ANÁLISE MODAL DE TURBINAS EÓLICAS OFFSHORE: MODELAGEM ANALÍTICA E NUMÉRICA

Carlos Vitor da Silva Sarmento¹; Paulo Marcelo Vieira Ribeiro¹

¹ UFPE- Universidade Federal de Pernambuco

doi:10.20906/CPS/CILAMCE2017-0723

Resumo

Turbinas eólicas offshore (Offshore Wind Turbine-OWT) estão constantemente sujeitas as ações dinâmicas, sejam elas oriundas de forças do vento, correntes marítimas, maremoto, movimento do conjunto pás-rotor, entre outras. Desta forma, a análise dinâmica nas fases preliminares do projeto é de grande importância, objetivando a estimativa das frequências naturais para que seja possível manter a estrutura segura à fenômenos como a ressonância e fadiga. Neste trabalho a OWT foi considerada sobre fundação do tipo monopilar. A estrutura foi modelada analítica e numericamente através de cinco etapas, partindo de uma viga de referência, engastada e com massa no topo. Em cada nível adicional da análise uma variável foi inserida. O caso mais completo é dado por: Viga com fundação considerando a elasticidade do solo, estrutura parcialmente imersa no fluido (água), com massa na extremidade e carga aplicada axialmente. Devido à esta carga axial, oriunda dos equipamentos (motor, pás, etc), uma análise modal considerando o efeito prévio de compressão da estrutura foi realizada. Resultados foram obtidos analiticamente para os 3 casos estudados. Em seguida o método dos elementos finitos (MEF) foi empregado e as etapas foram validadas, tendo os resultados confirmados por: i)resultados analíticos, ii)simulações computacionais com o MEF e iii) Medidas reais da literatura. Desta forma o modelo simplificado se mostrou eficiente na análise preliminar das frequências naturais de OWT do tipo monopilar

Palavras-chave: Aerogerador; Offshore; Analítico; Elementos Finitos; Análise modal