Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Luis Felipe Souza (luis_felas@globo.com) on 2008-11-11T18:38:13Z No. of bitstreams: 1 Tese_2007_AlfranSampaio.pdf: 4158633 bytes, checksum: 63aafed3350074c771af2bf60110b243 (MD5) / Approved for entry into archive by Georgia Fernandes(georgia@bce.unb.br) on 2008-12-08T17:50:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese_2007_AlfranSampaio.pdf: 4158633 bytes, checksum: 63aafed3350074c771af2bf60110b243 (MD5) / Made available in DSpace on 2008-12-08T17:50:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_2007_AlfranSampaio.pdf: 4158633 bytes, checksum: 63aafed3350074c771af2bf60110b243 (MD5) / A presente pesquisa avalia algumas das principais metodologias de projeto fundações superficiais de aerogeradores assentes em areia de duna a partir do estudo de caso de um aerogerador da usina eólica da Taíba-CE. Inicialmente, os ventos da região e o aerogerador estudado são caracterizados. Para estimar os esforços atuantes nas fundações do aerogerador realiza-se, em campo, um monitoramento estrutural e um modelo reduzido é ensaiado em túnel de vento. O solo de apoio das fundações é caracterizado, em laboratório, por meio de ensaios básicos de caracterização, de ensaios eodométricos e de cisalhamento direto. Em campo, realizam-se sondagens à percussão, com medida de energia e torque, e ensaios pressiométricos. Dez metodologias utilizadas para estimar o módulo de deformação cisalhante máximo a partir de sondagens à percussão e de ensaios pressiométricos são avaliadas (Ohsaki e Iwasaki, 1973; Seed e et al., 1983; Ohta e Goto, 1978a; Sykora e Stokoe, 1983; Ohta e Goto, 1978b; Seed et al., 1986; Stephenson et al., 2004; Schnaid et al., 2004; Kaltesiotis et al., 1990 e Byrne et al., 1990) tomando-se como base a expressão de Hardin (1978) e os resultados obtidos por Barros (1990). Neste contexto foi possível verificar que tanto ensaios pressiométricos (PMT) quanto sondagens à percussão (SPT) podem ser utilizadas para a determinação do módulo cisalhante máximo de solos arenosos desde que utilizados com os métodos propostos por Kaltesiotis et al. (1990), em função do módulo de deformação cisalhante inicial (Gi), e Seed et al. (1983), respectivamente. Esforços atuantes nas fundações do aerogerador estudado, estimados de diferentes formas, são comparados. As estimativas do momento fletor que apresentaram os resultados mais próximos dos valores extrapolados pelo monitoramento estrutural foram obtidas pela utilização da NBR 6123/87 modificada. Estimativas da tensão admissível e do recalque são realizadas por métodos que utilizam ensaios de campo e de laboratório. Metodologias empíricas (Tschebotariof, 1978; Tschebotarioff e Ward, 1948; Alpan, 1961 e Haase, 1975), que consideram o solo como um semi-espaço elástico (Lysmer e Richart, 1966 e Nagendra e Sridharan, 1981) e consideram o solo como um conjunto de molas lineares (Barkan, 1962), utilizadas para estimar a vibração da fundação, são avaliadas. A faixa de variação da freqüência de vibração obtida pela utilização dos mencionados métodos foi ampla, no entanto, em todos os verificou-se diferenças bastante superiores a 30% com relação à faixa de freqüência de operação da máquina indicando a ausência de risco de fenômenos ressonantes. Por fim, a possibilidade de redução das dimensões da fundação do aerogerador estudado é discutida concluindo-se que é possível projetar fundações cerca de 32 % mais econômicas. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The present research evaluates some of the main methodologies of superficial foundation designs of wind energy converters founded on dune sands, from the study of a real case of the aeolian plant in Taíba-CE. Initially, the winds of the region and the wind energy converters are characterized. In order to evaluate the stresses within the foundation system of the wind energy converters, a reduced model is tested in field and in wind tunnel. The granular site is characterized in laboratory by means of basic characterization geotechnical tests, consolidation tests and direct shear tests. In field, the standart penetration test is done, with energy and torque measurement, as well as pressuremeter tests. Ten methodologies used to calculate the maximum shear deformation module from the standart penetration test and the pressureneter tests are evaluated (Ohsaki and Iwasaki, 1973; Seed and et al., 1983; Ohta and Goto, 1978a; Sykora and Stokoe, 1983; Ohta and Goto, 1978b; Seed et al., 1986; Stephenson