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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/riufal/6777
Tipo: | Dissertação |
Título: | Projeto estrutural otimizado de torres tubulares de aerogeradores em materiais compósito |
Título(s) alternativo(s): | Optimized structural design of tubular towers of wind turbines in composite material |
Autor(es): | Gama Junior, Antonio Porfírio da |
Primeiro Orientador: | Cavalcante, Márcio André Araújo |
metadata.dc.contributor.referee1: | Lima Junior, Eduardo Toledo de |
metadata.dc.contributor.referee2: | Junkes, Janaína Accordi |
Resumo: | A energia eólica é uma importante fonte de energia renovável, sendo explorada no Brasil e com forte tendência a aumentar nas próximas décadas, considerando-se o potencial do país. A maneira mais comum de explorar a energia eólica é através das turbinas eólicas, geralmente projetadas para ter a máxima eficiência energética. A torre é uma parte importante do projeto do aerogerador, uma vez que define a posição da turbina eólica e deve ser projetada para suportar diferentes cargas, representando, aproximadamente, 30% do custo total do aerogerador. Os materiais compósitos são uma opção interessante para a fabricação de torres tubulares de aerogeradores de pequeno porte, pois apresentam ótimas relações entre resistência e peso e entre rigidez e peso, além de oferecer maior flexibilidade no projeto estrutural, em comparação com os materiais convencionais. Este trabalho apresenta um estudo de otimização estrutural de torres tubulares de aerogeradores em materiais compósitos, dentro de uma abordagem baseada na resistência dos materiais, na teoria da instabilidade linear e no princípio dos trabalhos virtuais, além de técnicas de otimização, com o objetivo de minimizar a massa da torre. Comparações são realizadas com torres de aço e de alumínio otimizadas. A minimização da massa da torre através do emprego de técnicas de otimização permite a redução de custos com insumos, transporte, montagem e manutenção da torre, com o objetivo de viabilizar a fabricação de torres de material compósito para pequenos aerogeradores, especialmente aqueles que serão instalados em áreas remotas e de difícil acesso, além de contribuir com o estudo dessa tecnologia ainda pouco explorada no Brasil. |
Abstract: | The wind energy is a valuable renewable energy resource, and it has been explored in Brazil, with a strong tendency to increase in the next decades, considering the Brazil's potential. The most common way to explore wind energy is through wind turbines, usually designed to have maximum energetic efficiency. The tower is an essential part of the wind turbine design, once it defines the wind turbine position and must be designed to resist to different loadings, responding for 30% of the wind turbine cost, approximately. The composite materials are an interesting choice to manufacture tubular towers of small wind turbines, because they present excellent relations between strength and weight, also between stiffness and weight, and they offer more flexibility in the structural design, in comparison with the conventional materials. This work presents a structural optimization study of tubular towers of wind turbines in composite materials, which is based on the strength of materials, the linear instability theory, and the principle of virtual work, to minimize the tower's weight. Some comparisons are made with optimized steel and aluminum towers. The minimization of the tower's weight through the employment of optimization techniques allows a reduction of the costs with materials, transportation, assembling and maintenance of the tower, with the intention to make feasible the manufacturing of composite material towers for small wind turbines, especially those ones that will be installed in remote areas with difficult access, besides contributing with the study of this technology not much explored in Brazil. |
Palavras-chave: | Energia eólica - Turbinas eólicas Aerogeradores Materiais compósitos Otimização estrutural Projeto estrutural - Engenharia civil Wind energy - Wind turbines Composite materials Structural optimization Structural design - Civil engineering |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
Citação: | GAMA JUNIOR, Antonio Porfírio da. Projeto estrutural otimizado de torres tubulares de Aerogeradores em material compósito. 2020. 87 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Alagoas, 2019. |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/6777 |
Data do documento: | 20-dez-2019 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC |
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