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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38064| Título: | Análise por elementos finitos de uma pá de um aerogerador horizontal |
| Título(s) alternativo(s): | Finite element analysis of a blade of a horizontal axis wind turbine |
| Autor(es): | Ramos, Kauany Camargo |
| Orientador(es): | Camara, Fernando Henrique De Oliveira |
| Palavras-chave: | Método dos elementos finitos Energia eólica Análise estrutural (Engenharia) Finite element method Wind power Structural analysis (Engineering) |
| Data do documento: | 6-Mar-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Cornelio Procopio |
| Citação: | RAMOS, Kauany Camargo. Análise por elementos finitos de uma pá de um aerogerador horizontal. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2025. |
| Resumo: | Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento estrutural de uma pá de aerogerador horizontal utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF). Com o crescimento da demanda por fontes renováveis de energia, a energia eólica tem se destacado como uma alternativa sustentável, e no Brasil, os aerogeradores representam uma das principais fontes de energia renovável. Considerando que as pás correspondem a cerca de 23% do custo total do equipamento, torna-se essencial otimizar seu design para garantir eficiência e durabilidade. A metodologia empregada baseou-se no MEF, utilizando o software SolidWorks para modelagem tridimensional e análise estrutural. A pá analisada segue o modelo NREL 5-MW, caracterizado por perfis aerodinâmicos variáveis ao longo de seus 61,5 metros de comprimento. A análise foi dividida em três etapas: pré-processamento, com a modelagem da pá e definição das propriedades do material; processamento, onde foram aplicadas restrições, carregamentos externos (vento e gravidade) e geração da malha; e pós- processamento, com a interpretação dos resultados obtidos, incluindo deslocamentos, tensões e reações de apoio. Os resultados mostraram que as tensões e deslocamentos aumentam significativamente com a velocidade do vento, exigindo um design robusto para garantir a integridade estrutural da pá. Dessa forma, a pesquisa evidencia a importância da otimização do projeto para minimizar falhas e reduzir custos operacionais, reforçando a relevância do uso do MEF na engenharia mecânica para aprimoramento das turbinas eólicas e para o avanço da energia renovável no Brasil. |
| Abstract: | This study aims to evaluate the structural behavior of a horizontal axis wind turbine blade using the Finite Element Method (FEM). With the growing demand for renewable energy sources, wind energy has emerged as a sustainable alternative, and in Brazil, wind turbines represent one of the main sources of renewable energy. Considering that the blades account for approximately 23% of the total equipment cost, optimizing their design is essential to ensure efficiency and durability. The methodology employed was based on FEM, using SolidWorks software for three-dimensional modeling and structural analysis. The analyzed blade follows the NREL 5-MW model, characterized by variable aerodynamic profiles along its 61.5-meter length. The analysis was divided into three stages: pre-processing, which included blade modeling and material property definition; processing, where constraints, external loads (wind and gravity), and mesh generation were applied; and post-processing, which involved interpreting the obtained results, including displacements, stresses, and support reactions. The results showed that stresses and displacements significantly increase with wind speed, requiring a robust design to ensure the blade's structural integrity. Thus, this research highlights the importance of design optimization to minimize failures and reduce operational costs, reinforcing the relevance of FEM in mechanical engineering for the improvement of wind turbines and the advancement of renewable energy in Brazil. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38064 |
| Aparece nas coleções: | CP - Engenharia Mecânica |
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