et al., 2004; Schnaid et al., 2004; Kaltesiotis et al., 1990 and Byrne et al., 1990) taking into consideration Hardin expressions´ (1978) and the results of Barros (1990). In this context it was possible to verify that the pressureneter tests (PMT) and the standart penetration test (SPT) may be used for the determination of the maximum shear moduli of sands since it had been used with the methods considered for Kaltesiotis et al. (1990), in function of the initial shear deformation module (Gi), and Seed et al (1983), respectively. The stresses in the foundation system of the studied wind energy converters, calculated of different forms, are compared. The estimations of the bending moment, using the modified NBR 6123/87, presented the closest results to the monitored structural values. Estimations of stresses and displacements were done by methods which use laboratory and field tests. Empirical Methodologies (Tschebotariof, 1978; Tschebotarioff and Ward, 1948; Alpan, 1961 and Haase, 1975), which consider the ground as an elastic half-space (Lysmer and Richart, 1966 and Nagendra and Sridharan, 1981) and which consider the ground as a set of linear springs (Barkan, 1962), were used to analyse the vibrations of the foundation, hence, being also evaluated herein. The range of frequency variation obtained by the use of the mentioned methods was large; however, in all methods it was observed differences beyond 30% in relation to the frequency range of the machinery indicating the absence of risk of the resonant phenomena. Finally, the possibility of resizing in the foundation dimensions of the wind energy converters was analyzed and discussed, being possible to conclude that it is possible to design foundations for wind converters in the studied region which are, approximately, 32% more economical than the traditional designed ones.

SILVA, D. P. Desempenho aerodinâmico das pás de um aerogerador de pequeno porte, perfil NREL S809, em diferentes velocidades específicas de projeto. 2012. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-01-27T14:50:44Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_dpsilva.pdf: 1711742 bytes, checksum: caf297aa249f7ce26e7827a284a92a1c (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-06-16T16:37:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_dpsilva.pdf: 1711742 bytes, checksum: caf297aa249f7ce26e7827a284a92a1c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T16:37:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_dpsilva.pdf: 1711742 bytes, checksum: caf297aa249f7ce26e7827a284a92a1c (MD5) Previous issue date: 2012-08-31 / The blades of a wind turbine are the direct component in the conversion of the kinetic energy of the wind into rotational energy. The blades have the operating principle based on the action of aerodynamic forces on their profiles, producing a torque on the axis of rotation, which is captured by a generator and thus transformed into electrical energy. In the energy conversion process there are both mechanical and electrical losses and by that the blades must be designed to be the most efficient in the operating regime where they are used. The present work aims at testing the aerodynamic performance of a set of turbine blades, 1.5 m radius, using NREL S809 airfoil and designed based on the Blade Element Momentum Theory (BEM). The results, expressed by the characteristic curves showed that among the tested blades, l = 7 had the best performance, obtaining a value of Cpmax = 0.31. / As pás de um aerogerador são o componente de importância mais direta na transformação da energia cinética dos ventos em energia de rotação. As pás têm como princípio de funcionamento a ação de forças aerodinâmicas em seus perfis, que produzem um torque no eixo de rotação, que é captado por um gerador elétrico e assim o transformando em energia elétrica. Neste processo de transformação da energia há perdas tanto mecânicas quanto elétricas e dessa forma as pás devem ser projetadas de maneira a serem o mais eficientes no regime de operação para o qual foram projetadas. O presente trabalho se propôs a realizar testes de desempenho aerodinâmico de um conjunto pás de um aerogerador de pequeno porte, com raio de 1,5m, utilizando aerofólio NREL S809 e projetadas através da Teoria do Momento do Elemento de Pá (BEM). Os resultados dos testes, expressos por curvas características, mostraram que dentre as pás testadas, a l=7 apresentou o melhor desempenho, obtendo um valor de Cpmax=0,31.

