Modelo de Elementos Finitos de Tubos de Polímero Reforzado con Fibra Llenos de Concreto para Torres de Turbinas Eólicas de Pequeña Escala
Autores: Gong, Yikai; Noël, Martin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelo de Elementos Finitos de Tubos de Polímero Reforzado con Fibra Llenos de Concreto para Torres de Turbinas Eólicas de Pequeña Escala
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Civil y Estructural
Palabras clave
Método de elementos finitos
Tubos de polímero reforzado con fibra llenos de concreto
Torres de turbinas eólicas
Estudios paramétricos
Propiedades geométricas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Se utilizó el método de elementos finitos para estudiar la viabilidad de tubos de polímero reforzado con fibra llenos de concreto (CFFTs) para torres de turbinas eólicas a pequeña escala en áreas remotas. Aunque los CFFTs se han empleado con éxito en una variedad de aplicaciones estructurales, su uso para torres de turbinas eólicas es novedoso y aún no se ha investigado en detalle. El objetivo del estudio fue identificar, por primera vez, los parámetros más importantes para el diseño y comparar el comportamiento de las torres CFFT frente a torres convencionales de acero y concreto. El modelo fue validado primero utilizando resultados experimentales reportados en la literatura, seguido de una serie de estudios paramétricos para evaluar la importancia de varios parámetros clave. En la primera fase, se investigó el efecto de diferentes propiedades geométricas (conicidad y relación de llenado de concreto) y configuraciones de refuerzo (configuración de laminado de FRP, relación de refuerzo de acero y nivel de pretensado) para modelos de torres en voladizo con cargas laterales concentradas. Posteriormente, se modeló y estudió un modelo de torre de turbina eólica CFFT de 10 m de altura bajo diferentes configuraciones de carga. También se estudió la influencia de la relación altura-diámetro (h/D) en los modelos CFFT en voladizo y se adoptó un diseño preliminar conservador que puede ser refinado para sistemas de turbinas específicos y condiciones de viento utilizando la relación h/D. El modelo de torre CFFT se comparó con modelos tubulares de concreto y acero con geometría similar para estudiar las ventajas de las torres CFFT y mostró que los CFFTs pueden ser una alternativa eficiente.
Descripción
Se utilizó el método de elementos finitos para estudiar la viabilidad de tubos de polímero reforzado con fibra llenos de concreto (CFFTs) para torres de turbinas eólicas a pequeña escala en áreas remotas. Aunque los CFFTs se han empleado con éxito en una variedad de aplicaciones estructurales, su uso para torres de turbinas eólicas es novedoso y aún no se ha investigado en detalle. El objetivo del estudio fue identificar, por primera vez, los parámetros más importantes para el diseño y comparar el comportamiento de las torres CFFT frente a torres convencionales de acero y concreto. El modelo fue validado primero utilizando resultados experimentales reportados en la literatura, seguido de una serie de estudios paramétricos para evaluar la importancia de varios parámetros clave. En la primera fase, se investigó el efecto de diferentes propiedades geométricas (conicidad y relación de llenado de concreto) y configuraciones de refuerzo (configuración de laminado de FRP, relación de refuerzo de acero y nivel de pretensado) para modelos de torres en voladizo con cargas laterales concentradas. Posteriormente, se modeló y estudió un modelo de torre de turbina eólica CFFT de 10 m de altura bajo diferentes configuraciones de carga. También se estudió la influencia de la relación altura-diámetro (h/D) en los modelos CFFT en voladizo y se adoptó un diseño preliminar conservador que puede ser refinado para sistemas de turbinas específicos y condiciones de viento utilizando la relación h/D. El modelo de torre CFFT se comparó con modelos tubulares de concreto y acero con geometría similar para estudiar las ventajas de las torres CFFT y mostró que los CFFTs pueden ser una alternativa eficiente.