CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Diversas formas de geraÃÃo de energia vÃm sendo desenvolvidas com o intuito de
oferecer alternativas ecologicamente corretas. Na regiÃo Nordeste do Brasil e principalmente
no Estado do CearÃ, a energia eÃlica vem se destacando devido ao grande potencial dos
ventos da regiÃo. Para aumentar a potÃncia gerada, torres cada vez mais altas tÃm sido usadas
em busca de ventos mais fortes. Vale ressaltar que o custo das torres, geralmente fabricados
em aÃo, representa parcela importante (20 a 30%) do custo total do sistema de geraÃÃo eÃlico.
Este trabalho apresenta duas formulaÃÃes para a otimizaÃÃo do projeto de torres tubulares para
geradores eÃlicos de aÃo. A primeira considera uma torre de aÃo cilÃndrica prismÃtica, onde
foi modelada segundo a teoria de viga clÃssica de Euler-Bernoulli. A segunda formulaÃÃo
considera uma torre, composta de segmentos de troncos de cone, onde foram utilizados para
anÃlise por elementos finitos clÃssicos de pÃrtico plano. As variÃveis de projeto que definem
as estruturas sÃo os diÃmetros representativos dos segmentos e as suas espessuras. Na torre
cilÃndrica este diÃmetro à Ãnico. O custo mÃnimo à procurado minimizando-se o peso da torre.
As restriÃÃes dizem respeito ao comportamento estrutural (rigidez, resistÃncia e estabilidade
de acordo com recomendaÃÃes de normas) e ao processo de fabricaÃÃo e transporte. O
processo de fabricaÃÃo confere aos diÃmetros representativos de cada segmento uma natureza
contÃnua, e em conseqÃÃncia da disponibilidade comercial, as espessuras das chapas possuem
natureza discreta. As restriÃÃes relativas à verificaÃÃo da seguranÃa segundo as normas
apresentam pontos com descontinuidades nas funÃÃes e nas suas derivadas. Estes dois
aspectos, que dificultam a soluÃÃo do problema pelos mÃtodos clÃssicos de ProgramaÃÃo
MatemÃtica, tÃm sido adequadamente tratados por algoritmos baseados na simulaÃÃo do
processo de evoluÃÃo de Darwin e em princÃpios da genÃtica, os chamados Algoritmos
GenÃticos (AGâs). Assim, algumas aplicaÃÃes da formulaÃÃo sÃo feitas e soluÃÃes sÃo obtidas
usando AGâs. Os resultados obtidos sÃo comparados com soluÃÃes da literatura e soluÃÃes
Ãtimas sÃo verificadas por meios de modelos de elementos finitos de cascas usando o software
ABAQUS. / Different forms of energy generation have been developed with the intention of
offering environmentally friendly alternatives. In the Northeast region of Brazil and especially
in the state of CearÃ, wind energy has been increasing due to the large potential of wind in the
region. To increase the power, increasingly high towers have been used to capture stronger
winds. It is noteworthy that the cost of towers, generally made of steel, represents significant
portion (20-30%) of the total wind power generation system costs. This work presents two
approaches for optimizing the design of tubular towers for wind steel generators. The first
considers a prismatic cylindrical steel tower, which is modeled by means of the classical
Euler-Bernoulliâs beam theory. The second formulation considers a tower composed of
segments of the trunks of cone. The analysis was run by finite element analysis. The design
variables that define the structures are the diameters of representative segments and their
thicknesses. In the prismatic cylindrical tower, this diameter is unique. The minimum cost is
searched by minimizing the weight of the tower. Constraints related to the structural behavior
(stiffness, strength and stability in accordance with recommendations of standards) and the
manufacturing process and transportation are considered. The manufacturing process gives
the diameters of each segment representing a continuous nature, and as a result of commercial
availability, the thicknesses of the plates have a discrete nature. The constraints to ensure the
safety of the structure followed the standards recommendations. They presented
discontinuities in their functions and their derivatives. The discrete nature and the
discontinuities hinder the solution of the problem by classical methods of mathematical
programming. So, they had been adequately addressed by algorithms based on simulation of
the process of Darwinian evolution and principles of genetics, called Genetic Algorithms
(GA). Thus, some applications of the formulation are made and solutions are obtained using
GAâs. The results are compared with solutions from literature, and the optimum solutions
obtained are verified by shell finite elements models using the software ABAQUS.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:6168 |
| Date | 27 August 2010 |
| Creators | Bruno Pinho Feijà |
| Contributors | AntÃnio MacÃrio Cartaxo de Melo |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia Civil Estruturas e ConstruÃÃo Civil, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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