Estudo comparativo dimensional e análise teórica do comportamento elástico de pás compósitas

Abstract

Este trabalho avalia a fabricação, a geometria e o acabamento superficial de dois grupos de três pás compósitas cada um, feitas utilizando-se cura frio de resina epóxi e reforçadas com tecidos balanceados. O primeiro grupo de pás, PC, em fibra de carbono e, o grupo dois, PV, em fibra de vidro-E. Além disso, foi usado para fins de comparação o molde macho denominado pá precursora, PP. Foram construídos modelos de projeto auxiliado por computador, CAD, de todas as pás a partir de pontos obtidos com uma máquina de medir por coordenadas. Com ditos modelos se fez a avaliação comparando-os com o modelo teórico padrão, GT. Como resultados da análise se obtiveram valores médios de 2,23⁰; 2,48⁰; 0,38⁰ nos desvios em graus do eixo central com respeito ao modelo CAD, para os modelos das pás compósitas PC, PV e PP, respetivamente. Assim como uma distância média dos pontos ao modelo teórico de 1,07 mm; 1,01 mm; 0,64 mm, dos modelos das pás compósitas PC, PV e PP, respetivamente. Isto é importante porque permitiu desenvolver uma metodologia válida para avaliar pás com respeito a um modelo teórico ou um molde experimental Foi obtido como resultado principal que os dados da rugosidade dos parâmetros Ra, Rq, têm como valores médios maiores nas pás com reforço de fibra de vidro, PVs (Ra=2,64 μm; Rq=3,65 μm; Rz=14,46 μm), quando comparados com as pás com reforço em fibra de carbono, PCs (Ra=0,42 μm; Rq=0,75 μm; Rz=1,62 μm). Assim, foi possível fazer uma avaliação entre os dois tipos de tecidos usados na fabricação de pás. Além, foram estimados os valores para os módulos elásticos para as pás por dois métodos diferentes, o primeiro usando simulações (S) e o segundo usando aproximação da geometria das pás (AG) que permite fazer uma estimativa rápida, sem levar em conta toda a complexidade geométrica das pás. Para o grupo de pás PVs obtendo-se por médio de ‘AG’ 13,7 GPa e ‘S’ 14,4 GPa, entretanto para as PCs obteve-se 22,2 GPa para ‘S’ e 30,5 GPa por ‘S’ respetivamente. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT

In this work, the process, geometry and surface finish of six composite blades for use in wind generators were studied. These blades, divided in two groups; PC (carbon fiber) and PV (E-glass fiber) were fabricated from the same precursor blade (PP) using manual impregnation and cold curing epoxy resin matrix reinforced with balanced fabrics. Computer aided design (CAD) models were constructed for all the blades from data (coordinates) obtained with a Articulated Arm coordinate Measuring Machine (AACMM). These models were compared with the theoretical standard CAD model (GT). The result of this analysis indicate a deviation of 2.23 ⁰; 2.48 ⁰; 0.38 ⁰ (in relation to the central axis and with respect to the standard CAD model), for models of composite blades PC, PP and PV, respectively, just as an average distance of points to the theoretical model of 1.07 mm; 1.01 mm; 0.64 mm, of the models PC, PP and PV, respectively. This is important because it has allowed to developing a valid methodology to assess blades with respect to a theoretical model or an experimental mold. Was obtained, as the main result, that data of the roughness parameters Ra, Rq, and Rz, showed higher mean values in spades reinforced with fiberglass, PVs (Ra=2,64 μm; Rq=3,65 μm; Rz=14,46 μm), than blades reinforced with carbon fiber, PCs (Ra=0,42 μm; Rq=0,75 μm; Rz=1,62 μm). Thus, it was possible to evaluate between two types of tissues when used in the manufacture of blades. Additionally, were estimated the values for the bending elastic modulus of the blades by two different methods. The first using numerical simulations (S) and the second approach using the geometry of the blades (AG). For the group of PVs (PCs) was obtained 13,7 GPa (22,2 GPa) and 14,4 GPa (30,5 GPa) using the methodology “AC” and “S”, respectively.