Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologla, Departamento de Engenharia Mecanica, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-05-02T16:26:32Z No. of bitstreams: 1 2017_EduardoAkiraPinheiroUema.pdf: 6973768 bytes, checksum: c0f8cc95028518ae48a200126030a57d (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento (ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-05-02T17:50:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_EduardoAkiraPinheiroUema.pdf: 6973768 bytes, checksum: c0f8cc95028518ae48a200126030a57d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-02T17:50:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_EduardoAkiraPinheiroUema.pdf: 6973768 bytes, checksum: c0f8cc95028518ae48a200126030a57d (MD5) / Este trabalho apresenta a modelagem matemática de um sistema de transmissão eletromecânica típico de uma turbina eólica incorporando modelos de flutuações determinísticas de cisalhamento do vento (wind shear) e de sombreamento da torre (tower shadow) e de perfis estocásticos de velocidade do vento, utilizando as densidades espectrais de potência de Davenport e Kaimal. Num primeiro instante, apresenta-se a formulação matemática do modelo do sistema de transmissão utilizado que inclui rotor, caixa multiplicadora e gerador síncrono de ímãs permanentes. Posteriormente, apresenta-se a formulação de dois efeitos determinísticos, um de cisalhamento do vento e outro de sombreamento da torre. Acrescentam-se ainda os perfis estocásticos de velocidade do vento usando as densidades espectrais de potência supracitadas. É apresentada também uma análise paramétrica do modelo variando a velocidade do vento à altura do cubo e o raio do rotor da turbina. O fenômeno de oscilações 3p é observado em quase todos os parâmetros de saída do modelo. A presença da torre gera um perfil dente de serra nesses parâmetros que, quando combinado com a flutuação devido ao cisalhamento do vento, é suavizado. A corrente e tensão elétrica no sistema trifásico não apresentaram diferenças significativas. A introdução de perfis estocásticos de velocidade do vento apresentou variações no coeficiente de potência e na tensão elétrica no sistema trifásico gerada pelo modelo. / This work presents the mathematical modelling of an electromechanical transmission system most commonly found in wind turbines, incorporating models of deterministic fluctuations caused by the effects of wind shear and tower shadow, as well as stochastic effects useng Davenport’s and Kaimal’s power spectral densities. Initially, the mathematical formulation of the power train is presented, including the rotor, drivetrain and permanent magnet synchronous generator (PMSG). Additionally, the effects of both wind shear and tower shadow as well as the aforementioned power spectral densities are included afterwards. A parametric analysis is also presented, varying the wind speed at hub height and the radius of the rotor. The phenomenon characterised by the 3p oscillations is observed in almost all output parameters of the model. The presence of the tower generates a sawtooth wave in these parameters, which is smoothed when combined with the wind shear effect. The current and voltage in the three-phase system have not shown any significant change when considering the deterministic fluctuations alone. The introduction of stochastic wind velocities has caused variations in the power coefficient and the three-phase voltage of the transmission system.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-18T18:06:54Z No. of bitstreams: 1 2016_RaffaeldeQueirozAlmeida.pdf: 3539696 bytes, checksum: e6d1e5d75f8ac8743901deaccfbc3831 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-07-26T20:48:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_RaffaeldeQueirozAlmeida.pdf: 3539696 bytes, checksum: e6d1e5d75f8ac8743901deaccfbc3831 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T20:48:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_RaffaeldeQueirozAlmeida.pdf: 3539696 bytes, checksum: e6d1e5d75f8ac8743901deaccfbc3831 (MD5) Previous issue date: 2017-07-26 / O desenvolvimento e o crescimento na demanda por energia eólica fazem com que se desenvolvam cada vez mais pesquisas na área de otimização de potência de produção de turbinas eólicas. O presente trabalho mostra a estratégia de modelagem e controle para solucionar a imprecisão nas curvas de potência, causada por um problema de stall em turbinas operando em baixas rotações. A dissertação tem por objetivo fazer a modelagem dinâmica de uma turbina eólica em escala reduzida que está localizada dentro de um túnel de vento, utilizando a variação de uma resistência externa como sinal de entrada para funcionar como um freio eletrônico, além de realizar testes para a validação do modelo proposto. O problema de stall causa um salto em uma determinada zona de pontos de operação causando uma instabilidade no sistema, logo foi aplicado o método de linearização tangente para a correta identificação da zona de instabilidade do sistema e posteriormente foram aplicados no sistema um controlador PID e um controlador por planicidade diferencial. Os testes experimentais realizados com os controladores foram capazes de estabilizar a velocidade de rotação do sistema na zona de instabilidade, provando assim a eficácia da estratégia proposta para o freio eletrônico e assim comprovando que o presente estudo pode ser usado como uma