EE – PPG - Programas de Pós-Graduação
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Resultados da Pesquisa
- ItemConfiabilidade de fundações superficiais para aerogeradores Onshore(2021) Almeida, Lara Rúbia Tranin de; Real, Mauro de Vasconcellos; Alves, Antônio Marcos de LimaA energia é fundamental e indispensável para a existência de toda a humanidade, entre- tanto, temos convivido com incontáveis problemas decorrentes dos impactos ao meio ambiente. Torna-se, então, imprescindível a intensificação de buscas por fontes alterna- tivas de energia, em especial fontes renováveis, dentre as quais a energia eólica, que vem ganhando merecido destaque e se consolidando como uma das melhores opções no Brasil e no restante do Mundo. A tecnologia eólica onshore vem sendo promissora no mercado de energia, em decorrência do avançado estágio de conhecimento tecnológico que se dispõe e dos preços convidativamente competitivos dessa produção energética. Tudo isso tem impulsionado o crescimento para implantação de vários parques eólicos nos últimos anos, inclusive localizados próximo das regiões litorâneas, devido ao favo- recimento dos efeitos do vento. O trabalho proposto apresenta as particularidades do projeto de fundações superficiais empregadas em torres eólicas. O embasamento teóri- co para o estudo discorreu sobre a confiabilidade do uso destas fundações para aeroge- radores onshore, sob aspectos estruturais e geotécnicos envolvidos. Desenvolveu-se, para isto, análises da confiabilidade do projeto de quatro casos documentados da literatura, todos contendo fundação superficial do tipo sapata. Desses, três casos de projeto foram estudados em zona litorânea do Brasil e um caso foi projetado para subsolo geotécnico na Suécia. Assim, através da ferramenta Solver do Microsoft Excel, buscou-se avaliar a confiabilidade estrutural do projeto destas quatro fundações, empregando o método de confiabilidade primeira ordem (FORM). A análise da confiabilidade dos projetos e dos parâmetros geotécnicos e estruturais, que mais influenciam no índice de confiabilidade, foi avaliada mediante a comparação entre os resultados obtidos para os quatro casos documentados da literatura. Conclui-se, então, que a confiabilidade tende a diminuir conforme aumenta a variabilidade dos parâmetros de projeto. Levando-se em conta o caráter aleatório adotado para as variáveis do projeto, tem-se como verificação mais crítica para os quatro casos de projeto analisados, a confiabilidade estrutural para a ca- pacidade de carga, seguida da estabilidade ao tombamento e por último, e menos restri- tiva, a verificação do deslizamento. Nota-se ainda, que a obtenção de um elevado fator de segurança determinístico não garante um projeto confiável e seguro, pois no proce- dimento determinístico de cálculo não são consideradas incertezas, nem parâmetros probabilísticos. Em razão disso, destaca-se a importância para o estudo da confiabilida- de em projetos desta magnitude.
- ItemAnálise de vida útil à fadiga de um modelo de tendão de uma torre eólica offshore TLP(2024) Rosa, Igor Almeida da; Pinto, Waldir TerraAtualmente, a sociedade atravessa uma transição energética significativa, migrando dos hidrocarbonetos para fontes de energia de baixa emissão. Neste contexto, a energia eólica offshore tem se mostrado uma das fontes de energia renovável mais atrativas, pois possui vantagens como não disputar espaço com instalações habitacionais, espaço abundante para implementação e ventos mais fortes e constantes. Entretanto, são necessárias linhas de transmissão mais extensas e robustas e sua manutenção e projeto requerem geralmente maior expertise. Portanto, visando contribuir com a matriz de energias renováveis, faz-se necessária a pesquisa acerca da análise e otimização estrutural para potencialização da eficiência e redução de custos de instalação e operação de fazendas eólicas offshore, sobretudo as flutuantes. Ademais, avaliar o comportamento dinâmico desses sistemas é fundamental para garantir sua integridade estrutural e elevar sua longevidade. Um dos modos de falha mais frequentes ocorre por fadiga, que ocorre nos estágios de formação da trinca, propagação da trinca e, finalmente, ruptura. Esse fenômeno pode ocorrer por variação de tensões que, no ambiente offshore, podem se desenvolver pela ação de forças de onda e vibrações induzidas por vórtices. Neste contexto, o