Estudo da influência do desalinhamento das fibras de reforço nas propriedades mecânicas das pás de aerogeradores

Abstract

A utilização de compósitos é uma realidade no contexto atual da engenharia, em especial, para viabilizar a expansão da exploração da energia eólica. Essa expansão se dá graças a possibilidade de uso desses materiais na fabricação de pás dos aerogeradores cada vez maiores. Tais componentes são submetidos a altas cargas, se considerarmos apenas seus próprios pesos. Apesar da tecnologia envolvida na operação dessas máquinas, a fabricação das pás é realizada de forma manual, o que implica em maiores riscos de falhas de manufatura. Dentre esses riscos, destaca-se o desalinhamento das fibras de reforço. O presente trabalho tem como objetivo determinar a influência do desalinhamento longitudinal das fibras de reforço em um compósito de plástico reforçado com fibra de vidro. Para tanto, foi usado um laminado compósito fabricado com fibras de vidro majoritariamente unidirecionais e resina epóxi. Para simular um defeito de fabricação desse componente, foram preparadas amostras com as fibras propositalmente desalinhadas. Essas amostras foram submetidas a ensaio de tração para verificação da influência desse desalinhamento nas suas propriedades mecânicas. Os valores encontrados foram submetidos ao teste U de Mann-Whitney que comparou a dependência entre a resistência mecânica observada e o posicionamento da fibra de reforço. Os resultados estatísticos apresentaram uma condição de não-dependência entre essas variáveis para as amostras analisadas nos ensaios de tração, ou seja, a resistência mecânica não é influenciada pelo desvio da fibra nas condições estudadas nesse trabalho. Para as simulações feitas no FEMAP®, as diferenças também não foram lineares revelando não haver correlação entre resistência e desalinhamento no contexto desse estudo, ou seja, desalinhamentos da fibra de até 10° são aceitáveis e não causam risco de falha ao produto final. A comparação entre os resultados empíricos e computacionais também não indicaram diferenças significativas quando equiparados pelo teste U de Mann-Whitney. Palavras-chaves: Desalinhamento. Elementos finitos. Fibras de reforço. Propriedades mecânicas