referência na área de controle da velocidade de rotação de turbinas eólicas. / The development and growth in demand for wind energy keeps active research on the power optimization of production area of wind turbines. This work presents the modeling and control strategy to solve the instabilities in the power curves, caused by a stall problem in turbines operating at low speeds. The dissertation aims to make the dynamic modeling of a wind turbine on a reduced scale set up that is located inside a wind tunnel using the variation of an external resistor as an input signal to operate as an electronic brake, and perform tests for validation of the proposed model. The stall problem causes a jump in a certain area of operation points causing system instability, it was applied the method of linearization tangent to the correct identification of system instability zone and later applied to the system with a PID controller and a Flatness controller. The experimental tests performed with the controllers were able to stabilize the system the rotational speed of the unstable area, thus proving the effectiveness of the proposed strategy for the electronic brake and thus confirming that this study could be used as a reference in the control area the rotation speed of wind turbines.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-31T12:20:03Z No. of bitstreams: 1 2017_RamsayRafaelMacDonald.pdf: 4803485 bytes, checksum: 10d4b13dca72d536ac829226796346ba (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-09-11T16:28:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_RamsayRafaelMacDonald.pdf: 4803485 bytes, checksum: 10d4b13dca72d536ac829226796346ba (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-11T16:28:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_RamsayRafaelMacDonald.pdf: 4803485 bytes, checksum: 10d4b13dca72d536ac829226796346ba (MD5) Previous issue date: 2017-09-11 / O projeto Hydro-K tem como objetivo o desenvolvimento de uma turbina hidrocinética. O protótipo ou o modelo preliminar desta certamente apresenta incertezas e para eliminá-las são necessários testes e coleta de dados. Essa coleta foi feita através de uma plataforma instrumental desenvolvida neste trabalho. Um outro desafio foi o controle da turbina. O controle tradicional das turbinas hidrocinéticas com um eixo horizontal, velocidade variável e um angulo da pá fixo, requer o mapeamento da curva CP da turbina com antecedência. Em seguida, a sua velocidade de rotação é medida e manipulada de modo a manter a máxima eficiência do rotor. Recentemente, o controle do Maximum Power Point Tracking (MPPT) foi aplicado às turbinas eólicas. Esse método de controle elimina a necessidade de mapeamento de curva CP medindo a tensão e a saída de corrente do gerador e ajustando periodicamente a carga elétrica no gerador para manter a potência máxima de saída elétrica. Considerando as semelhanças entre as turbinas hidrocinéticas e as eólicas, é provável que o MPPT possa ser aplicado para os hidrogeradores. Um segundo objetivo desta dissertação é avaliar a eficácia do MPPT para turbinas hidrocinéticas comparando uma estratégia de controle convencional com o MPPT usando simulações no "SIMULINK". A carga elétrica no gerador é variada usando o Pulse Width Modulation (PWM). A turbina hidrocinética do Hydro-K desenvolvida na Universidade de Brasília (UnB) é equipada com um gerador síncrono-trifásico com ímã permanente. Os resultados das simulações e experiências são apresentados comparando os dois métodos de controle acima mencionados sob diferentes condições de velocidade da água, e mostram que o controle MPPT fornece uma saída elétrica superior. / A project named Hydro-K is aimed at developing a hydrokinetic turbine. The prototype or preliminary model of this turbine will inherently present uncertainties. Eliminating them requires testing and data gathering. The data is acquired using an instrumentation platform designed in this dissertation. Another challenge will be controlling the turbine. Controlling traditional horizontal-axis-variable-speed-fixed-pitch hydrokinetic turbines requires mapping its efficiency at various water and rotor speeds, i.e., the CP curve of the turbine, in advance. Whereafter, its rotational velocity is measured and manipulated in order to maintain maximum efficiency of the rotor. Recently, Maximum Power Point Tracking (MPPT) control has been applied to wind turbines. This control method eliminates the necessity of CP curve mapping by measuring the generator’s voltage and current output, and periodically adjusting the electrical load on the generator to maintain the maximum electrical power output. Considering the similarities between hydrokinetic and wind turbines, it is likely that MPPT can be effectively applied for the hydrokinetic variant. Therefore, a second objective is assessing the effectiveness of MPPT for hydrokinetic turbines by comparing a conventional control strategy with MPPT using simulations in "SIMULINK". The electrical load on the generator is varied by using Pulse Width Modulation (PWM). The Hydro-K turbine developed at the University of Brasilia (UnB) is equipped with a three-phase-permanent-magnet-synchronous- generator (PMSG). The results of the simulations are presented by comparing the two aforementioned control methods under different water velocity conditions, and show that MPPT control delivers a superior electrical output.

