Aerogerador com um segmento de treliça feito de tubos de madeira moldados reforçados com fibras

Nas instalações da empresa STM Montage GmbH em Lunzenau, na Alemanha, foi realizado um projeto de investigação inovador: um aerogerador com uma torre de treliça cujo segmento superior é constituído por tubos de madeira moldados reforçados com fibras.

Modelo 3D da torre de treliça no RSTAB (© TU Dresden)

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Torre com segmento de treliça feito de tubos de madeira moldados reforçados com fibras

Os tubos de madeira de parede fina têm um baixo peso próprio e boas propriedades dinâmicas. Isso melhora a eficiência do material e o comportamento de vibração e aumenta a resistência à fadiga do material.

A Universidade Técnica de Dresden foi responsável pelo cálculo e dimensionamento da torre de treliça. Para o dimensionamento, foi utilizado o programa de pórticos e estruturas reticuladas RSTAB.

Estrutura

A torre de treliça tem ao todo 32 m de altura e suporta o aerogerador com uma potência de 10 kW. A parte inferior, com, aproximadamente, 18,5 m, é constituída por tubos de aço S235. O segmento de treliça de, aproximadamente, 11 m com os tubos de madeira moldada d = 240 mm e diagonais de tubo de aço foi colocado no topo.

Os tubos de madeira moldada são constituídos por painéis de madeira pré-comprimidos que foram dobrados em secções tubulares de parede fina sob a ação do calor e do vapor. Este método de madeira moldada foi desenvolvido pelo Instituto de Construção em Aço e Madeira. Os elementos estruturais produzidos desta forma têm uma capacidade de carga muito elevada com um peso próprio muito baixo. No exterior, foi aplicada adicionalmente uma fina camada de plástico reforçado com fibra. Isto aumenta até 50% a resistência à compressão e proporciona à estrutura uma proteção contra as intempéries.

As ligações longitudinais dos pilares de madeira são constituídas por tubos de aço aos quais também se ligam as diagonais. Uma particularidade destas ligações é serem coladas. Antes da sua aplicação, foram analisadas de forma experimental e numérica pela Universidade Técnica de Dresden. As análises resultaram nas resistências limite para as ligações que foram consideradas no cálculo do RSTAB.

Após a construção da torre de treliça, todas as partes em aço e transições para os tubos de madeira foram dotadas de um revestimento anticorrosivo. O projeto de investigação demonstrou que os tubos de madeira moldados são adequados como componentes portantes em estruturas de torres sujeitas a vibrações. A maior vantagem é o menor peso próprio em relação ao aço e, portanto, a redução da massa vibratória. Neste projeto, o peso próprio do segmento superior pôde ser reduzido em 1,2 toneladas comparativamente ao aço. Além disso, as propriedades de amortecimento da madeira reduziram os efeitos da fadiga nos elementos estruturais inferiores.

Este projeto de investigação foi financiado pelo programa Zukunftsinitiative Mittelstand (ZIM) do Ministério da Economia e Energia da Alemanha (BMWi).