Defesa de Mestrado da aluna Thayza Marcela Van Der Laan Melo

Defesa de mestrado da aluna Thayza Marcela Van Der Laan Melo

Título: Otimização de Sistema de Controle TMD em Turbinas Eólicas Flutuantes do Tipo Barcaça sob Condições Adversas Utilizando Computação Evolucionária. 

Palavras-Chaves: Turbinas eólicas Offshore; Controle Estrutural Passivo; Amortecedor de Massa Sintonizado; Otimização; Computação Evolucionária.

Resumo:

As turbinas eólicas offshore têm um grande potencial para se tornarem uma peça fundamental na transformação da matriz energética brasileira e mundial, nos próximos anos. No entanto, para alcançar maior competitividade em relação a outras fontes de energia, esses aerogeradores necessitam apresentar maior viabilidade e confiabilidade em seus projetos. Para possibilitar a geração de energia em águas profundas com maior eficiência, qualidade e em larga escala, foram desenvolvidas as plataformas flutuantes para turbinas eólicas offshore. Entretanto, essas estruturas enfrentam desafios consideráveis devido às intensas cargas de ventos e ondas. Uma estratégia promissora para reduzir essas interferências negativas envolve a aplicação de técnicas de controle estrutural, amplamente utilizadas em arranha-céus e pontes. Entre essas técnicas, os controles estruturais passivos do tipo amortecedores de massa sintonizados (Tuned Mass Dampers - TMDs) têm sido implementados para atenuar as cargas em simulações de turbinas eólicas offshore. Este trabalho propõe a aplicação de controle estrutural passivo em uma Turbina Eólica Offshore Flutuante (FOWT) do tipo barcaça, visando mitigar os impactos causados por cargas de efeito pendular. O sistema proposto consiste na instalação de dois TMDs na nacele, orientados nas direções frente-ré e lateral-lateral, para análise do seu desempenho. A otimização dos parâmetros desses TMDs foi realizada por meio de técnica de computação evolucionária (Algoritmo Genético – AG), utilizando a fadiga da torre como função de aptidão. A fadiga foi avaliada pela média ponderada dos desvios padrões da deflexão estrutural em ambas as direções. No entanto, a otimização tradicional dos TMDs revelou que o curso resultante é inviável para instalação devido ao espaço limitado na nacele. Para contornar esse problema, foi considerada a inclusão de batentes limitadores de curso nos TMDs. Com essa modificação, a otimização foi conduzida sob condições adversas de ventos e ondas, visando melhorar a operação do sistema e adaptar o curso às dimensões da nacele. As simulações foram realizadas considerando condições turbulentas de ventos e ondas, conforme as recomendações da norma internacional IEC 61400-3. Nos ciclos de otimização e nos testes da FOWT, as simulações foram feitas através do software FAST-SC (Fatigue, Aerodynamics, Structures, and Turbulence – Structural Control). Por fim, o desempenho do sistema proposto foi comparado com uma FOWT sem TMDs, alcançando uma redução na fadiga da estrutura. Também foram realizadas comparações com sistemas otimizados por outros algoritmos e métodos, constatando-se uma melhora na eficiência do sistema com a adição do controle proposto.  Essa análise comparativa possibilitou uma avaliação mais abrangente da eficácia do controle estrutural passivo na mitigação de cargas em turbinas eólicas offshore flutuantes.

Banca Examinadora:

Luciana Faletti Almeida (orientadora e presidente)

Juan Guillhermo Lazo Lazo (Co-orientador) (Universidad Del Pacífico)

Karla Tereza Figueiredo Leite (UERJ)

Gabriel Matos Araujo (Cefet-RJ)

Data/Hora: 27/02/2025 (quinta-feira), às 10:00 hs
Defesa será realizada remotamente através do Link: https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3ameeting_OWQ3MWUzYzctMWM3YS00ZTZkLTllNWEtMDYyOWVkNDZhNDBj%40thread.v2/0?context=%7b%22Tid%22%3a%228eeca404-a47d-4555-a2d4-0f3619041c9c%22%2c%22Oid%22%3a%224538307d-3853-466a-9358-f9988969c35c%22%7d