Ferramenta criada por engenheiro deixa usinas de energia eólica mais silenciosas

Um dos problemas da energia eólica, talvez o principal, é o ruído aerodinâmico gerado, incomodando moradores das regiões próximas às usinas eólicas. Joseph Youssif Saab Junior, doutor em Engenharia Mecânica (Energia e Fluidos) pela Escola Politécnica (Poli) da USP, desenvolveu um método para reduzir o barulho proveniente das pás.

O trabalho resultou num sistema, incorporado a um software livre, que prevê o ruído da turbina enquanto ela ainda é desenhada. A ferramenta já foi aplicada na própria Poli, possibilitando que se projetassem aerofólios para as turbinas bem mais silenciosos que os existentes.

Segundo Saab Junior, o problema com o ruído é algo recente. Com o avanço tecnológico, o aumento da velocidade de giro das pás e o crescimento do diâmetro do equipamento, estimado na ordem de 100 metros são responsáveis por ocasionar um barulho semelhante ao de um avião.

Os parques eólicos trabalham 24 horas por dia, sete dias por semana, e, no Brasil, estão localizados na costa leste, onde se concentram 85% da população.

“Para capturar a energia do vento, são necessários área, tamanho e diâmetro. Na medida em que se busca aumentar a captação de ventos e reduzir o custo da energia, cria-se o efeito colateral do barulho, consideravelmente incômodo”, comenta Saab Junior.

“No Brasil, de forma semelhante à Europa e diversa dos Estados Unidos, os parques eólicos encontram-se em áreas densamente povoadas. Meu objetivo foi ajudar fabricantes e pesquisadores a avaliarem o ruído da turbina quando ela está em produção, assim, a população conseguirá viver harmonicamente com esse equipamento, mesmo estando em ‘seu quintal’”.

O trabalho foi desenvolvido ao longo de quatro anos. No início, elaborou-se uma ferramenta técnica responsável por fazer a previsão do ruído da turbina. Após sua finalização, a questão era como fazer este instrumento chegar aos interessados. A resposta obtida foi a incorporação a um código open source (aberto) — um software livre da Universidade Técnica de Berlim (TU Berlin).

Ao entrar em contato com os alemães, Saad Junior descobriu que havia programas ligados à parte de estruturas e desempenhos, mas nada correspondente à acústica. Firmou-se então uma a parceria com a Poli, responsável por complementar o estudo europeu e disponibilizar a pesquisa nacional ao mundo. O QBlade — como é denominado o software — já conta com mais de 17 mil downloads.

Mas os estudos foram adiante, não parando na avaliação. Para exibir a flexibilidade, capacidade, e toda modelagem matemática desenvolvida no software, criaram-se três turbinas eólicas — Poli 100, Poli 180 e Poli 220, nome dado em função dos respectivos diâmetros.

Ampliando horizontes acadêmicos

Com base no equipamento, modelagem matemática, geométrica, cálculos de engenharia e simulações em software, foram projetados aerofólios às turbinas bem mais silenciosos em comparação aos que existem nos dias atuais. Os projetos continuam ainda no papel, em forma de cálculos e desenhos, aguardando a solicitação de patenteamento feito pela Agência USP de Inovação.

O diferencial do projeto está na grande abertura e transparência do que foi produzido, comenta o engenheiro. “Normalmente, os fabricantes não disponibilizam essa geometria das turbinas eólicas, logo, muitos detalhes importantes para o estudo não são revelados, causando prejuízos à área da pesquisa. Acreditamos que durante nossa tese fomos responsáveis por deixar uma série de contribuições importantes ao Brasil e aos estudantes.”

Dando sequência ao trabalho, Saad Junior e o Professor Marcos Pimenta criaram um grupo chamado Poli Wind. Já contando com um aluno de doutoramento e uma aluna de mestrado, o objetivo da iniciativa é seguir os passos deixados como melhoria para o trabalho, assim como estreitar laços e avançar na parceria com a TU Berlin.

Sobre a vitória na premiação, o pesquisador comenta sobre sua motivação para desenvolvimento do projeto: o desejo do Brasil se tornar um país produtor de tecnologia, e não apenas importador.

“Atualmente, somos exportadores de commodities como trigo, soja, minério de ferro, carne e produtos agriculturais em geral. Por outro lado, importamos manufaturados em grande escala. O valor da exportação de uma tonelada de minério de ferro gira em torno de 75 dólares, enquanto que, para exportar uma tonelada de tecnologia – por exemplo, um avião feito pela Embraer – o valor estimado é de US$ 1 milhão”, explica Saad Junior.

“O Brasil precisa parar de ser apenas um fabricante e começar a produzir seus próprios equipamentos, como, por exemplo, suas próprias turbinas eólicas para exportação. Em minha opinião, nossa contribuição foi efetiva também neste aspecto, dando uma ferramenta a mais para o projetista elaborar propostas aqui mesmo no Brasil.”

A pesquisa Trailing-edge noise: development and application of a noise prediction tool for the assessment and design of wind turbine airfoils teve orientação do professor Marcos de Mattos Pimenta, e foi vencedora do Prêmio Tese Destaque USP 2017, na grande área das Engenharias.