Candidato: Facundo Enrique Gonzalez
Programa: UFSC / POSMEC
Data: Abril de 2012
Orientador: Victor Juliano De Negri
Resumo: Esta dissertação apresenta um estudo dos esforços a que são submetidos os sistemas de variação do ângulo de passo em turbinas eólicas e o desenvolvimento de um sistema experimental de emulação de forças para teste de sistemas de controle do ângulo de passo. Na busca de uma maior e mais eficiente extração da energia do vento , as turbinas eólicas experimentam um crescente desenvolvimento em todas as áreas tecnológicas envolvidas no seu projeto e construção. Com o aumento da potência das turbinas, o aumento na eficiência da conversão do recurso eólico para fonte de energia elétrica mostra-se com o um dos requisitos de projeto mais importantes. É neste cenário que o papel dos sistemas de orientação de ângulo de passo e a complexidade das estratégias de controle vêm mostrando um considerável crescimento nos últimos anos. No controle de turbinas eólicas de eixo horizontal, a variação de ângulo de passo permite maximizar a captura de energia, reduz ir as cargas dinâmicas na estrutura da turbina e manter a qualidade da potência gerada dentro dos padrões exigidos. Atuadores dos tipos eletromecânicos e hidráulicos são os comumente encontrados na indústria eólica, porém, independentemente do tipo de atuador, o estudo e reprodução de condições de operação representa um desafio para o seu desenvolvimento teórico experimental devido a fatores como a característica dinâmica do vento incidente, as grandes massas a serem movimentadas e os esforços não lineares decorrentes da aerodinâmica das pás. Neste contexto, apresenta-se neste trabalho a determinação dos esforços de carregamento e a aplicação da técnica de simulação via hardware in the loop (HIL) para a análise de sistemas e estratégias de controle de ângulo de passo. No sistema experimental as forças de atrito, as forças devido aos efeitos inerciais e as forças dinâmicas decorrentes do vento são determinadas analiticamente e depois emuladas pelo sistema de carregamento. Este sistema emulador consiste em um cilindro hidráulico cujas pressões nas câmaras são controladas por válvulas proporcionais redutoras de pressão. Este trabalho pretende contribuir na área de projeto de sistemas de controle para turbinas eólicas, proporcionando informações e métodos para estimar requisitos de operação dos elementos de atuação para regulação do ângulo de passo. Além disto, proporciona uma ferramenta para o trabalho experimental na área de controle e operação de turbinas eólicas e sistemas hidráulicos.
GONZALEZ, F. E. Estudo das forças atuantes em mecanismos de regulação de ângulo de passo e desenvolvimento de um sistema emulador de cargas. 2012. Dissertação (Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica), 168 p. Universidade Federal de Santa Catarina.
