CAMPANHA) ... 239 APÊNDICE BH – RESULTADO DO MÉTODO COMBINADO A PARTIR DOS PONTOS DE REFERÊNCIA LP1, LP2, LP3, LP4, LP5 E LP6 (SEGUNDA CAMPANHA) ... 240 APÊNDICE BI – RESULTADOS DA PROPAGAÇÃO DE ERROS DAS COORDENADAS X A PARTIR DOS PONTOS DE REFERÊNCIA L1, L2 E L3. ... 240 APÊNDICE BJ – RESULTADOS DA PROPAGAÇÃO DE ERROS DAS COORDENADAS Y A PARTIR DOS PONTOS DE REFERÊNCIA L1, L2 E L3 ... 241 APÊNDICE BK – RESULTADOS DA PROPAGAÇÃO DE ERROS DAS COORDENADAS X A PARTIR DOS PONTOS DE REFERÊNCIA LP1, LP2 E LP3 ... 242 APÊNDICE BL – RESULTADOS DA PROPAGAÇÃO DE ERROS DAS COORDENADAS Y A PARTIR DOS PONTOS DE REFERÊNCIA LP1, LP2 E LP3 ... 242 APÊNDICE BM – RESULTADOS DA PROPAGAÇÃO DE ERROS DAS COORDENADAS X A PARTIR DOS PONTOS DE REFERÊNCIA LP4, LP5 E LP6 ... 242 APÊNDICE BN – RESULTADOS DA PROPAGAÇÃO DE ERROS DAS COORDENADAS Y A PARTIR DOS PONTOS DE REFERÊNCIA LP4, LP5 E LP6 ... 243 ANEXO A – RELATÓRIO DE INFORMAÇÃO DE ESTAÇÃO RECF - RECIFE ... 244 ANEXO B – RELATÓRIO DE INFORMAÇÃO DE ESTAÇÃO PBJP – JOÃO PESSOA ... 247 ANEXO C – RELATÓRIO DE INFORMAÇÃO DE ESTAÇÃO PBCG – CAMPINA GRANDE ... 249
1 INTRODUÇÃO
As características apresentadas pela sociedade denotam de uma elevada sujeição ao consumo de energia elétrica para suas necessidades. A maneira como são produzidos esta energia está tornando-se cada vez mais severa devido à sustentabilidade ambiental e responsabilidade social. As fontes alternativas limpas e renováveis de energia têm despertado especial interesse em diversas áreas de pesquisa.
Devido a esse contexto, houve no mercado de energia eólica um crescimento mundial de sua capacidade instalada nos últimos anos, tornando-se frequente como um elemento da paisagem terrestre. O rápido desenvolvimento e a evolução tecnológica tem forçado a necessidade de torres ainda mais elevadas e agrupadas em parques eólicos para ampliar a capacidade de produção de energia.
No Brasil, o crescimento exponencial da energia eólica é favorecido pelas pressões socioambientais em torno dos empreendimentos decorrentes da implantação de usinas Hidrelétricas, Termoelétricas e Nucleares e seu impacto sobre o meio biótico, socioeconômico e físico. Segundo o relatório da Global Wind Energy Council - GWEC (2018), o Brasil ocupa a 8ª posição no ranking mundial de capacidade instalada e o 1º lugar na América Latina,
Conforme a Associação Brasileira de Energia Eólica – ABEEólica (2017), a energia eólica é responsável por 8,1% de geração de energia elétrica do Brasil, sendo a região Nordeste responsável pela maior geração e representatividade da fonte eólica.
A geração de energia eólica através de turbinas é uma das maneiras mais eficazes de explorar a energia da Terra por meio da transformação da energia cinética inclusa nas massas de ar em movimento. Geralmente é transformada em energia elétrica através da conversão da energia cinética de translação em energia cinética de rotação, com a utilização de modernos geradores eólicos, também conhecidos como aerogeradores.
A torre eólica é composta por nacelle, as pás, o cubo do rotor e a torre. A nacelle consiste em um compartimento instalado no alto da torre, onde abrigam todos os componentes essenciais para a produção de energia, as pás são responsáveis por captar o vento, convertendo sua potência ao centro do rotor, o cubo do rotor é responsável pela fixação das pás e a torre sustenta os componentes descritos. A
fundação pode ser caracteriza como uma parte importante para a torre eólica, sendo responsável por sua fixação e dimensionada de acordo com a altura da torre e as cargas atuantes.
Muitas vezes essas estruturas operam em ambientes adversos. Portanto, elas podem ser danificadas por diversos fatores ambientais e sujeitas a cargas estáticas e dinâmicas, que resultam no deslocamento de elementos individuais e de toda estrutura. As estruturas que apresentam deslocamentos significativos podem resultar em mudanças permanentes e precisam de inspeções periódicas de sua condição geométrica de funcionamento. A necessidade de tais averiguações está relacionada aos requisitos de segurança, onde a perturbação da geometria pode resultar em consequências inoportunas e catastróficas.
