ANÁLISE E MODELAGEM DA TURBINA PARAFUSO DE ARQUIMEDES INVERTIDO

Abstract

A turbina parafuso de Arquimedes invertido (ou Archimedes Screw Generator - ASG) produz energia elétrica renovável para locais de baixa carga. Amplamente adotada na Europa para a geração de energia micro-hidroelétrica, a turbina é altamente competitiva em termos de alta eficiência e baixo impacto ambiental. Atualmente, a teoria para o dimensionamento de um ASG é simples e empírico. Estudos recentes têm se concentrado na eficiência. Variáveis como inclinação, vazão de entrada, nível de água a jusante, velocidade de rotação máxima, número, formato e espaçamento das lâminas e relação entre raios interno e externo são apresentadas na literatura consultada como parâmetros geométricos para maximizar a eficiência do sistema. Além disso, os estudos buscam quantificar com maior precisão as perdas do sistema, numa tentativa de reduzi-las ou se possível eliminá-las. Vários autores já concordam entre si quanto a resultados obtidos para parâmetros geométricos como o avanço (S) e o cálculo da velocidade de rotação (n). Ainda não há concordância entre outros parâmetros como a inclinação (β) da turbina. Ainda assim há espaço para analisar outros fatores, como maneiras de contabilizar e eliminar a maior quantidade possível de perdas do sistema da turbina parafuso de Arquimedes invertido. Com o intuito de aumentar a eficiência e chegar ao estado da arte da turbina, procuram-se parâmetros geométricos da turbina que possam ser melhorados. Algumas hipóteses são: modificações no formato e espaçamento das lâminas; inclinação da calha, escolhendo aquelas mais apropriadas para o escoamento e que maximizem a geração de torque. É possível simular computacionalmente a fim de identificar mudanças positivas, ao se confrontar resultados obtidos de um modelo baseado no estado da arte (tipo I) com os resultados de modelos obtidos das modificações propostas. A geometria da turbina, construída utilizando-se o software SolidWorks®, pode ser importada diretamente para o software CFX da ANSYS®, onde é feita a modelagem do escoamento através da turbina.