Influência dos enrijecedores no comportamento dinâmico de torres tubulares modulares de aço para aerogeradores de eixo horizontal

Abstract

O crescente desenvolvimento em busca de energias renováveis tem sido uma das principais pautas concernentes aos impactos ambientais, tornando a energia eólica uma solução estratégica devido à sua abrangência e capacidade de geração. Nesse contexto, as torres de suporte para aerogeradores têm sido fabricadas com dimensões expressivas para captar ventos mais intensos e aumentar o potencial energético. Contudo, o aumento dessas dimensões acarreta desafios estruturais do comportamento dinâmico e logísticos de transporte de tais torres. Uma das alternativas viáveis é a utilização de torres modulares, que permitem a segmentação longitudinal da estrutura, possibilitando o transporte acondicionado dos elementos e facilitando os processos de logística e montagem. Assim, o objetivo desta dissertação é avaliar o comportamento dinâmico de torres tubulares, considerando a influência de enrijecedores transversais e longitudinais por meio da modelagem numérica do software Ansys. Após uma revisão bibliográfica sobre modelagem numérica das torres de aerogeradores, realizou-se a análise modal, harmônica e transiente de seis modelos numéricos propostos. Concluiu-se que a inserção dos enrijecedores contribui significativamente para a rigidez da estrutura. Na análise modal, a inclusão desses elementos aumentou a frequência natural a partir do 4° modo de flexão, com um acréscimo máximo de 44,36%. Além disso, observou-se na análise harmônica que o primeiro modo de vibração é preponderante para a resposta de deslocamento no topo da torre, evidenciando a importância de evitar que a ação excitatória gere frequências próximas a esta. No que se refere à análise transiente, a aplicação dos enrijecedores corroborou para a diminuição dos deslocamentos na extremidade livre da torre, com reduções de 26,77% e 19,73% para os modelos MT-04 e MT-05 no caso de carregamento 01. Para o caso 02, os modelos MT-03, MT-04 e MT-05 apresentaram reduções entre 4,94% e 5,50% em relação ao modelo MT-01. Assim, os resultados ratificam que a aplicação estratégica de enrijecedores em torres modulares é uma solução eficaz para garantir um melhor comportamento estrutural dinâmico e garantir a integridade estrutural.