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.

Ingeniero Civil Mecánico / Actualmente, existe dentro de la sociedad el debate sobre cómo queremos generar en un futuro la energía que nos permita seguir desarrollándonos como país. Para ello, existen varias fuentes y medios por los cuales se puede obtener, usándose principalmente en Chile las energías provenientes del agua, carbón y petróleo. Sin embargo, como país se poseen otro tipo de fuentes que aún no han sido explotadas y que tiene un futuro alentador dado los desarrollos tecnológicos que se están llevando acabo como por el interés de las personas en que estas se lleven a cabo, las cuales son de tipo solar, geotérmica, mareomotriz y eólica. Es en este último tipo de fuente en la cual se enfocará el desarrollo de la presente memoria con un énfasis al desarrollo de la obtención de este tipo de energías pero a pequeña escala. El objetivo principal de la memoria es realizar un análisis de las curvas características de una turbina mediante un análisis de los coeficientes aerodinámicos presentes en los álabes de las turbinas eólicas, con el fin de comparar dos diferentes perfiles alares a utilizar, los cuales se diferencian por poseer una aerodinámica diferente como también un proceso de fabricación distinto, lo cual discutir cuan conveniente es realizar una mejora aerodinámica al perfil en base a la potencia obtenida. En conjunto con esto se podrá visualizar, mediante un modelamiento a través de ANSYS FLUENT, los efectos aerodinámicos del funcionamiento de la turbina sobre el viento incidente a causa del impacto del viento sobre los álabes Los alcances son el poder lograr comparar los datos obtenidos entre lo realizado analíticamente por la teoría de momentum DMS y lo obtenido mediante el modelamiento computacional. Además, el desarrollo del problema computacional se realizará mediante un modelo 2D dado que según los antecedentes presentados, las diferencias entre los resultados obtenidos para casos 3D no difieren mucho de los 2D, pero el recurso computacional necesario para su ejecución es considerablemente mayor al caso 2D.

Ingeniero Civil Eléctrico / Altas tasas de contaminación y procesos productivos poco sustentables han alterado de manera significativa el medio ambiente. Para atenuar este efecto, un gran número de países ha decidido aumentar las fuentes de energía renovables en sus matrices energéticas. Debido a esto y a la baja de los costos de inversión, la penetración de energía eólica ha tenido un alza sostenida en los sistemas eléctricos de potencia durante los últimos años, en los que la industria ha privilegiando el uso de aerogeneradores de velocidad variable. El objetivo general de este trabajo es revisar diferentes opciones de control de potencia activa y reactiva en aerogeneradores basados en generadores de inducción doblemente alimentados (DFIG), focalizando el estudio en estrategias de control de potencia activa. Para lograr esto, se realiza en primer lugar una investigación en la literatura especializada de los principales aspectos referentes al control de potencia activa y reactiva de este tipo de aerogeneradores. Posteriormente, en la plataforma MATLAB/Simulink, se implementan dos modelos dinámicos de aerogenerador con DFIG, uno equipado con ángulo de paso variable y el otro con ángulo de paso fijo. El control de potencia activa, en la región de velocidades de viento que están por debajo de la velocidad de viento nominal, lo efectúan bajo dos esquemas distintos de seguimiento del punto de extracción de máxima potencia (MPPT). La limitación de potencia para vientos por sobre la velocidad de viento nominal, la llevan a cabo a través del control del ángulo de paso y por pérdida aerodinámica asistida por control de velocidad. Una de las principales conclusiones es que los aerogeneradores con DFIG con limitación de potencia por pérdida aerodinámica asistida por control de velocidad deben tolerar torques considerablemente mayores que los que poseen ángulo de paso variable. Además, la calidad de la potencia generada a velocidades de viento sobre la nominal es mejor en este último. Por otro lado, se concluye que existe un compromiso entre la eficiencia y las cargas a las cuales se ve sometido el aerogenerador al considerar un esquema MPPT basado en la regulación de velocidad del rotor. Además, dependiendo del ajuste de sus controladores, este esquema puede lograr un mejor seguimiento del coeficiente de potencia óptimo, en comparación con un esquema MPPT que utiliza la velocidad del rotor para determinar la referencia de potencia activa.

