Otimização do projeto estrutural de torres de aço para aerogeradores

• Autor(a) principal: Furlanetto, Augusto
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/180643
• topic: Engenharia mecânica; Quantum particle swarm algorithm; Wind turbines; Structural optimization; QPSO

A energia eólica vem se tornando uma das fontes alternativas de energia mais utilizadas nos últimos anos, devido ao seu caráter renovável e limpo. Nesse contexto de demanda crescente por novas instalações, um fator determinante para o sucesso do projeto é o custo envolvido em cada gerador eólico que compõe o parque. Um método de tornar o projeto mais viável do ponto de vista econômico consiste na diminuição do peso da torre do gerador eólico, e consequentemente no custo de material envolvido na construção. O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para a minimização do peso de uma torre de um gerador eólico sujeita à ação do vento, peso próprio e peso do conjunto rotor/nacele. É feito uso das normas NBR 6123, NBR 8681 e NBR 8800, relativas ao comportamento do vento, critérios de segurança e estruturas de aço, respectivamente. A otimização é realizada através da utilização do algoritmo metaheurístico QPSO, implementado via software MATLAB (2002). O problema estudado consiste em uma torre tubular, cujas variáveis de projeto são a sua espessura e o seu diâmetro. As restrições utilizadas são referentes a aspectos de resistência e deslocamentos normatizados. A carga do vento sobre a torre é analisada como uma força estática equivalente e a força transmitida pelo conjunto rotor/nacele à torre é considerada por um modelo simplificado. Melhorias substanciais na massa total da torre são obtidas com o uso do algoritmo QPSO. A metodologia desenvolvida é testada quanto à sua robustez por múltiplas reinicializações. Todas soluções otimizadas atendem aos critérios estabelecidos nas respectivas normas quanto à flambagem, e uma combinação de esforços através de curvas de interação para esforço normal, momento fletor, esforço cortante e esforço torçor.