72 - TURBINAS EÓLICAS DE GEOMETRIA HELICOIDAL DO TIPO PARAFUSO DE ARQUIMEDES: INOVAÇÕES, DESEMPENHO E DESAFIOS TECNOLÓGICOS

Cleiton Rubens Formiga Barbosa Júnior; Cleiton Rubens Formiga Barbosa Júnior

doi:10.47094/ICOLUBRAPECI.2026/RS-65

72 - TURBINAS EÓLICAS DE GEOMETRIA HELICOIDAL DO TIPO PARAFUSO DE ARQUIMEDES: INOVAÇÕES, DESEMPENHO E DESAFIOS TECNOLÓGICOS

Introdução: A crescente demanda por soluções inovadoras e sustentáveis para geração distribuída de energia tem impulsionado o interesse por turbinas eólicas do tipo Parafuso de Arquimedes, cuja geometria helicoidal proporciona operação eficiente em ambientes urbanos e rurais caracterizados por baixos regimes de vento, elevada turbulência e restrições acústicas. Diferentemente dos modelos convencionais de eixo horizontal e vertical, essas turbinas apresentam vantagens como baixo nível de ruído, maior segurança para aves, capacidade de captar vento multidirecional e facilidade de integração arquitetônica, configurando-se como alternativa promissora para aplicações descentralizadas e projetos de microgeração. Objetivo: Este estudo tem como objetivo analisar, de forma crítica e sistematizada, os avanços tecnológicos, limitações estruturais e desafios emergentes associados ao desenvolvimento, desempenho aerodinâmico e aplicabilidade prática das turbinas eólicas tipo Parafuso de Arquimedes. Metodologia: A pesquisa foi conduzida por meio de revisão sistemática da literatura publicada entre 2000 e 2025 em bases científicas internacionais, incluindo artigos revisados por pares, relatórios técnicos, patentes, normas e estudos experimentais. Foram considerados trabalhos envolvendo modelagem aerodinâmica, simulações CFD, otimização geométrica, caracterização de materiais, testes em túnel de vento, análises comparativas com outras tipologias de turbinas e investigações sobre integração com sistemas inteligentes de monitoramento e controle. Resultados: Os estudos analisados evidenciam que turbinas helicoidais apresentam desempenho estável em ventos turbulentos, elevada eficiência em baixas velocidades e maior tolerância a variações de direção, embora sua eficiência global ainda seja inferior à de turbinas convencionais em ventos moderados e fortes. Avanços recentes incluem aprimoramento do passo helicoidal, uso de compósitos leves e resistentes, desenvolvimento de geometrias biomiméticas, integração com sensores IoT e aplicação de algoritmos de machine learning para previsão de desempenho e otimização operacional. Persistem, contudo, desafios como ausência de padronização de métodos de ensaio, complexidade na modelagem aerodinâmica, custos de fabricação e escassez de estudos de durabilidade em escala real. Conclusões: Conclui-se que as turbinas eólicas tipo Parafuso de Arquimedes representam uma alternativa tecnologicamente promissora para diversificação da matriz eólica e expansão da microgeração sustentável, mas sua consolidação depende de avanços em modelagem, materiais, normatização e validação experimental de longo prazo.

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72 - TURBINAS EÓLICAS DE GEOMETRIA HELICOIDAL DO TIPO PARAFUSO DE ARQUIMEDES: INOVAÇÕES, DESEMPENHO E DESAFIOS TECNOLÓGICOS

Doi: 10.47094/ICOLUBRAPECI.2026/RS-65

PALAVRAS CHAVE: Turbinas eólicas helicoidais. Microgeração de energia. Sustentabilidade energética.

KEYWORDS: Helical wind turbines. Energy micro-generation. Energy sustainability.

ABSTRACT:
Introduction: The growing demand for innovative and sustainable solutions for distributed energy generation has driven interest in Archimedes screw-type wind turbines. Their helical geometry enables efficient operation in urban and rural environments characterized by low wind speeds, high turbulence, and noise restrictions. Unlike conventional horizontal- and vertical-axis models, these turbines offer advantages such as low noise levels, greater safety for birds, the ability to capture multidirectional wind, and ease of architectural integration, making them a promising alternative for decentralized applications and micro-generation projects. Objective: This study aims to critically and systematically analyze the technological advancements, structural limitations, and emerging challenges associated with the development, aerodynamic performance, and practical applicability of Archimedes screw-type wind turbines. Methodology: The research was conducted through a systematic review of literature published between 2000 and 2025 in international scientific databases, covering peer-reviewed articles, technical reports, patents, standards, and experimental studies. Works involving aerodynamic modeling, CFD simulations, geometric optimization, material characterization, wind tunnel testing, comparative analyses with other turbine types, and investigations into integration with smart monitoring and control systems were considered. Results: The analyzed studies demonstrate that helical turbines exhibit stable performance in turbulent winds, high efficiency at low speeds, and greater tolerance to wind direction variations, although their overall efficiency remains lower than that of conventional turbines in moderate to strong winds. Recent advancements include improvements to the helical pitch, the use of lightweight and durable composites, the development of biomimetic geometries, integration with IoT sensors, and the application of machine learning algorithms for performance prediction and operational optimization. However, challenges persist, such as the lack of standardized testing methods, the complexity of aerodynamic modeling, manufacturing costs, and a scarcity of full-scale durability studies. Conclusions: It is concluded that Archimedes screw-type wind turbines represent a technologically promising alternative for diversifying the wind energy mix and expanding sustainable micro-generation; however, their widespread adoption depends on advancements in modeling, materials, standardization, and long-term experimental validation.

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Cleiton Rubens Formiga Barbosa
Cleiton Rubens Formiga Barbosa Júnior

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