Simulação de esforços mecânicos provocados pelo efeito esteira em parques eólicos: estudo de caso

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Custodio, Luiz David Ricarte de Souza
Orientador(a): Moura, Elineudo Pinho de
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Aerogeradores
Efeito esteira
Carga equivalente de dano (DEL)
Vida útil
Link de acesso: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/58400
Resumo: CUSTODIO, L. D. R. S. Simulação de esforços mecânicos provocados pelo efeito esteira em parques eólicos: estudo de caso. 2021. 78f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2021.
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The projects consider that wind turbines consider the loads specified in international standards (International Standard IEC 61400-1) based on average wind speed and assumed turbulence.Such standards are conservative and, as a rule, the loads defined in the design phase are not achieved when the life of the wind turbine has elapsed. Comparison methods between the design loads and the loads actually applied make it possible to predict the survival time of the wind turbines and the cost reduction of this evaluation. This work evaluated a proposed method for calculating component damage on project loads and comparing with actual loads verified in a wind farm (in situ). These damages are caused by the interference of one wind turbine on the other, causing greater turbulence. This interference is called the wake effect. With the aid of the commercial program wp.neo-wake for monitoring wind farms, they were calculated as applied load depending on the distribution of direction and wind intensity for each wind turbine and damage estimates. With regard to the calculation of damages in steel components, the common method of equivalent loads of damage 1Hz (DEL) will be applied over a comparison of different load spectra. The additional time (survival) of operation is finally greater from the comparison of the damage predicted in the project for wind turbines after twenty years of service with the damages calculated according to the established in IEC norm, from the data of the distribution, direction and intensity in a real wind farm located in Rio Grande do Norte in the city of Guamaré and with 31 turbines. The wp.neo-wake program was optimized for the generation of load in the wind farm considered, showing that independent wind turbines suffer less damage (as expected) and have a longer life than wind turbines with partial or total. Combining the wp.neo-wake program and the method developed, a trend can be determined. This trend can provide information about which wind turbines are particularly affected by the layout of the turbines in the park and which components of the system suffer the most damage. The computer program used throughout this work was designed and developed in modules and allows the integration of new models of wind turbines.Os aerogeradores (WTG – do inglês wind turbine generator) instalados em parques eólicos são geralmente projetados para vinte anos de operação. Os projetos consideram que as turbinas eólicas estarão sujeitas a cargas especificadas em normas internacionais (International Standard IEC 61400-1) a partir de velocidade média dos ventos e turbulências pressupostas. Tais normas são conservadoras e, via de regra, as cargas definidas na fase de projeto não são alcançadas quando transcorrida a vida útil da turbina eólica. Métodos de comparação entre as cargas de projeto e as cargas realmente aplicadas possibilitam prever a sobrevida de funcionamento das turbinas eólicas e a redução de custo dessa avaliação. Este trabalho avalia um método proposto para calcular danos em componentes submetidos a cargas de projeto e comparar com cargas reais verificadas em um parque eólico (in situ). Danos estes provocados pela interferência de uma turbina eólica sobre a outra, causando uma maior turbulência. Esta interferência é chamada de efeito esteira. Com o auxílio do programa comercial wp.neo-wake para monitoramento de parques eólicos, foram calculadas as cargas aplicadas em função da distribuição de direção e intensidade de vento para cada turbina eólica e estimados os danos. No que diz respeito ao cálculo dos danos em componentes de aço, o método comum de cargas equivalentes de danos 1Hz (DEL) será aplicado sobre uma comparação de diferentes espectros de carga. O tempo adicional (sobrevida) de funcionamento é finalmente calculado a partir da comparação do dano previsto em projeto para turbinas eólicas após vinte anos de serviço com os danos calculados segundo o estabelecido em norma IEC, a partir dos dados da distribuição, da direção e intensidade de vento em um parque eólico real localizado no Rio Grande do Norte na cidade de Guamaré e com 31 turbinas. O programa wp.neo-wake foi otimizado para a geração de carga no parque eólico considerado, mostrando que turbinas eólicas independentes sofrem menos danos (como era de se esperar) e tem uma vida mais prolongada que turbinas eólicas com sombreamento parcial ou total. Combinando o programa wp.neo-wake e o método desenvolvido, pode-se determinar uma tendência. Essa tendência pode fornecer informações sobre quais aerogeradores são particularmente afetados pela disposição das turbinas no parque e quais componentes do sistema sofrem o maior dano. O programa computacional utilizado ao longo desse trabalho foi projetado e desenvolvido em módulos e possibilita a integração de novos modelos de turbinas eólicas.AerogeradoresEfeito esteiraCarga equivalente de dano (DEL)Vida útilSimulação de esforços mecânicos provocados pelo efeito esteira em parques eólicos: estudo de casoSimulation of mechanical efforts caused by the wake effect in wind farms: a case studyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82125http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/58400/4/license.txtce2f77d9db6511060b9277b356f86c2dMD54ORIGINAL2021_dis_ldrscustodio.pdf2021_dis_ldrscustodio.pdfDissertação de Luiz David Ricarte de Souza Custódioapplication/pdf3551843http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/58400/3/2021_dis_ldrscustodio.pdf25e99573e25981a2788a5a6e18a854afMD53riufc/584002021-06-24 11:44:31.189oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2021-06-24T14:44:31Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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