Por que diabos as turbinas elicas tm trs ps?

Complexo Elico Lagoa dos Ventos, o maior da Amrica do Sul, localizado no Piau com Capacidade superior a 1GW.

Portanto, em geral, moinhos de vento com muitas ps funcionam melhor em velocidades de rotao mais baixas em relao velocidade do vento.

Por outro lado, um moinho de vento com menos ps gera menos torque, mas tambm sofre menos arrasto. Assim, moinhos de vento com menos ps tendem a funcionar melhor em velocidades de rotao mais altas.

Um estudo de 2021 demonstrou que a eficincia de uma turbina com cinco ps maior em baixas velocidades, enquanto uma turbina com uma p funciona melhor em altas velocidades de rotao. A maior eficincia possvel de qualquer turbina ocorre em velocidades intermedirias, o que corresponde, como voc j deve ter imaginado, a trs ps.

Mas uma turbina no se resume apenas eficincia. Um moinho de vento de altssima eficincia no serve para nada se quebrar depois de pouco tempo. Portanto, a segunda razo pela qual os moinhos de vento tm trs ps vem da engenharia.

O problema que os moinhos de vento precisam ser fortes o suficiente para suportar as diversas foras de flexo, rotao e vibrao necessrias para o seu funcionamento.

Por exemplo, quando as ps de uma turbina elica de duas ps esto alinhadas com o polo ou opostas a ele, isso pode criar uma fora de toro desequilibrada sob condies de vento desfavorveis. Isso pode levar a grandes foras que empurram o poste para frente ou para trs, ou para os lados.

Existem problemas semelhantes com outros nmeros pares de ps, incluindo, para os nossos propsitos, um rotor de p nica, j que ele s tem um contrapeso do outro lado e nada para equilibrar as foras desiguais do vento.

Se o rotor tiver um nmero mpar de ps, como trs ou cinco, o fato das ps no virem em pares significa que as cargas de vento so distribudas de forma mais uniforme pela face do rotor e, portanto, as foras de flexo e toro so bastante reduzidas.

Assim, para usar duas ps, os materiais e a engenharia da torre, do cubo e das ps precisam ser mais robustos, o que custa mais e anula muitos dos outros benefcios de custo de usar menos ps.

Alm disso, ao comparar projetos de trs e cinco ps com o projeto de duas ps, as velocidades de rotao mais baixas das turbinas com mais ps significam que todas as peas mveis sofrem menos desgaste ao longo do tempo.

Portanto, para minimizar as foras de toro indesejadas do vento, queremos um nmero mpar de ps. E mais ps causam menos desgaste, mas mais ps custam mais dinheiro.

Se voc pegasse as ps de duas turbinas de cinco ps, teria o suficiente para fazer trs turbinas de trs ps, mais uma sobrando. Levando em conta todos esses fatores de engenharia, trs ps a melhor opo.

A terceira razo para os moinhos de vento terem trs ps vem do conforto humano. Se voc quer construir um moinho de vento, precisa que as pessoas concordem com a construo. Portanto, a aparncia e o som importam.

Rotores de trs ps so geralmente considerados mais agradveis visualmente do que um equivalente de duas ps. Uma possvel razo para isso que o espao ocupado por um rotor de trs ps nas direes horizontal e vertical muda apenas ligeiramente ao longo do tempo, enquanto um rotor de duas ps alterna constantemente entre predominantemente horizontal e predominantemente vertical, e geralmente parece mais irregular.

Mesmo em repouso, as pessoas preferem a simetria de trs ps em relao a duas. Trs ps ficam muito bem, enquanto duas podem parecer desequilibradas ou estranhas, dependendo de como esto orientadas em relao torre.

As turbinas elicas tambm so barulhentas e, basicamente, todo o rudo vem da turbulncia que se forma quando as ps cortam o ar. Portanto, os moinhos de vento menos barulhentos so os mais lentos.

Observando novamente o grfico de eficincia do referido estudo, vemos que um rotor de trs ps atinge o mesmo nvel de eficincia, ou at melhor, em uma velocidade de rotao mais lenta do que um rotor de duas ps.

Isso significa que, para uma determinada velocidade do vento, os moinhos de vento de trs ps podem funcionar de forma mais silenciosa, embora no sejam totalmente silenciosos.

Obviamente, omitimos alguns detalhes, mas, essencialmente esses so os trs bons motivos para os moinhos de vento terem trs ps.

1. A fsica diz que os rotores de trs ps so os mais eficientes.
2. A engenharia diz que, pelo mesmo custo, os rotores de trs ps tm menos probabilidade de quebrar do que os de duas ps.
3. E o conforto humano diz que eles no so figuras de palito barulhentas e sem cabea.

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