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Estudo comparativo de p?s para aerogeradores de grande porte fabricadas em materiais comp?sitos refor?adas com fibra de carbono ou fibra de vidro

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Previous issue date: 2013-12-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The research and development of wind turbine blades are essential to keep pace with worldwide growth in the renewable energy sector. Although currently blades are typically produced using glass fiber reinforced composite materials, the tendency for larger size blades, particularly for offshore applications, has increased the interest on carbon fiber reinforced composites because of the potential for increased stiffness and weight reduction. In this study a model of blade designed for large generators (5 MW) was studied on a small scale. A numerical simulation was performed to determine the aerodynamic loading using a Computational Fluid Dynamics (CFD) software. Two blades were then designed and manufactured using epoxy matrix composites: one reinforced with glass fibers and the other with carbon fibers. For the structural calculations, maximum stress failure criterion was adopted. The blades were manufactured by Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM), typical for this type of component. A weight comparison of the two blades was performed and the weight of the carbon fiber blade was approximately 45% of the weight of the fiberglass reinforced blade. Static bending tests were carried out on the blades for various percentages of the design load and deflections measurements were compared with the values obtained from finite element simulations. A good agreement was observed between the measured and calculated deflections. In summary, the results of this study confirm that the low density combined with high mechanical properties of carbon fibers are particularly attractive for the production of large size wind turbine blades / A pesquisa e desenvolvimento de p?s de aerogeradores s?o fundamentais para acompanhar o crescimento no setor de energias renov?veis em todo mundo. Apesar das p?s atualmente serem produzidas tipicamente com materiais comp?sitos refor?ados com fibras de vidro, a tend?ncia de aumento no tamanho das p?s, especialmente no setor offshore, cresce tamb?m o interesse por materiais comp?sitos refor?ados com fibras de carbono, devido ?s suas propriedades, como elevado m?dulo de elasticidade combinado com baixa densidade. Nesse trabalho um modelo de p? desenvolvido para geradores de grande porte (5 MW) foi estudado em escala reduzida. Foram realizados estudos num?ricos empregando t?cnicas de Computational Fluid Dynamics (CFD) para determinar o carregamento aerodin?mico na p?. Foram projetadas e fabricadas duas p?s com materiais comp?sitos de matriz ep?xi, sendo uma p? com refor?o de fibras de vidro e outra com fibras de carbono. Para os c?lculos estruturais, foi adotado o crit?rio de falha por tens?o m?xima. As p?s foram fabricadas pelo processo de Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM), t?pico para este tipo de componente. Uma compara??o do peso das duas p?s foi realizada, e a p? de fibra de carbono apresentou 45% do peso da p? de fibra de vidro. Ensaios est?ticos de flex?o foram realizados nas p?s para v?rios percentuais do carregamento de projeto e as deflex?es medidas foram comparadas com os valores obtidos nas simula??es num?ricas por elementos finitos. Uma boa concord?ncia foi observada entre os valores de deflex?o medidos e calculados. Em resumo, os resultados obtidos neste trabalho confirmam que a baixa densidade combinada com elevadas propriedades mec?nicas das fibras de carbono s?o atrativas para a produ??o de p?s de aerogeradores de grande porte

Identiferoai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/12818
Date30 December 2013
CreatorsCampos, Maxdavid Oliveira
ContributorsCPF:46660640444, http://lattes.cnpq.br/6572298923055649, Barbosa, Ana Paula Cysne, CPF:04561659676, http://lattes.cnpq.br/3718650566004689, Souza, Sandi Itamar Schafer de, CPF:42635926034, http://lattes.cnpq.br/7400466085627528, Cimini J?nior, Carlos Alberto, CPF:42303869668, http://lattes.cnpq.br/6773795080923981, Melo, Jos? Daniel Diniz
PublisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em Ci?ncia e Engenharia de Materiais, UFRN, BR, Processamento de Materiais a partir do P?; Pol?meros e Comp?sitos; Processamento de Materiais a part
Source SetsIBICT Brazilian ETDs
LanguagePortuguese
Detected LanguageEnglish
Typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis
Formatapplication/pdf
Sourcereponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess

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