Modelagem de torres tubulares de aço para aerogeradores de eixo horizontal via teoria dos sistemas generalizados de um grau de liberdade para controle de vibração.

Abstract

A utilização da energia eólica como uma alternativa sustentável tem se mostrado em crescimento, sobretudo no Brasil. Porém o incremento da altura da estrutura da torre traz a necessidade de projetos de controle estrutural mais complexos, principalmente visando o controle de vibrações nesses tipos de estruturas. O presente trabalho de conclusão de curso concentrou-se na avaliação da estrutura simplificada de uma torre sujeita a uma oscilação harmônica, aproximada por uma função de forma parabólica variante no tempo envolvendo a integração de um Absorvedor de Massa Sintonizada (AMS), Tuned Mass Damper (TMD), para analisar a redução dos deslocamentos da estrutura em um regime harmônico permanente. A metodologia empregada compreende inicialmente uma revisão bibliográfica, que abordou a fundamentação teórica da teoria de sistemas generalizados e a teoria de Den Hartog, bem como uma revisão de trabalhos prévios que já realizaram o dimensionamento de um AMS e empregaram na redução de amplitudes em uma estrutura. A modelagem da estrutura simplificada da torre foi feita através do cálculo das massas e rigidezes para a investigação das características modais e harmônicas e o dimensionamento do dispositivo de controle de vibração a ser instalado no interior da torre. A torre modelada apresentou uma massa modal de 1,371 105 kg e rigidez modal de 5,50 105 N m-1. O absorvedor foi idealizado como uma caixa metálica preenchida com chumbo e o mesmo, apresentou massa de 2,651 104 kg, que corresponde a 18,679% da massa modal da estrutura principal, rigidez de 6,689 104 N m-1 e amortecimento de 2,011 104 kg s-1, dimensionado com uma altura de 2,264 m e área da base de 1 m2; obtendo-se uma redução eficaz de 82,482% da amplitude da estrutura principal quando submetida a uma força harmônica.