O uso de fibra de juta (corchorus capsularis) no desenvolvimento de pás de turbina eólica de pequena escala para ventos de baixa intensidade
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Data de Publicação: | 2023 |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPA |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16125 |
Resumo: | Fibras naturais apresentam um potencial crescente no reforço de compósitos poliméricos, representando um promissor concorrente das fibras de vidro, extensamente usadas na construção de pás de aerogeradores, cuja reciclabilidade/descartabilidade e alto custo energético de produção já têm sido discutidos nos principais centros produtores de turbinas. Além disso, o desenvolvimento de turbinas eólicas para áreas com ventos de 2 a 6 m/s, considerados de baixa velocidade, utilizando perfil aerofólio S1210, pode incrementar o potencial energético de geração de regiões não originalmente elegíveis para a instalação de turbinas de grande porte. Este estudo propõe a avaliação do uso da fibra de juta (Corchorus capsularis) no projeto de pás de uma turbina eólica de pequena escala, considerando os parâmetros aerodinâmicos e estruturais. O presente projeto foi desenvolvido incorporando a Teoria da Quantidade de Movimento Angular do elemento de Pá (BEM), a Teoria Clássica dos Laminados (TCL) e a Teoria de Fluxo de Cisalhamento de Bredt-Batho Extendida (EBSFT), de forma a levantar as propriedades elásticas e possibilitar o uso dos critérios de falha. As lâminas do compósito foram caracterizadas segundo a ASTM D 3039, ASTM D 638 e ASTM D 5379. As propriedades mecânicas levantadas, aliadas aos parâmetros elásticos da seção transversal, rigidez torsional, rigidez axial e rigidez flexural de EIy 4.97 x 104 Nm2, EIz 1,45 x 106 Nm2, EI 9,47 x 104 Nm2 e GJ 1873,6 x 106 Nm2 ,respectivamente, demonstraram a viabilidade do uso da fibra de juta aplicadas ao laminado estrutural na construção da pá, definido segundo o critério de falha de tensão máxima, se apresentando para concorrer com as fibras de vidro hoje utilizadas. |
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2023-12-07T17:57:34Z2023-12-07T17:57:34Z2023-10-17CARDOSO, Robson Luis Baleeiro. O uso de fibra de juta (corchorus capsularis) no desenvolvimento de pás de turbina eólica de pequena escala para ventos de baixa intensidade. Orientador: Roberto Tetsuo Fujiyama . 2023. 99 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16125 . Acesso em:.https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16125Fibras naturais apresentam um potencial crescente no reforço de compósitos poliméricos, representando um promissor concorrente das fibras de vidro, extensamente usadas na construção de pás de aerogeradores, cuja reciclabilidade/descartabilidade e alto custo energético de produção já têm sido discutidos nos principais centros produtores de turbinas. Além disso, o desenvolvimento de turbinas eólicas para áreas com ventos de 2 a 6 m/s, considerados de baixa velocidade, utilizando perfil aerofólio S1210, pode incrementar o potencial energético de geração de regiões não originalmente elegíveis para a instalação de turbinas de grande porte. Este estudo propõe a avaliação do uso da fibra de juta (Corchorus capsularis) no projeto de pás de uma turbina eólica de pequena escala, considerando os parâmetros aerodinâmicos e estruturais. O presente projeto foi desenvolvido incorporando a Teoria da Quantidade de Movimento Angular do elemento de Pá (BEM), a Teoria Clássica dos Laminados (TCL) e a Teoria de Fluxo de Cisalhamento de Bredt-Batho Extendida (EBSFT), de forma a levantar as propriedades elásticas e possibilitar o uso dos critérios de falha. As lâminas do compósito foram caracterizadas segundo a ASTM D 3039, ASTM D 638 e ASTM D 5379. As propriedades mecânicas levantadas, aliadas aos parâmetros elásticos da seção transversal, rigidez torsional, rigidez axial e rigidez flexural de EIy 4.97 x 104 Nm2, EIz 1,45 x 106 Nm2, EI 9,47 x 104 Nm2 e GJ 1873,6 x 106 Nm2 ,respectivamente, demonstraram a viabilidade do uso da fibra de juta aplicadas ao laminado estrutural na construção da pá, definido segundo o critério de falha de tensão máxima, se apresentando para concorrer com as fibras de vidro hoje utilizadas.Natural fibers have growing potential for reinforcing polymer composites, representing a promising competitor to the glass and carbon fibres widely used in the construction of wind turbine blades, whose recyclability/disposability and high energy production costs have already been discussed in the main turbine production centres. On the other hand, the development of wind turbines for areas with winds of between 2 and 6 m/s, considered low speed, using the S1210 aerofoil profile could increase the energy generation potential of regions not originally eligible for the installation of large turbines. This study proposes evaluating the use of jute fiber (Corchorus capsularis) in the blade design of a small-scale wind turbine, considering aerodynamic and structural parameters. This project was developed incorporating Blade Element Momentum Theory (BEM), Classical Laminate Theory (TCL) and Extended Bredt-Batho Shear Flow Theory (EBSFT), in order to survey the elastic properties and enable the use of failure criteria. The composite blades were characterised in accordance with ASTM D 3039, ASTM D 638 and ASTM D 5379. The mechanical properties obtained, together with the elastic parameters of the cross-section, torsional stiffness, axial stiffness and flexural stiffness, of EIy 4.97 x 104 Nm2, EIz 1.45 x 106 Nm2, EI 9.47 x 104 Nm2 and GJ 1873.6 x 106 Nm2, respectively, demonstrated the feasibility of using jute fibre applied to the structural laminate in the construction of the blade, defined in accordance with the maximum stress failure criterion, presenting itself to compete with the glass fibres used today.Submitted by Ivone Costa (mivone@ufpa.br) on 2023-12-07T17:56:46Z No. of bitstreams: 2 Tese_UsoDeFibras.pdf: 6682775 bytes, checksum: 75fc277a5083d6e7974c46ca61302f55 (MD5) license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5)Approved for entry into archive by Ivone Costa (mivone@ufpa.br) on 2023-12-07T17:57:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese_UsoDeFibras.pdf: 6682775 bytes, checksum: 75fc277a5083d6e7974c46ca61302f55 (MD5) license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5)Made available in DSpace on 2023-12-07T17:57:34Z (GMT). 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