Author(s): Dias, Cleuber José
Date: 2013
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/2983
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Energia eólica; Fadiga de estruturas soldadas; Fios fluxados; Aços de alta resistência; Wind energy; Fatigue of welded structures; Flux cored wires; High strength steel
Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica
A procura de energias renováveis com grande capacidade de produção leva as empresas ligadas ao sector eólico a repensarem o aumento de potência dos novos geradores. Atualmente, as torres eólicas onshore convencionais em aço atingiram os limites de eficiência, dimensão, transporte e peso e necessitando de adquirir licenças especiais para transportar tais estruturas nas vias de comunicação existentes. Em alternativa recorrem a estrutura de betão ou mista para contornar estes problemas. A engenharia mecânica em particular procura soluções para ultrapassar a potência atual de cerca de 3 MW para evitar estes problemas e competir com estruturas em betão. Esta trabalho visa estudar algumas particularidades que permitam o projeto, construção e montagem de torres monolíticas com altura superior a 120 metros em aço de alta resistência S460 M, com diâmetro de base de superiores a seis metros e totalmente soldadas. Devido ao gigantismo desta solução a estrutura da torre será soldada em estaleiros junto ao local de montagem no qual serão feitas juntas longitudinais e transversais. Como se trata de estruturas soldadas com todos os problemas associados ao fenómeno da entrega térmica, o presente trabalho centrou-se principalmente no comportamento à fadiga de juntas soldadas com uma das alternativas utilizando fios fluxados com proteção gasosa. Os resultados obtidos, quando comparados com o Euro código 3 de construções em uma determina classe específica de curva de resistência à fadiga DC112, demonstraram essa viabilidade.
Abstract: Market demand for renewable energies with higher production capacity, is a driven force for companies within this business area, to achieve wind generators with higher power. Conventional wind onshore towers are actually manufactured with steel are achieving the efficiency, dimensions and weight limits, with constraints in obtain logistic licenses due to the existing accessibilities. The alternative is to build these giant structures on site using concrete or a mix steel-concrete for higher power. Mechanical Engineering is searching new solutions for powerfully WEC with more than 3MW to avoid these problems and competing healthy with concrete solutions. This investigation aims to study monolithic wind towers of great size, over 120 meters high, built in S460 M high strength steel and 7 meters wide in base diameter using a particular welding method, the flux cored arc welding process. This thesis is oriented to study some issues, allowing design, construction and erection of monolithic towers higher than 120m totally welded and using HS type steels, with diameters with more than 5m and of course except base and top where both bolted flanges. The concept will be to weld the tower on site to overcome the over-dimensionally of that structure with transversal and longitudinal joints. The effect of heat input is the focus of the work-project with a fatigue resistance where FCAW has a role to play. The results achieved, when compared with Eurocode 3 in relation with the specific fatigue resistance class DC112, validated that possibility.
