change of airfoil did not modify the value of β* that best adjusted the result. This, beyond the success of the calibration process, indicates that the camber did not affect the calibration of the turbulence model, which is very positive because it allows an evaluation of different scenarios, such as blades designed with other airfoils.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O projeto aerodinÃmico de um rotor eÃlico visa a otimizaÃÃo dos parÃmetros de funcionamento, para que este forneÃa uma maior eficiÃncia no regime de operaÃÃo em que à utilizado. O presente trabalho consiste na criaÃÃo de um software em linguagem C++, por meio do ambiente de desenvolvimento integrado C++Builder, atravÃs de um mÃtodo clÃssico de projeto de turbinas eÃlicas baseado na Teoria do Momento do Elemento de Pà (BEM). O software fornece ao usuÃrio dados geomÃtricos de construÃÃo, como curvas de afilamento e torÃÃo da pà com base nos dados dos aerofÃlios utilizados. A anÃlise da curva de potÃncia à feita e mostrada atravÃs de um grÃfico caracterÃstico. O software prediz as alteraÃÃes de desempenho devido Ãs perdas pela ponta e pela raiz da pÃ, e tambÃm informa, entre outras coisas, a distribuiÃÃo das cargas mÃximas ao longo da mesma, de acordo com a faixa de operaÃÃo desejada pelo usuÃrio. A potÃncia fornecida pelo aerogerador pode ser calculada atravÃs de dados de velocidade dos ventos. / The aerodynamic design of a wind rotor aims to optimize the operating parameters, so that this provides a more efficient system operation in which it is used. This work consists in creating a software in C + + language through the integrated development environment C + + Builder, via a classic method of wind turbines design based on the Blade Element Momentum Theory (BEM). The software provides the user with geometric data for building, such as curved taper of the blade and torsion based on the airfoils data used. The power curve analysis is performed and displayed via a characteristic plot. The software predicts performance changes due to losses by the tip and the root of the blade, and also shows, among other things, the distribution of maximum loads along the blade, in the operating range desired by the user. The power delivered by the turbine can be calculated using wind speed data.