O crescimento dos acidentes envolvendo torres eólicas tem sido relatado por décadas. Uma documentação extensa de acidentes é fornecida pelo fórum do Parque Eólico Caithness (2018). Os números de acidentes registrados refletem uma média de 33 acidentes, de 1998 a 2002, 81 acidentes, de 2003 a 2007, 144 acidentes a partir de 2008 a 2012, e 167 acidentes de 2013 a 2017. A tendência é esperada, mas acidentes acontecem em razão do aumento de torres eólicas instaladas.
Sem um planejamento adequado de monitoramento os números de acidentes tendem a aumentar. Com a falta de acompanhamento e o controle geométrico do comportamento destas estruturas, verifica-se a necessidade de aplicar metodologias para o monitoramento da verticalização e estabilidade. O monitoramento de estruturas e objetos naturais em relação a movimentos e deformações é uma das principais tarefas da Engenharia Geodésica. Através dos métodos geodésicos podem ser avaliadas estas possíveis modificações posicionais por se tratar de uma metodologia empregada para identificar movimentos absolutos e/ou relativos, enquanto os métodos geotécnicos são normalmente empregados para identificar possíveis movimentos relativos.
Em consequência deste considerável crescimento no número de torres eólicas, necessita-se de pesquisas envolvendo levantamento, locação e monitoramento destas torres, com o propósito de determinar a posição de elementos estruturais das torres eólicas, possibilitando também a análise multitemporal dos deslocamentos e/ou deformidades.
Devido à escassez de um material prático, a partir de estudos de casos reais e teóricos referentes à metodologia para o monitoramento geodésico em torres eólicas
onshore, essa dissertação responde quesitos referentes a geometria dos pontos de referência do Sistema de Referência de Medição, determinação dos pontos-objeto, definição de sistema de coordenadas e métodos de levantamento geodésicos e topográficos aplicáveis para a realização do monitoramento da verticalização e estabilidade de torres eólicas onshore.
1.1 OBJETIVOS DA PESQUISA
A constituição da pesquisa, quanto aos aspectos metodológicos, são apresentados de forma ampla nos objetivos gerais (cf. item 1.1.1) e descritos detalhadamente nos objetivos específicos (cf. item 1.1.2).
1.1.1 Objetivo Geral
O objetivo geral dessa dissertação é desenvolver uma metodologia para o monitoramento geodésico em torres eólicas onshore, através dos métodos de levantamentos geodésicos/topográficos, utilizando o Método dos Mínimos Quadrados (MMQ) para o ajustamento das observações.
1.1.2 Objetivos Específicos
• Apresentar e analisar os equipamentos empregados e respectivos métodos geodésicos/topográficos para a avaliação da verticalização e estabilidade de torres eólicas (Metodologia Instrumental);
• Materializar estruturas geodésicas para a realização do monitoramento geodésico em torre eólica onshore;
• Ajustar os dados pelo Método dos Mínimos Quadrados e analisar a propagação dos erros e qualidades alcançadas;
• Realizar o monitoramento de componentes da torre eólica durante duas campanhas de medição.
1.2 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
A dissertação foi estruturada em seis capítulos com o intuito de atender aos objetivos propostos.
Capítulo 1 – Apresenta na introdução a contextualização sobre o tema, assim como a proposição dos objetivos pretendidos com a metodologia desenvolvida.
Capítulo 2 – Monitoramento geodésico em torres eólicas onshore. Aborda informações referentes as principais componentes de uma torre eólica e uma breve análise sobre deslocamento e/ou deformações e esforços atuantes na estrutura. Apresenta pesquisas mundiais empreendidas nos métodos, técnicas e tecnologias de monitoramento em torres eólicas e seus componentes. Considerações teóricas sobre a verificação instrumental, definição e levantamento de um Sistema de Referência de Medição estável, determinação e métodos de levantamentos dos pontos-objeto e a fundamentação e definição do ajustamento, análise e controle de qualidade.
Capítulo 3 – Experimentos e análises metodológicas. Aborda o desenvolvimento da dissertação, apresenta o passo a passo dos procedimentos realizados na verificação instrumental, implantação dos pontos de referência, definição do sistema de referência e os procedimentos para a determinação dos pontos-objeto e monitoramento da torre eólica.
Capítulo 4 – Resultados do controle e monitoramento. Apresenta os resultados e análises da primeira e a segunda campanha de medições.
Capítulo 5– Conclusões e recomendações. Neste capítulo São apresentadas as conclusões e recomendações decorrentes da pesquisa realizada.
Em seguida são apresentadas as referências bibliográficas, apêndices e anexos.