Este trabalho apresenta um sistema de aquisição de dados de baixo custo desenvolvido especialmente para monitoramento do desgaste da pastilha de freio e sensor de vibração de aerogeradores. Os aerogeradores de pequeno porte necessitam periodicamente freiar o seu movimento para eventuais manutenções e quando acontece o fim da carga das baterias. O sistema de freio possui uma pastilha que desgasta conforme o uso. O monitoramento do desgaste desta pastilha é um importante fator a ser controlado. Os custos com deslocamentos de técnicos para avaliar o desgaste é proibitivo, logo o monitoramento remoto é a solução proposta. O sinal do sensor de vibração é importante também de ser monitorado pois em situações de ventos fortes o acionamento do freio torna-se importante para evitar auto destruição do equipamento. A solução apresentada é a aquisição destes sinais com projeto eletrônico próprio e a transmissão por sistema sem fio – wireless utilizando a rede celular disponível. Os aerogeradores de pequeno porte normalmente são instalados em localidades onde a instalação de cabos torna-se inviável e por isso uma central de monitoramento localizada em uma cidade de grande porte torna-se interessante, pois quando surgir a necessidade de troca da pastilha pode-se enviar o técnico com a certeza da necessidade, evitando viagens desnecessárias. Um programa de monitoramento também é proposto no modelo adotado. Este software recebe os dados da rede sem fio e num computador apresenta os valores indicando situações alarmantes. / This paper presents a data acquisition system, developed specifically for low-cost monitoring of pads wear and vibration sensor of wind powers. The small Wind Power needs periodically to stop its movement for possible maintenance and when its batteries systems are fuelled. The brake system has pads that wears when used. The monitoring of wear pads is an important factor to be controlled. The travel cost of technicians to evaluate the wear is prohibitive, so the remote monitoring is the proposed solution. The signal from the vibration sensor is important also to be monitored because in situations of high winds the brake turns on, this is important to avoid self destruction of the equipment. The solution presented is the acquisition these signals with electronic project above and the transmission system for wireless using the cellular network available. The small wind powers usually are installed in places where the installation of cables becomes unviable and therefore a central monitoring located in big cities is interesting, because when necessity to change the brake insert, a technician has could be sent with the certainty of the need, avoiding unnecessary trips. Monitoring software is also proposed in the model adopted. This software receives data from the wireless network and a computer presents figures showing alarming situations.

Este trabalho apresenta um sistema de aquisição de dados de baixo custo desenvolvido especialmente para monitoramento do desgaste da pastilha de freio e sensor de vibração de aerogeradores. Os aerogeradores de pequeno porte necessitam periodicamente freiar o seu movimento para eventuais manutenções e quando acontece o fim da carga das baterias. O sistema de freio possui uma pastilha que desgasta conforme o uso. O monitoramento do desgaste desta pastilha é um importante fator a ser controlado. Os custos com deslocamentos de técnicos para avaliar o desgaste é proibitivo, logo o monitoramento remoto é a solução proposta. O sinal do sensor de vibração é importante também de ser monitorado pois em situações de ventos fortes o acionamento do freio torna-se importante para evitar auto destruição do equipamento. A solução apresentada é a aquisição destes sinais com projeto eletrônico próprio e a transmissão por sistema sem fio – wireless utilizando a rede celular disponível. Os aerogeradores de pequeno porte normalmente são instalados em localidades onde a instalação de cabos torna-se inviável e por isso uma central de monitoramento localizada em uma cidade de grande porte torna-se interessante, pois quando surgir a necessidade de troca da pastilha pode-se enviar o técnico com a certeza da necessidade, evitando viagens desnecessárias. Um programa de monitoramento também é proposto no modelo adotado. Este software recebe os dados da rede sem fio e num computador apresenta os valores indicando situações alarmantes. / This paper presents a data acquisition system, developed specifically for low-cost monitoring of pads wear and vibration sensor of wind powers. The small Wind Power needs periodically to stop its movement for possible maintenance and when its batteries systems are fuelled. The brake system has pads that wears when used. The monitoring of wear pads is an important factor to be controlled. The travel cost of technicians to evaluate the wear is prohibitive, so the remote monitoring is the proposed solution. The signal from the vibration sensor is important also to be monitored because in situations of high winds the brake turns on, this is important to avoid self destruction of the equipment. The solution presented is the acquisition these signals with electronic project above and the transmission system for wireless using the cellular network available. The small wind powers usually are installed in places where the installation of cables becomes unviable and therefore a central monitoring located in big cities is interesting, because when necessity to change the brake insert, a technician has could be sent with the certainty of the need, avoiding unnecessary trips. Monitoring software is also proposed in the model adopted. This software receives data from the wireless network and a computer presents figures showing alarming situations.

