a presente invenção se refere a uma turbina eólica de grandes proporções que capta e transforma a força do vento em energia mecânica. poderá ser produzida em infinitos tamanhos. possui ao seu redor um sistema de captação de vento com comportas de ar. comportas estas que se encontram soltas, abrindo e fechando pela força do vento e se travando em determinado ângulo. esse sistema capta o vento de todas as direções, em um raio indefinido e o converge para o centro da turbina. possui também um meio que elimina o atrito com rolamentos, sendo que a turbina gira flutuando em meio líquido, deslizando e sendo sustentada pela água ou fluido.
o mundo busca esse tipo de energia por ser limpa e ecológica. as atuais turbinas são pouco eficientes e de custo elevado. ainda se busca a solução de um meio que elimine o atrito causado por rolamentos que sustentam grande massa. temos como exemplo o sistema maglev onde a turbina flutuaria suspensa pela repulsão magnética através de ímãs permanentes de neodímio. também como exemplo a patente norte americana de número 6870280 de 2002 onde se busca um modo de captar o vento e orientá-lo para a turbina. o que se propõe no presente invento é um novo sistema, que é bastante simples, podendo ser construído em grandes proporções, de custo reduzido e alta eficiência. os setores energéticos e industriais são as áreas técnicas as quais se destina a presente invenção.
o sistema é constituído por partes fixas e móveis. móveis serão a turbina e as comportas de ar. fixas serão as paredes direcionadoras. nesse exemplo de grande proporção toda a parte fixa poderá ser construída utilizando tijolo e concreto comuns nas construções de prédios. serão paredes direcionadoras de vento de grande altura (cerca de 40m). tais paredes se manterão eretas pelo próprio alicerce de concreto bem como por cabos de aço fixando uma às outras e ao solo, como grandes torres de rádio.
observando o sistema em uma vista de cima (fig.1) vê-se ao centro a turbina de oito hélices. no prolongamento das hélices e mantendo um formato curvo oito paredes de tijolo e concreto direcionadoras de vento. nas quatro direções (norte, sul, leste, oeste) estas paredes se bifurcam em um ângulo de 90° graus e prolongam-se. a partir dessa bifurcação serão instaladas as comportas de ar. neste exemplo cada parede possui cinco comportas. dez comportas em cada uma das direções (norte, sul, leste, oeste) que eu passo a chamar de setores. a quantidade de comportas deverá se enquadrar à proporção do sistema. todas as comportas estão soltas, salvo exceção de quatro que se manterão abertas e fixas para melhor direcionamento. elas se abrem em um ângulo de 45° graus permitindo que o vento flua em direção ao centro da turbina. tais comportas serão construídas utilizando material leve e resistente. deverão se travar ao se encontrar com a parede e ao atingir 45° graus de abertura. o travamento na abertura poderá ser feito por cabos ligados à extremidade das comportas.
podemos observar que somente nas extremidades desse sistema o vento incidirá em um ângulo superior a 45° graus. essa incidência é exceção. no mais, todo o vento incide em ângulo inferior a 45° graus (ou entre 135° e 180°) e escoa pelas paredes direcionadoras se dirigindo para o centro da turbina. dessa forma essas paredes permitem que o vento flua, o que não ocorre com prédios, em que o vento é diretamente barrado em ângulo de 90° graus dependendo da direção da corrente de ar. esse fator permitirá a construção de altas paredes de modo econômico.
observa-se para melhor entendimento que quando o vento vem do sul (fig.1) as dez comportas do setor sul estarão abertas permitindo o fluxo do vento para o centro da turbina. no mesmo caso, cinco comportas do setor leste e quatro do oeste se travam na parede, direcionando o vento em um ângulo de 45° graus. paredes posicionadas nas direções sudeste e sudoeste potencializam o direcionamento, dividindo de forma uniforme a corrente de vento para as hélices.
no segundo exemplo (fig.2) o vento vem da direção sudoeste. neste caso cinco comportas do setor sul se abrem (uma delas se mantém permanentemente aberta) e se travam em ângulo de 45° graus direcionando o vento. da mesma forma cinco comportas do setor oeste se abrem e se travam em 45° graus. outras nove comportas restantes desses dois setores serão fechadas pela ação do vento. a comporta fixa dinamiza o direcionamento. paredes posicionadas em noroeste e sudeste convergem o vento para o centro da turbina.
acima das oito paredes curvas, ao redor da turbina (fig.1ou2), será construída uma laje de concreto que deverá aumentar a pressão do vento para impulsionar mais eficientemente as hélices. na parte superior da turbina um vão para saída do vento, em formato cônico.
quanto ao sistema de flutuação (fig.3), este substituirá rolamentos que sustentam grande massa. nesse invento o que se busca é um sistema de captação eólica de grande proporção que deverá substituir as turbinas convencionais. no exemplo a referida turbina vertical terá cerca de 40 metros de altura (equivalente a um edifício de 12 andares) por cerca de 15 metros de raio. todo o sistema de captação deverá ter aproximadamente 80 metros de raio. supondo um peso de dez mil kilos, a turbina seria construída fixa sobre uma grande barcaça redonda em formato de bóia, tendo um orifício no centro (fig.3a). o raio e a profundidade (volume) dessa barcaça gigante deverão deslocar 10 mil litros de água ou fluido, gerando a flutuação. a superfície da barcaça em contato com a água (ou fluido) deverá ser extremamente lisa, eliminando a resistência. o balanceamento, nivelação e formato arredondado deverão ser absolutamente precisos, de forma a deslizar pelo líquido em movimento circular uniforme. a referida barcaça poderá ser construída com fibra de vidro e metal, próprios da construção de embarcações.
o reservatório, que será de concreto, deverá ser construído de forma semelhante a uma fôrma redonda usada para fazer bolo, tendo no centro uma abertura (fig.3b). através dessa abertura o eixo da turbina será fixado por um rolamento. também na parte superior da turbina outro rolamento manterá o eixo perfeitamente alinhado na posição vertical. os rolamentos não sustentam a turbina, que é sustentada somente pela água. as bordas do reservatório serão tapadas para impedir o contato do vento com a água de forma a impossibilitar qualquer ondulação, que poderia gerar leve oscilação da turbina. o gerador poderá ser posicionado abaixo do reservatório ou na laje acima da turbina, sendo ligado ao seu eixo.
por absurdo que possa parecer essa turbina não deverá ser essencialmente leve. pelo contrário, sua massa poderá ser relativa, pois independentemente do peso ela irá girar com um coeficiente de atrito insignificante. o peso irá favorecer a inércia, pois nesse sistema mesmo o vento mais leve irá mover a turbina. a inércia diminuiria a oscilação da velocidade da turbina, causada pela mudança na velocidade das correntes de vento.
a maior das turbinas de eixo horizontal possui menos que 1000m² de área de superfície em suas três pás. assim mesmo, somente o vento que vem em direção às suas pás é convertido em movimento. nesse sistema de eixo vertical, considerando uma turbina de oito pás, de 15m de raio por 40m de altura, a área de superfície de cada pá seria de 600m², totalizando 2400m², pois o vento sempre incidiria em quatro pás. no entanto, o vento seria captado de uma área de 40m de altura por cerca de 140m de extensão, totalizando 5600m² de área de vento, que seria convergido para o centro da turbina. a construção de um sistema de dimensão ainda maior despenderia uso de tecnologia bastante simples em relação às turbinas convencionais.
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