Optimizaςão Estrutural de Torres de Aςo Tubulares para Geradores Eólicos

Abstract

Diversas formas de geração de energia vêm sendo desenvolvidas com o intuito de oferecer alternativas ecologicamente corretas. Na região Nordeste do Brasil, a energia eólica vem se destacando devido ao grande potencial dos ventos da região, seu caráter renovável e a sua complementaridade temporal com a geração hidrelétrica. Para aumentar a potência gerada, torres cada vez mais altas têm sido usadas em busca de ventos mais fortes. O custo das torres, geralmente em aço, representa parcela importante do custo total do sistema. A esbeltez acentuada insere complexidade ao projeto estrutural, de forma que uma solução realista e ótima deve considerar a análise dos efeitos dinâmicos e uma geometria apropriada. Este trabalho apresenta uma formulação para a otimização do projeto de uma torre de aço constituída de segmentos tubulares tronco de cone. As variáveis de projeto são os diâmetros representativos dos segmentos e as suas espessuras. O custo mínimo é procurado minimizando-se o peso da torre. As restrições dizem respeito à rigidez, resistência e estabilidade de acordo com recomendações de norma, às frequências naturais, ao processo de fabricação e transporte. A análise estática linear e de vibração livre são realizadas usando-se elementos finitos de viga e supondo a torre engastada na base. As cargas incluem os efeitos das massas da torre e do conjunto nacele/rotor, esta concentrada no topo da torre, e do vento. Uma ferramenta de otimização com Algoritmos Genéticos foi selecionada para a solução do problema em virtude da natureza discreta adotada para as espessuras e de descontinuidades presentes nas restrições. Algumas aplicações da formulação são feitas e soluções são obtidas usando AGs. Os resultados são comparados com soluções da literatura.