Publicação
SOBRE O DESENVOLVIMENTO E UTILIZAÇÃO DE UM MODELO DE TESTES PARA IDENTIFICAÇÃO DE DANO EM PÁS DE TURBINAS EÓLICAS
| Resumo: | O aumento da dependência global de fontes de energia renováveis tem reforçado a ne- cessidade de uma monitorização e manutenção eficazes de turbinas eólicas. Um dos componentes mais críticos destes sistemas são as pás das turbinas, sujeitas a várias so- licitações e potenciais danos estruturais ao longo do tempo. Esta dissertação aborda o desafio de desenvolver um modelo de teste para a simulação e posterior identificação de dano em pás de turbinas eólicas, com foco no projeto do protótipo físico e no apri- moramento dos métodos de deteção de dano. O problema é particularmente relevante devido às exigências operacionais sobre as pás, que estão expostas a condições ambientais severas. Os danos, se não forem detetados atempadamente, podem resultar em perdas de eficiência ou até em falhas catastróficas. Embora os métodos de deteção tradicionais sejam úteis, podem faltar-lhes precisão na identificação de anomalias em fases iniciais, tornando esta questão desafiante e importante no âmbito da manutenção da energia eólica. Para resolver este problema, a solução proposta envolve o desenvolvimento de um modelo computacional da pá, baseado no perfil aerodinâmico NREL S809, otimizado tanto para a eficiência aerodinâmica quanto para a integridade estrutural. O trabalho, além de fornecer um projeto detalhado, introduz uma nova abordagem para a identificação de dano, baseada na técnica "Cloud of Spheres", como alternativa ao método baseado na Distância de Mahalanobis. Esta técnica oferece a capacidade para detetar anomalias em espaços de dados multidimensionais, permitindo uma solução mais intuitiva e robusta para a monitorização da integridade estrutural. Os resultados, demonstram o potencial da metodologia implementada. A técnica "Cloud of Spheres" mostrou-se eficaz em dis- tinguir entre estados danificados e não danificados das estruturas testadas, validando a sua aplicabilidade em futuros protótipos físicos e cenários de teste. As implicações desta investigação são substanciais, pois estabelecem uma base sólida para avanços futuros nas tecnologias de deteção de dano, contribuindo para sistemas de energia eólica mais fiáveis e eficientes. |
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| Autores principais: | Gomes, Luís Manuel |
| Assunto: | Pás de turbinas eólicas Identificação de dano Modelação computacional Monitorização estrutural baseada em Cloud of Spheres |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade Nova de Lisboa |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório Institucional da UNL |
| Resumo: | O aumento da dependência global de fontes de energia renováveis tem reforçado a ne- cessidade de uma monitorização e manutenção eficazes de turbinas eólicas. Um dos componentes mais críticos destes sistemas são as pás das turbinas, sujeitas a várias so- licitações e potenciais danos estruturais ao longo do tempo. Esta dissertação aborda o desafio de desenvolver um modelo de teste para a simulação e posterior identificação de dano em pás de turbinas eólicas, com foco no projeto do protótipo físico e no apri- moramento dos métodos de deteção de dano. O problema é particularmente relevante devido às exigências operacionais sobre as pás, que estão expostas a condições ambientais severas. Os danos, se não forem detetados atempadamente, podem resultar em perdas de eficiência ou até em falhas catastróficas. Embora os métodos de deteção tradicionais sejam úteis, podem faltar-lhes precisão na identificação de anomalias em fases iniciais, tornando esta questão desafiante e importante no âmbito da manutenção da energia eólica. Para resolver este problema, a solução proposta envolve o desenvolvimento de um modelo computacional da pá, baseado no perfil aerodinâmico NREL S809, otimizado tanto para a eficiência aerodinâmica quanto para a integridade estrutural. O trabalho, além de fornecer um projeto detalhado, introduz uma nova abordagem para a identificação de dano, baseada na técnica "Cloud of Spheres", como alternativa ao método baseado na Distância de Mahalanobis. Esta técnica oferece a capacidade para detetar anomalias em espaços de dados multidimensionais, permitindo uma solução mais intuitiva e robusta para a monitorização da integridade estrutural. Os resultados, demonstram o potencial da metodologia implementada. A técnica "Cloud of Spheres" mostrou-se eficaz em dis- tinguir entre estados danificados e não danificados das estruturas testadas, validando a sua aplicabilidade em futuros protótipos físicos e cenários de teste. As implicações desta investigação são substanciais, pois estabelecem uma base sólida para avanços futuros nas tecnologias de deteção de dano, contribuindo para sistemas de energia eólica mais fiáveis e eficientes. |
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