Análise de vibração em multiplicadores de velocidade de aerogeradores com rotor de eixo horizontal
Autor: Marcelo Silveira de Almeida (Currículo Lattes)
Resumo
A capacidade global de produção de energia eólica segue avançando ano após ano, enfatizando a importância e a responsabilidade da transição energética para fontes de energias renováveis. A exemplo disso, destacam-se as energias eólica, solar e hidrogênio verde, que reduzem as emissões atmosféricas, causando o mínimo de impacto à natureza e à sociedade e, consequentemente, minimizando as constantes mudanças climáticas. Essas fontes de energia, contribuem diretamente para a preservação do meio ambiente, a sustentabilidade, o fortalecimento e a diversificação da matriz energética, ainda muito dependente dos recursos hídricos e fontes não renováveis. Neste contexto, visando contribuir com a matriz de energias renováveis, este trabalho estuda o comportamento dinâmico da vibração em multiplicadores de velocidade de aerogeradores de rotor de eixo horizontal, analisando a vibração no espectro da frequência e investigando a causa desse fenômeno nos componentes internos de máquinas rotativas. Com o objetivo de buscar soluções para os problemas relacionados a vibração de componentes mecânicos de multiplicadores de velocidade de aerogeradores, realizou-se simulações e análises do comportamento dos componentes mecânicos quando sujeitos a vibração mecânica, visto que este fenômeno físico caracteriza-se por impactar diversas áreas da engenharia, refletindo diretamente na segurança operacional, na eficiência e na disponibilidade de componentes, estruturas e equipamentos. Além disso, esta pesquisa contribuirá com as questões relacionadas a manutenção, auxiliando na tomada de decisões, na análise de dados de confiabilidade ao longo da vida útil do equipamento, colaborando para o aumento da disponibilidade do ativo, reduzindo intervenções de manutenção corretiva e custos operacionais desnecessários. Para desenvolver esta pesquisa, foi necessário em um primeiro momento, realizar uma revisão bibliográfica dos principais materiais relacionados ao assunto, com o objetivo de agregar conhecimento e trazer um embasamento teórico relevante à pesquisa. Nesta pesquisa, o modelo experimental foi elaborado de maneira a simular as condições aerodinâmicas e o comportamento da vibração em componentes de um aerogerador. Para isso, foram realizadas simulações no Simulink onde foram inseridas perturbações nos eixos, nas formas de ruídos e pulsos, simulando falhas, anomalias e condições reais de operação. O modelo proposto permitiu investigar a resposta do trem de transmissão a excitações e falhas típicas em turbinas eólicas com rotor de eixo horizontal. A combinação de análises no tempo e espectrais oferece uma base prática para o monitoramento de condição e diagnóstico. Os resultados aqui apresentados visam contribuir para o desenvolvimento de elementos estruturais, componentes mecânicos, novas tecnologias de fabricação e abordagens de manutenção no contexto de energias renováveis.