Modelado y simulación mediante el método de los elementos finitos del fuste de un aerogenerador

Abstract

[ES] En el presente Trabajo de Final de Grado se ha realizado un estudio sobre los esfuerzos sufridos por el fuste de un aerogenerador troncocónico, centrándose en la fuerza producida por el viento, el peso propio de la góndola y el de la torre. En primer lugar, se ha elegido una localización para el aerogenerador, ya que en función de ésta la velocidad del viento varía, y con ello la fuerza ejercida por el mismo. En segundo lugar, se ha elegido un modelo de torre a partir de los catálogos de los diferentes fabricantes que podemos encontrar en el mercado, a continuación, se ha realizado un predimensionado, a partir del cual se han obtenido los valores de diámetro y espesor para los cuales la torre es capaz de resistir los esfuerzos citados en el párrafo anterior. Una vez se ha predimensionado la torre, se ha modelado en Abaqus, introduciendo los parámetros de material y sección pertinentes, así como los esfuerzos a los que se va a ver sometida la torre para poder realizar los cálculos con este programa, mediante el método de elementos finitos, obteniéndose como resultado las tensiones, las deformaciones y el desplome horizontal del fuste.

[CA] En aquest Treball de Fi de Grau s’ha realitzat un estudi sobre els esforços que ha de suportar el fust d’un aerogenerador troncocònic, centrant-se en la força produïda per el vent, el pes propi de la góndola i la torre. Per a començar, s’ha triat una localització per al aerogenerador, ja que en funció d’aquesta la velocitat del vent variarà, i així, també variarà la força produïda per aquest. Després, s’ha triat un model per a la torre a partir dels catàlegs dels diferents fabricants que podem trobar en el mercat, a continuació, s’ha realitzat un predimensionament, a partir del qual s’han obtingut els valors de diàmetre i espessor per als quals la torre es capaç d’aguantar els esforços citats anteriorment. Amb aquest predimensionament s’ha modelat el fust en Abaqus, introduint els paràmetres de material i secció adequats, així com els esforços als que es va a veure sotmesa la torre per a poder realitzar els càlculs amb aquest programa, mitjançant el mètode dels elements finits, obtenint un estudi de les tensions, les deformacions i els desplaçaments horitzontals del fust.

[EN] In this Bachelor Thesis, an analysis of the efforts suffered by a wind turbine tower is performed, focusing on the pressure produced by the wind, the self-weight of the nacelle and the tower itself. First of all, the location of the wind turbine was chosen as it affects the wind speed and thus the resulting force. Secondly, a tower model was chosen from the catalogues provided by the different manufactures which can be found in the market. A preliminary calculation was carried out, for obtaining the values of the diameter and thickness of the tower which will enable it to resist the internal forces mentioned in the previous paragraph. Once the dimensions of the tower were selected, it was modelled in Abaqus by introducing the respective parameters for material and section as well as the different loads to which the tower will be subjected. The calculation with this programme is based on the finite element method, obtaining as a result the stress and strain distribution, as well as the horizontal displacement.