Efeito da incorporação de minimolas NiTi superelásticas no amortecimento estrutural: aplicações em atenuação passiva de pás de aero gerador.

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: REIS, Rômulo Pierre Batista dos.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Ciências e Tecnologia - CCT; PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS; UFCG
• Palavras-chave em Português: Ligas com memória de forma; Atenuação de vibrações; Amortecimento; Pás de aero gerador; Shape Memory Alloy; Vibration attenuation; Damping; Wind turbine blade; Engenharia de Materiais.
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/21129

A atual conjectura energética mundial, tem impulsionado o crescimento de investimentos em fontes renováveis como a energia eólica. Uma característica marcante do desenvolvimento da tecnologia de turbinas eólicas é o problema vibracional das pás que além de causar fadiga, também podem comprometer a potência de saída. Pesquisadores tradicionalmente vêm fazendo uso de diversos conceitos e estratégias de controle vibracional para estas estruturas, porém na maioria dos casos, essas formas de controle acrescentam rigidez e massa à estrutura e para alguns casos consomem energia elétrica para o funcionamento. Nesse cenário, implementar uma estratégia de controle vibracional que obtenha uma redução significativa na amplitude de resposta e ao mesmo tempo, não acrescente massa e rigidez adicional é de grande contribuição para a indústria eólica. Este trabalho investiga a incorporação de minimolas de Ligas com Memória de Forma Superelásticas (LMF-SE) no controle passivo de vibrações em estruturas flexíveis. Para isso foram adquiridas minimolas helicoidais NiTi Superelásticas com diferentes configurações geométricas (fechada e seccionada). As molas foram caracterizadas termo mecanicamente por ensaios quase estáticos em temperatura controlada em um analisador dinâmico mecânico DMA. Também foram caracterizadas termicamente por análise térmica diferencial via DSC, obtendo as temperaturas de transformação de fase. Além disso, foram realizados testes modais com as molas em um sistema com um grau de liberdade (1GDL). Os resultados apresentam uma grande capacidade de amortecimento com redução na amplitude de deslocamento na ordem de 40 % para o sistema 1GDL excitado harmonicamente. Por fim foram simuladas experimentalmente, em ambiente laboratorial, três condições de funcionamento de um aero gerador de 160 W modelo AIR Breeze fabricado pela empresa Southwest Windpower, Inc., sem e com a incorporação das minimolas LMF-SE nas pás desta turbina eólica. A implementação das minimolas proporcionou uma redução na ordem de 12 dB na intensidade vibracional, sem alterar de forma perceptível a rigidez das pás e com um acréscimo de 0,43 % na massa das pás, que foi observado ser irrelevante para o sistema.