Este trabalho apresenta um sistema de aquisição de dados de baixo custo desenvolvido especialmente para monitoramento do desgaste da pastilha de freio e sensor de vibração de aerogeradores. Os aerogeradores de pequeno porte necessitam periodicamente freiar o seu movimento para eventuais manutenções e quando acontece o fim da carga das baterias. O sistema de freio possui uma pastilha que desgasta conforme o uso. O monitoramento do desgaste desta pastilha é um importante fator a ser controlado. Os custos com deslocamentos de técnicos para avaliar o desgaste é proibitivo, logo o monitoramento remoto é a solução proposta. O sinal do sensor de vibração é importante também de ser monitorado pois em situações de ventos fortes o acionamento do freio torna-se importante para evitar auto destruição do equipamento. A solução apresentada é a aquisição destes sinais com projeto eletrônico próprio e a transmissão por sistema sem fio – wireless utilizando a rede celular disponível. Os aerogeradores de pequeno porte normalmente são instalados em localidades onde a instalação de cabos torna-se inviável e por isso uma central de monitoramento localizada em uma cidade de grande porte torna-se interessante, pois quando surgir a necessidade de troca da pastilha pode-se enviar o técnico com a certeza da necessidade, evitando viagens desnecessárias. Um programa de monitoramento também é proposto no modelo adotado. Este software recebe os dados da rede sem fio e num computador apresenta os valores indicando situações alarmantes. / This paper presents a data acquisition system, developed specifically for low-cost monitoring of pads wear and vibration sensor of wind powers. The small Wind Power needs periodically to stop its movement for possible maintenance and when its batteries systems are fuelled. The brake system has pads that wears when used. The monitoring of wear pads is an important factor to be controlled. The travel cost of technicians to evaluate the wear is prohibitive, so the remote monitoring is the proposed solution. The signal from the vibration sensor is important also to be monitored because in situations of high winds the brake turns on, this is important to avoid self destruction of the equipment. The solution presented is the acquisition these signals with electronic project above and the transmission system for wireless using the cellular network available. The small wind powers usually are installed in places where the installation of cables becomes unviable and therefore a central monitoring located in big cities is interesting, because when necessity to change the brake insert, a technician has could be sent with the certainty of the need, avoiding unnecessary trips. Monitoring software is also proposed in the model adopted. This software receives data from the wireless network and a computer presents figures showing alarming situations.

