Avaliação do comportamento de turbinas eólicas offshore fixas do tipo Monopile

Nogueira , Gabriel

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/14010

Type:	Dissertação
Title:	Avaliação do comportamento de turbinas eólicas offshore fixas do tipo Monopile
Other Titles:	Evaluation of the behavior of fixed offshore wind turbines of the Monopile type
Author(s)/Inventor(s):	Nogueira , Gabriel
Advisor:	Ellwanger, Gilberto Bruno
Co-advisor:	Sousa, José Renato Mendes de
Abstract:	Seguindo uma tendência mundial de se transitarem as turbinas eólicas da terra para o mar, o trabalho em questão insere modelos padrões usados pelo meio acadêmico de turbinas eólicas de 5 e 10 MW no ambiente brasileiro sendo sustentados por fundações fixas do tipo monopile. Após validados através de análises das frequências naturais e dos carregamentos aerodinâmicos experimentados pela estrutura, os modelos construídos no software SIMA-RIFLEX são submetidos a cargas extremas de vento, onda e corrente para determinação de um ponto crítico na fundação, onde se planeja estudar a sensibilidade do dano devido à fadiga. Para este estudo, criaram-se casos nos quais se representaram as ondas do mar pelo espectro de Jonswap ou pelo de PiersonMoskowitz e para um vento dotado ou não de parcela dinâmica. A fadiga foi contabilizada através do dano calculado pela regra de Palmgren-Miner em associação com as curvas S-N fornecidas pela DNV e com a contagem dos ciclos solicitantes realizada pelo método rainflow sobre as séries temporais de tensão. O estudo da sensibilidade do dano comprovou a importância da parcela dinâmica do vento na vida útil da estrutura que se reduziu em, pelo menos, uma ordem de grandeza quando considerada. Além disso, a turbina de 10 MW apresentou melhores resultados na vida útil do que a de 5 MW graças as suas características geométricas mais robustas.
Abstract:	Following a worldwide trend of moving the wind turbines from land to sea, this work inserts standard models used by the academy of 5 and 10MW wind turbines in the Brazilian environment being supported by fixed foundations of the monopile type. After validated through analyzes of the natural frequencies and the aerodynamic loads experienced by the structure, the models built in the SIMA-RIFLEX software are subjected to extreme loads of wind, wave and current to determine a critical point in the foundation, where a sensitivity study of the damage due to fatigue is planned to be done. For this study, cases in which the waves of the sea are represented by either the Jonswap or the Pierson-Moskowitz spectrum and for a wind with or without a dynamic component are created. Fatigue was assessed through the damage calculated by the Palmgren-Miner rule in association with the S-N curves provided by DNV and the rainflow counting method for the extraction of the requesting cycles from stress time series. The damage sensitivity study showed the importance of the dynamic component of the wind in the structure’s lifetime, which was reduced by at least one order of magnitude when considered. In addition, the 10 MW turbine delivered better life results than the 5 MW thanks to its more robust geometric characteristics.
Keywords:	Turbina eólica Cargas aerodinâmicas Estruturas offshore Fadiga
Subject CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Program:	Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Production unit:	Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	Mar-2019
Publisher country:	Brasil
Language:	por
Right access:	Acesso Aberto
Appears in Collections:	Engenharia Civil

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