Análise estrutural dinâmica e verificação de projeto à fadiga de torres de aço para suporte de turbinas eólicas

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Simões, Rodrigo Guedes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
• Palavras-chave em Português: Civil engineering; Towers; Wind energy; Structural analysis (Engineering); Steel - Fatigue; Finite element method; Engenharia civil; Torres; Energia eólica; Análise estrutural (Engenharia); Aço - Fadiga; Método dos elementos finitos; ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17742

A energia eólica tem ocupado papel de grande relevância perante a matriz energética brasileira, principalmente no que se refere à região nordeste do Brasil. Neste sentido, uma grande evolução tecnológica tem ocorrido ao longo de várias décadas, transformando moinhos de ventos antigos em torres extremamente altas e esbeltas, com capacidade para gerar grandes quantidades de energia. De acordo com este contexto, o presente trabalho tem como objetivo o estudo da resposta estrutural dinâmica e avaliação da fadiga estrutural (vida útil) de uma torre de aço para suporte de uma turbina eólica modelo MM92 da Repower. Deste modo, um modelo numérico foi desenvolvido para a representação da torre investigada, via emprego do software ANSYS, por meio do emprego do Método dos Elementos Finitos (MEF). A análise dinâmica não determinística foi realizada com base na utilização de diversos perfis de velocidades de vento, na faixa de 10 m/s (36 km/h) até 70 m/s (252 km/h), objetivando obter a resposta estrutural dinâmica da estrutura, em termos dos valores máximos dos deslocamentos translacionais horizontais e tensões de von Mises. Tendo em mente os resultados das análises, os valores das tensões, calculados na fase permanente da resposta do sistema, serão utilizados para as análises de fadiga visando à determinação da vida útil da torre. Com base nos resultados alcançados ao longo da pesquisa, cabe ressaltar que até a velocidade de 35 m/s (126 km/h), o projeto estrutural da torre atende aos limites de projeto estabelecidos para os valores máximos dos deslocamentos translacionais horizontais e para a vida útil da torre, tornando o projeto da torre eólica investigada viável em regiões do território brasileiro. Todavia, destaca-se que para velocidades de vento mais elevadas (v > 35 m/s [126 km/h]), o projeto da torre precisa ser reavaliado, especialmente no tocante à fadiga estrutural.