presente estudo investiga os pontos críticos e vida útil à fadiga em tendões de amarração de torres eólicas flutuantes do tipo TLP (Tension-Leg Platform) submetidas a ação de ondas regulares através de uma campanha experimental realizada no canal de ondas do Laboratório de Interação Fluido Estrutura (LIFE/FURG). A campanha consistiu em nove períodos de onda para cada uma das cinco pré- trações impostas, totalizando quarenta e cinco experimentos. A vida útil em ciclos foi estimada através de curvas S-N para aços de alto desempenho em ambiente marinho e livres de corrosão. Os resultados experimentais sugeriram maior suscetibilidade à fadiga em menores períodos de onda. As maiores concentrações de tensão foram verificadas na região mais próxima ao fundo, mesmo com condição de vinculação articulada na extremidade inferior. Os maiores níveis de carga axial induziram a menores danos acumulados por fadiga nas regiões próximas ao fundo. Contudo, elevaram os danos acumulados em regiões próximas ao topo. O dano total acumulado foi contabilizado através da lei de Miner. O comportamento dinâmico do tendão foi avaliado através de uma análise paramétrica realizada em um modelo numérico desenvolvido em MATLAB por intermédio do método dos elementos finitos. Os resultados demonstraram que, para o período de onda de 1,08 segundos e carga axial inicial de 44,7N, a interação onda-tendão foi dominada pelas componentes inerciais de força, o que é coerente para a faixa de número de Keulegan-Carpenter. O modelo numérico se mostrou eficiente na análise dinâmica do tendão, reproduzindo um padrão de deslocamentos semelhante ao sinal obtido durante os experimentos para as mesmas condições e posição. Em ambas as abordagens, foram identificadas superharmônicas nos sinais que sugerem a presença do fenômeno dinâmico springing. Maiores análises são necessárias para a confirmação deste fenômeno. Esta pesquisa é significativa pois abrange uma análise do impacto de fenômenos hidrodinâmicos na vida útil à fadiga de materiais utilizados na fabricação de tendões de torres eólicas flutuantes. Os resultados aqui apresentados visam contribuir para o desenvolvimento de elementos estruturais, tecnologias de fabricação e otimização estrutural no contexto de energias renováveis no mar.
- ItemAnálise do desempenho de um aerogerador de pequeno porte(2006) Acunha Junior, Ivoni Carlos; Almeida, Jorge AlbertoO objetivo deste trabalho é analisar o desempenho de um gerador eólico de pequeno porte. Para isto foi instalado um aerogerador de velocidade variável com potência nominal de 250 W. O aerogerador utiliza o sistema de estol ativo para controle de rotação e proteção, maximizando a eficiência aerodinâmica, minimizando a complexidadee os custos de fabricação do sistema os quais poderiam ser impeditivos à geração de energia com estes equipamentos em função da sua pequena capacidade de geração. Para monitoramento do sistema foi instalada uma torre anemométrica contendo dois anemômetros de três conchas, um sensor de direção do tipo leme direcional e um sistema de aquisição e armazenamento de dados (data logger), um amperímetro tipo alicate utilizado para medição da corrente elétrica e um voltímetro para medição da tensão, ambos com um sistema de armazenamento de dados e um medidor de energia. Com os dados de vento medidos no local e a potência convertida, calculada através da tensão e corrente elétrica produzida pelo aerogerador foi construída acurva de potência deste e comparada com a curva de potência fornecida pelo fabricante, onde concluímos que o desempenho deste foi muito próximo do desempenho apresentado pelo fabricante, sendo em algumas situações superior. O gráfico do coeficiente de potência deste aerogerador foi construído a fim de verificar a relação entre a potência real convertida e o potencial eólico disponível para as diversas velocidades do vento experimentadas. Com os dados de vento tratados estatisticamente utilizando a função densidade de probabilidade de Weibull e a curva de potência, foi calculada aenergia convertida pelo aerogerador e o seu fator de capacidade, o qual representa a relação entre a energia convertida pelo aerogerador em um certo intervalo de tempo e a energia existente no vento para o mesmo intervalo. Foi concluído que o aerogerador possui um desempenho aceitável para as velocidades do vento a que o mesmo foi submetido durante a operação.