Ingeniero Civil Mecanico / Actualmente la energía eólica ha tenido un creciente auge debido a los grandes avances tecnológicos presentes estos últimos años y al aumento en el desarrollo de energías limpias y sustentables. A partir de lo anterior es que se genera el concepto de las turbinas eólicas aumentadas por edificios, la cuales aprovechan el potencial eólico que se ve afectado por los ambientes urbanos. El estudio tiene como principal objetivo determinar criterios de emplazamiento de un generador eólico de pequeña escala en una vivienda urbana. Esto se realiza utilizando el método de volúmenes finitos mediante el software comercial ANSYS FLUENT 14.5, el cual simula un flujo de aire sobre una vivienda previamente definida. Se define un coeficiente concentración de la velocidad del aire que muestre las zonas donde existe un aumento del recurso energético por efecto de la presencia de la vivienda. A partir de los resultados obtenidos por la simulación realizada se aprecia que el flujo se separa, provocando zonas donde se aumenta la velocidad del aire debido a la presencia de la vivienda, además se realizan estudios en diferentes planos de la vivienda con el fin de analizar los efectos producidos para cada geometría, se concluye a partir de este análisis que las zonas de aumento de velocidad de flujo son mayores mientras más abrupto es el choque de la superficie con el viento. Además se presentan los resultados de los factores de concentración de velocidad del aire, donde existe un aumento del 5% de la velocidad del viento alrededor de la vivienda, por causa exclusiva de su geometría. Finalmente, este estudio concluye con la generación de los criterios de emplazamiento para turbinas eólicas sobre una vivienda urbana, dándole importancia a las zonas donde existe un mayor aprovechamiento del potencial eólico.

Ingeniero Civil Mecánico / Este estudio presenta simulaciones numéricas de una turbina eólica de eje vertical tipo Darrieus, con el objetivo de determinar el efecto de la inclinación de los álabes sobre el desempeño aerodinámico de la turbina. Específicamente, se varía la geometría cilíndrica a la de un cono invertido, dejando el radio superior constante. Lo anterior se realiza tanto para un perfil de velocidad de aire uniforme, como para un perfil de velocidad de aire variable obtenido sobre el techo de un hogar. El método de volúmenes finitos fue utilizado en ANSYS Fluent® para las distintas simulaciones. Para la turbulencia se usó el modelo k-w SST y se dividió el dominio en uno rotativo y otro estático. Además se utiliza el modelo DMS (Double-Multiple Streamtube) para la comparación de resultados. Como resultado se obtiene que la inclinación de los álabes produce un desplazamiento de la zona de operación de la turbina, extendiéndose para velocidades angulares mayores sin cambiar su coeficiente de potencia, tanto para el caso de velocidad del aire uniforme, como para un perfil de velocidad del aire variable. Además para ambos casos, inclinar los álabes ayuda al inicio de su funcionamiento. Se concluyó que la variación de la curva de CP vs TSR, para los ángulos de inclinación 0°, 30° y 45° no es significativa para una turbina instalada en la zona de mayor potencial eólico aledaña a una vivienda, que presenta un perfil variable de velocidad del viento, en comparación con un perfil uniforme de velocidad. Sin embargo, para una inclinación de 15° se aumenta el coeficiente de potencia hasta un 11% en comparación al caso de un perfil uniforme. Para futuros trabajos se propone realizar una investigación más detallada para pequeños ángulos de inclinación menores a 15° esto tanto para el perfil de velocidad uniforme de velocidad del viento como el perfil variable, y encontrar la inclinación óptima. También experimentar con otras variaciones en el radio que no sean lineales con respecto a la altura, ya que al eliminar la restricción que impone la inclinación en la relación entre el radio de giro y la altura, se puede lograr un incremento de potencia. Finalmente, estudiar simulación 3D para observar como interfiere la estela entre cada uno de los cortes.

