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B. Engenharias - 1. Engenharia - 14. Engenharia

DESENVOLVIMENTO DE ALGORITMOS PARA A ANALISE E CONSTRUÇÃO DE TURBINAS DO TIPO TESLA

Bruno Augusto Oliveira Mafrense 1 (bmafrense@yahoo.com.br), Heraldo da Silva Couto 2 e João Batista Furlan Duarte 2

(1. Aluno pesuisador do Núcleo de tecnologia em combustão NTC, Universidade de Fortaleza UNIFOR; 2. Prof. e Dr. do Núcleo de tecnologia em combustão NTC,Universidade de Fortaleza UNIFOR)

INTRODUÇÃO: As turbinas atuais possuem um alto custo e métodos de construção mais complexos, além disso, elas possuem uma potência por ela aproveitada muito baixa, para quantificar este índice de aproveitamento, conhecido como limite de Betz, este coeficiente relaciona a energia cinética total do fluido que passa pela área feita pelas laminas de raio R, ele determinou através de estudos que este coeficiente Cp, cujo valor máximo teórico seria de 16/27 ≈ 0,5926, este é um valor calculado para uma turbina teoricamente ideal, em condições ideais. Na prática, seu valor depende de vários fatores tais como a aerodinâmica das lâminas, a rotação da turbina e outros, com a tecnologia atual, esta eficiência podem atingir valores que ainda são considerados baixos. Este trabalho vem de encontro à solução das questões colocadas acima, faz-se um breve comentário sobre a teoria do compressor/turbina Tesla, além disso, é feita uma comparação entre este tipo de maquina com as atuais, analisa-se ainda em relação ao custo, rendimento torque e potência. De acordo com a teoria foi produzido um programa que irá facilitar a construção deste tipo de turbina, permitindo assim a analise das principais especificações da turbina, visto que uma analise mais aprimorada sobre o seu funcionamento poderá ser feita. Discorre-se sobre este programa construído em DELPHI 6.0, feito para levantar parâmetros para a construção de tais turbinas, onde, de posse destes parâmetros construiu-se dois modelos onde foram feitas analises sobre a sua confiabilidade.

METODOLOGIA: Com o auxilio da informática, com o intuito de produzir uma turbina com maior eficiência e menores custos, construiu-se um programa que auxiliasse a sua construção, dando as especificações necessárias da turbina e com estes dados construimos dois modelos, com as seguintes condições, possuindo um diâmetro de 0,063m, com um Reynolds de entrada de 1000 e saída de 2000, utilizando como fluido o próprio ar a uma temperatura de 303K (30oC), a uma pressão de entrada de 3 atm, , com isso obtém-se uma massa de controle de aproximadamente 0,05 kg/s, o qual irá produzir uma potencia de 8kW a um rendimento de 70%, a segunda possui um diametro de 0,16m e funciona nestas mesmas condições está irá produzir uma potencia de 82900W a um rendimento de 70%. O programa, TURBINA 1.0, de construção de turbinas a discos, foi feito utilizando o Delphi 6.0, um programa orientado a objetos, que utiliza uma linguagem de alto nível, o Pascal, tornando fácil o seu manuseio. Para uma maior analise dos resultados, foi feito um programa, no Matlab 6.5, onde analisamos a velocidade, torque e potência. Foi feita ainda uma simulação utilizando o software ANSYS 8.0, para uma analise sobre o funcionamento da turbina, onde foi analisado o sistema com varias placas paralelas, obtendo assim os dados necessários para uma eficiência superior.

RESULTADOS: Os modelos construídos, de acordo com as especificações do programa. apresentaram um alto torque e potência, a primeira turbina obteve uma potência de 7300 W e a segunda 109700 W as estimativas e cálculos mostraram-se corretas e o programa mostrou como construir uma turbina como o esperado, além disso uma das turbinas apresentou possuir altos níveis de rotação. Para esta simulação foi utilizado uma turbina com um total de 8 discos utilizando o ar como fluido, obtemos valores próximos dos valores reais, obtivemos uma potencia de 113000W ealém de uma analise estrutural do sistema.

CONCLUSÕES: Trata-se de uma turbina que utiliza discos paralelos, levemente separados, utilizando o ar como fluido propulsor, usando os princípios físicos da viscosidade e fricção entre o fluido e as paredes dos discos. Esta turbina pode chegar a eficiências superiores às atuais turbinas, o software apresentou resultados excelentes, pois, a turbina criada apresentou torque e potência incrivelmente satisfatórios. A analise levantada e os dados obtidos com os modelos e as simulações mostram como esta tecnologia se comporta e com isto faz-se demonstrar que esta máquina possui rendimento superiores a baixos custos.

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave:  Turbinas Tesla; analise e construção de modelos; Algoritmos.

Anais da 57ª Reunião Anual da SBPC - Fortaleza, CE - Julho/2005