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ESTUDO DA VIABILIDADE DE MODIFICAÇÃO DA TURBINA DE TESLA PARA MELHORAMENTO DA EFICIÊNCIA

Resumo do projeto

Essa pesquisa se situa na área de turbomáquinas, e refere-se especialmente à turbina Tesla. O objetivo dessa pesquisa é desenvolver protótipos – primeiro virtuais e depois físicos – de uma turbina Tesla convencional e uma modificada, em que a modificação afeta a trajetória do fluido dentro da turbina. Depois, verificar o quanto a modificação proposta pelo projeto afeta o desempenho de uma turbina Tesla em relação à sua estrutura convencional. A pesquisa pode ser separada em três etapas: revisão da literatura, simulações computacionais e testes práticos. Na primeira etapa, a pesquisa foi um estudo teórico sobre o funcionamento das turbinas. Na segunda parte foram utilizados os softwares “Inventor” (para fazer os protótipos virtuais 3D) “Ansys Student” (para fazer simulações de fluidos) e “Excel” (para análise dos dados). Foram feitos três protótipos: um com a estrutura convencional (Protótipo 1) e dois com a estrutura modificada (Protótipos 2 e 3). As dimensões dos protótipos foram obtidas do a partir da tese de Batista (2009), pois como o objetivo foi comparar as turbinas, não havia uma dimensão especifica adequada, contanto que fossem iguais entre os protótipos estaria certo. Ainda na etapa de simulação computacional, os três protótipos foram expostos às mesmas condições de fluxo. Com os dados obtidos da velocidade do fluido foi possível calcular o torque teórico dos protótipos para comparação. Na terceira etapa na pesquisa, foi feito um estudo prático no laboratório de pneumática da Fundação Liberato, utilizado um protótipo físico. Havia dois protótipos para os testes físicos e eles eram iguais com apenas a mudança do eixo do rotor do conjunto de um para o outro. Os testes foram feitos com 50, 60, 70 e 80 psi de pressão de entrada para três circuitos elétricos com resistências diferentes (6,3 Ω; 9,1 Ω; 15,4 Ω) conectados a um gerador acoplado à turbina durante os testes, com adição de um teste de rotação livre. A parte experimental resultou em um total de 16 testes para cada um dos dois protótipos. A rotação e a tensão foram medidas e a partir delas, foram calculados a corrente, a potência e o torque. Os parâmetros medidos e calculados foram compilados em planilhas eletrônicas e foram feitos gráficos a partir deles para comparação dos resultados dos protótipos. Houve um tempo bastante expressivo e mais de 100 tentativas de simulação computacional em diferentes softwares CFD afim de conseguir simular adequadamente as condições de trabalho da turbina de Tesla. Foram três meses de intensa dedicação a essa parte da pesquisa e os resultados ainda não haviam se mostrado suficientemente promissores. Na etapa experimental houve contato com pessoas mais conhecedoras dessa área e obteve-se um protótipo físico cedido pela Unisinos. Então foram confrontados os parâmetros de rotação, torque e potência além de tensão e corrente de um circuito acoplado à turbina Tesla durante os testes. A modificação proposta era estender a trajetória do fluido até o centro do disco. Dessa maneira, o protótipo modificado era o mesmo protótipo com apenas a mudança do eixo ser oco para a entrada de fluido e saída por meio dele. Era esperado que, por meio dessa modificação, o fluido tivesse mais área de contato com os discos e portanto cedesse mais energia a eles, proporcionando aumento de torque. Após compilar, tabular e analisar os dados, verificou-se que os parâmetros rotação, torque e potência do protótipo obtiveram resultados superiores nas faixas de 50 e 60 psi de pressão de entrada, o que mostra aumento de eficiência para as respectivas faixas de pressão. Esses resultados concluem que a modificação aumenta a eficiência da turbina Tesla em pelo menos algumas faixas de pressão de entrada. Além de que, abre portas para possíveis investigações futuras para verificar se a modificação poderia ser melhor de maneira a aumentar a eficiência em mais faixas de pressão. Palavra chave: turbina Tesla, modificação

Alunos

Filipe Daniel Bauer
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Orientadores

Jader Bernader

Instituição

Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da Cunha
Novo Hamburgo /
  Novo Hamburgo –  
  RS –
  Brazil

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Lucas Juwer
Lucas Juwer
1 ano atrás

Ótimo trabalho!

0
José Daniel Bauer
José Daniel Bauer
1 ano atrás

Excelente ideia é desenvolvimento do trabalho. Parabéns

1+
Cristina Ballico
Cristina Ballico
1 ano atrás

Parabéns!

0
Adriana
Adriana
1 ano atrás

Muito legal!!! 👏🏻

0
Cleber da Silva Alves
Cleber da Silva Alves
1 ano atrás

Parabéns Felipe!!!

1+
Alessandro
Alessandro
1 ano atrás

Show de bola!

0
Gabriel Pedersetti
Gabriel Pedersetti
1 ano atrás

Muito bom!

0
Rochele
Rochele
1 ano atrás

Mto bom!!
Parabéns

1+
Claison
Claison
1 ano atrás
Reply to  Rochele

Parabéns muito bom!

0
Vitoria
Vitoria
1 ano atrás

Parabens

0
Marcio Muller
Marcio Muller
1 ano atrás

Parabéns, ótima idéia.

0
Claudio
Claudio
1 ano atrás

ótimo!!
parabéns

0
Leonardo Enge
Leonardo Enge
1 ano atrás

Parabéns pelo excelente trabalho!

0
Tiago loblein
Tiago loblein
1 ano atrás

Parabéns

1+
Luiz Paulo
Luiz Paulo
1 ano atrás

Parabéns Felipe, excelente trabalho!

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Alunos

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