Orientador: Sandro D, Mancini / Banca: Sandra Andrea Cruz / Banca: Rogerio Scatena Biscaro / Resumo: O processo de fabricação das pás de turbinas eólicas envolve a colagem de estruturas fabricadas em plásticos reforçados com fibra de vidro. Neste trabalho foram analisadas os três principais tipos de adesivos estruturais utilizados pelos fabricante de pás (epóxi, poliuretano e metil-metacrilato), com o objetivo de desenvolver critérios que auxiliem na seleção de adesivos e de tratamentos superficiais aplicados às estrutuaras a serem coladas. A caracterização dos adesivos envolveu dois tipos de ensaios mecânicos: o cisalhamento de juntas de sobreposição simples e a clivagem de juntas adesivas. Dois tipos de tratamento das superfícies dos aderentes foram utilizados: camada de sacrifício removível (peel-ply) e abrasão. Também foi realizada a análise dos modos de falha das juntas ensaiadas como auxílio de compatibilidade entre adesivo e substrato. Os resultados mostram que o tratamento via peel-ply foi o mais eficiente para as juntas coladas com epóxi e testadas em cisalhamento, ao apresentar um aumento de 28% na resistência em relação às superfícies sem tratamento. Imagens de microscopia eletrônica de varredura sugerem que esse tratamento gerou uma área maior de contato em relação à superfície não tratada e que causou menos danos à superfície do aderente do que o método abrasivo. Os grupos colados com adesivo metil metacrilato, independentemente do tipo de tratamento, obtiveram os maiores valores nos ensaios de clivagem, cerca de 170% superiores aos demais grupos. Para estruturas de pás corretamente projetadas para evitar cargas de peeling em suas juntas adesivas, este trabalho mostra que a melhor opção são aderentes tratados com peel-ply e colados com epóxi. Contudo, um plano de testes deve ser elaborado sempre que houver a necessidade do emprego de um novo adesivo ou método de preparação superficial / Abstract: The manufacturing process of wind turbine blades involves the bonding of structures made of glass reinforced plastic. This work analyzes the theree main types of structural adhesives used by blades manufactures (epoxy, polyurethane and methyl methacrylate), with the goal of developing criteria to assist in the selection of adhesives and surface treatments applied to the structures to be bonded. The characterization of the adhesives involved two types of mechanical tests: single lap shear joints and cleavage of adhesive joints. Two types of surface treatment of the adherents were used: removable sacrifical layer (peel-ply) and abrasion. The joint failure mode analysis was also carried out as an aid to the study of compatibility between adhesive and substrate. The results show that treatment via peel-ply was the most efficient for epoxy bonded substrates tested in shear, by presenting a 28% increase in strengh compared to untreated surfaces. Images of scanning electron microscopy suggest that this treatment led to a larger area of contact relative to untreated surfaces and caused less damage to the substrate's surface than the abrasive method. The groups bonded with methyl methacrylate regardless the type of treatment, had the highest values in the cleavage test, approximately 170% higher than other groups. For propertly designed blades, that avoid peeling loads in their adhesive joints, this work shows that the best option are substrate treated with peel-ply and bonded with epoxy. However, a test plan should be prepared whenever there is the necessity of using a new adhesive or method of surface preparation / Mestre

A pesquisa em energia eólica tem crescido substancialmente nos últimos anos, consideravelmente impulsionada pela busca por fontes de energia limpa e renovável. Devido ao grande crescimento na demanda por essas fontes de energia, e também pelo fato da energia eólica ser uma virtual candidata a ocupar lugar de destaque entre elas, a capacidade de geração de energia das turbinas eólicas atuais têm aumentado consideravelmente. E por consequência também o seu tamanho. Assim sendo, aprimoramentos nos métodos de projeto são cada vez mais necessários. Os projetos atuais necessitam, portanto levar em consideração os problemas relacionados com a não estacionariedade do escoamento que passa em torno da pá de uma turbina eólica. Tais efeitos precisam ser levados em conta, sob pena de uma superestimativa dos valores de potência de saída e rendimento aerodinâmico das turbinas. A esmagadora maioria dos procedimentos e pacotes computacionais atuais emprega modelos semiempíricos para representar a influência da esteira do rotor da turbina, sobre desempenho aerodinâmico de suas pás. Propõe-se um novo modelo matemático para representar essa influência. Para isso é empregada a Função de Deficiência de Sustentação (Lift Deficiency Function - LDF) atribuída a Loewy. O modelo físico de Loewy para definir essa função também é conhecido por Problema da Esteira Recorrente (Returning Wake Problem). O emprego de um modelo analítico reduz a dependência de ensaios experimentais para ajuste de parâmetros necessários para calibrar esses modelos semiempíricos. Além disso, a solução analítica é matematicamente mais elegante, computacionalmente viável e suficientemente rápida para fornecer uma função objetivo de otimização para o projeto aerodinâmico da pá da turbina eólica.