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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17742
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Análise estrutural dinâmica e verificação de projeto à fadiga de torres de aço para suporte de turbinas eólicas |
Título(s) alternativo(s): | Modeling of dynamic structural behavior and fatigue verification of steel towers for support of wind turbines |
Autor: | Simões, Rodrigo Guedes ![]() |
Primeiro orientador: | Silva, José Guilherme Santos da |
Primeiro membro da banca: | Costa, Miguel Henrique de Oliveira |
Segundo membro da banca: | Debona, Gilvan Lunz |
Terceiro membro da banca: | Silva, André Tenchini da |
Quarto membro da banca: | Rocha, Paulo Anderson Santana |
Resumo: | 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. |
Abstract: | Wind energy has been playing an very important role in the Brazilian energy matrix, mainly especially with regard to the northeast region of Brazil. In this sense, a great technological evolution has occurred over several decades, transforming old windmills into extremely tall and slender towers, with the capacity to generate large amounts of energy. According to this context, this work and research aims to study the dynamic structural response and structural fatigue assessment (service life) of a steel tower to support a wind turbine model MM92 by Repower. In this way, a numerical model was developed to represent the investigated tower, using the ANSYS software, using the Finite Element Method (FEM). The non-deterministic dynamic analysis was performed based on the use of different wind speed profiles, in the range of 10 m/s to 70 m/s, aiming to obtain the dynamic structural response of the structure, in terms of the maximum values of the translational horizontal displacements and von Mises stresses. Bearing in mind the results of the analyzes, the values of the stresses, calculated in the permanent phase of the response of the system, will be used for the fatigue analyzes aiming at the determination of the useful life of the tower. Based on the results achieved throughout the research, it is worth mentioning that up to a speed of 35 m/s, the structural design of the tower meets the design limits established for the maximum values of the horizontal translational displacements and fot eh useful life of the tower, making the investigated wind tower project viable throughout the Brazilian territory. However, it is noteworthy that for higher wind speeds (v > 35 m/s), the design of the tower needs to be reassessed, especially with regard to structural fatigue. |
Palavras-chave: | Engenharia civil Torres Energia eólica Análise estrutural (Engenharia) Aço - Fadiga Método dos elementos finitos Civil engineering Towers Wind energy Structural analysis (Engineering) Steel - Fatigue Finite element method |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
Citação: | SIMÕES, Rodrigo Guedes. Análise estrutural dinâmica e verificação de projeto à fadiga de torres de aço para suporte de turbinas eólicas. 2020. 135 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17742 |
Data de defesa: | 10-Dez-2020 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Civil |
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Dissertação - Rodrigo Guedes Simões - 2020 - Completo.pdf | 3,71 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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