Estágio realizado no Parque Eólico da Coelheira / Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major de Telecomunicações). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de doutoramento. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Área de especialização de Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-04-11T21:28:36Z No. of bitstreams: 1 2017_AdrianoÁtimadeMorais.pdf: 5280358 bytes, checksum: 1c669f077ac8aa4961f17d9fefd06e33 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-04-12T17:33:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_AdrianoÁtimadeMorais.pdf: 5280358 bytes, checksum: 1c669f077ac8aa4961f17d9fefd06e33 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-12T17:33:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_AdrianoÁtimadeMorais.pdf: 5280358 bytes, checksum: 1c669f077ac8aa4961f17d9fefd06e33 (MD5) Previous issue date: 2018-04-12 / O aumento do comprimento das torres eólicas e do diâmetro do rotor, ao longo dos anos, tornaram também as pás eólicas uma estrutura flexível e sujeita a níveis de vibração importantes de serem avaliados. A maioria dos acidentes com turbinas eólicas são ocasionadas por falhas ocorridas nas pás. A causa dessas falhas advém de diversos fatores, como a atuação de rajadas de vento, relâmpagos, fadiga, entre outros. Cerca de 30 falhas de pás eólicas estão ocorrendo por ano em parques eólicos operados comercialmente em todo o mundo. Uma das demandas e desafios do setor eólico tem como linha prioritária garantir a integridade estrutural de aerogeradores enquanto sujeitas às complexas cargas estáticas e dinâmicas. O colapso de pás eólicas devido a danos excessivos de carga ou de fadiga, pode levar à destruição de toda a turbina. Segundo a norma IEC 61400/23:2001, a pá deve ser submetida a ensaios com carregamento estático de distribuição normalizada da carga de projeto, produzindo uma margem entre essa carga e a resistência à ruptura da pá na sua posição mais fraca. Desta forma, este trabalho se propôs avaliar a resistência de um conjunto de pás da turbina Verne 555 sob o ponto de vista estático, através de procedimentos experimentais e simulações numérico-computacionais por meio do Método dos Elementos Finitos, utilizando o software ANSYS. Teve-se como objetivo calibrar o modelo numérico do objeto de estudo deste trabalho previamente elaborado por Araújo et al. (2016) através de ensaios experimentais estáticos, realizados de acordo com a norma IEC 61400/23:2001, ensaios de tração para a verificação do módulo de elasticidade e tensão de ruptura do material, de acordo com a norma ASTM D3039:2014, bem como ensaios térmicos para a caracterização do tipo de material interno utilizado na fabricação da pá por meio da análise termogravimétrica. As cargas impostas nos testes estáticos e no modelo numérico foram extraídas da modelagem aerodinâmica pela teoria do elemento de pá via software QBlade. O comportamento da pá quanto à deformação apontou a necessidade de uma análise numérica que contemplasse a não-linearidade geométrica. Esta evolução técnica permitiu compreender melhor a realidade que rege o problema. As pás não apresentaram um comportamento padrão quanto à ruptura, exceto na formação das fissuras que foi sempre transversal à seção. Em dois ensaios estáticos os efeitos brazier, buckling e delaminação foram identificados. O ensaio de tração em amostras retiradas da pá nos forneceu parâmetros mecânicos importantes para a calibração do modelo numérico, bem como na identificação dos materiais internos através do método de termogravimetria, já que nenhuma informação a respeito da pá foi fornecida pelo fabricante. / Increasing the length of wind towers and rotor diameter over the years have also made wind turbines a flexible structure subject to significant levels of vibration to be evaluated. Most accidents with wind turbines are causeds by failures in blades. The cause of these failures comes from several factors, such as the action of wind gusts, lightning, fatigue, among others. About 30 failures of wind turbines are occurring annually in commercially operated wind farms around the world. One of the demands and challenges of the wind sector has as a priority line to guarantee the structural integrity of wind turbines while subject to complex static and dynamic loads. The collapse of wind turbines due to excessive load or fatigue damage can lead to the destruction of the entire turbine. According to IEC 61400/23: 2001, the blade must be subjected to tests with static loading of standard design load distribution, producing a margin between this load and the blade rupture strength at its weakest position. In this way, this work intends to evaluate the resistance of a Verne 555 turbine blade set from a static point of view, through experimental procedures and numerical-computational simulations using the Finite Element Method using the ANSYS software. The aim of this study was to calibrate the numerical model of the study object of this work previously elaborated by Araújo et al. (2016) by means of static experimental tests carried out in accordance with IEC 61400/23: 2001, traction tests for the modulus of elasticity and traction strength of the material in accordance with ASTM D3039: 2014 as well as thermal tests for the characterization of the type of internal material used in the manufacture of the blade by thermogravimetric analysis. The loads imposed on the static tests and the numerical model were obtained through aerodynamic modeling by QBlade software blade theory. The behavior of the blade on the deformation indicated the need for a numerical analysis that contemplated the geometric non-linearity. This technical evolution allowed a better understanding of the reality that governs the problem. The blades did not present a standard behavior regarding the rupture, except in the formation of the fissures that was always transversal to the section. In two static tests the brazier, buckling and delamination effects were identified. The traction test on samples taken from the spade gave us important mechanical parameters for the calibration of the numerical model as well as the identification of the internal materials by means of the thermogravimetry method, since no information about the spade was provided by the manufacturer.