Materiais na Indústria de Aerogeradores

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Materiais utilizados na indústria 
de Aerogeradores
Disciplina: Materiais Para a Indústria de Energia I
Docente: Marcus Alexandre Diniz
Discentes:
José Alyson Bezerra Santos
Pedro Henrique de Souza Cavaleiro
Sofia Rodrigues Oliveira Gonçalves
Vinícius Alexandre Gomes de Matos
Materiais utilizados na construção das pás
Fibra de Vidro
É um material comum 
devido à sua leveza e 
resistência à corrosão.
Material Compósito
Normalmente feito de fibra 
de carbono reforçada com 
polímeros.
Madeira Laminada
Em alguns modelos, a 
madeira laminada é utilizada 
devido à sua durabilidade e 
flexibilidade.
Requisitos dos materiais para as pás
Leveza
Os materiais devem ser leves para garantir eficiência 
energética e reduzir o estresse estrutural.
Resistência
Os materiais devem ter alta resistência para suportar as 
condições adversas do vento e das operações de geração 
de energia.
Durabilidade
É crucial que os materiais sejam duráveis para reduzir os 
custos de manutenção e aumentar a vida útil das hélices.
Flexibilidade
Os materiais devem ter uma certa flexibilidade para 
absorver choques e vibrações, garantindo a integridade 
estrutural das hélices.
Materiais utilizados na construção das pás
Desafios na escolha dos materiais
Peso e Resistência
Encontrar materiais
leves que ofereçam
alta resistência é
essencial para otimizar
a eficiência das hélices.
O equilíbrio entre essas
características
apresenta um desafio
na escolha dos
materiais.
Durabilidade e Fadiga(vida útil)
Os materiais selecionados
devem resistir à exposição
constante a condições
ambientais rigorosas, como
ventos fortes e mudanças de
temperatura. A durabilidade
e resistência à fadiga são
desafios importantes a serem
considerados.
Custo e Sustentabilidade
A busca por materiais
que atendam aos
requisitos técnicos deve
ser equilibrada com
considerações de custo
e impacto ambiental.
Encontrar opções
econômicas e
sustentáveis é um
desafio significativo.
Compatibilidade com 
Fabricação
Os materiais
escolhidos devem ser
compatíveis com os
processos de
fabricação das
hélices,
representando um
desafio adicional na
seleção dos materiais
ideais para
aerogeradores.
Materiais utilizados na Torre 
Aço- É utilizado na fabricação das torres devido à sua resistência e durabilidade. O aço mais usado é o
aço estrutural de alta resistência. Pois possui propriedades mecânicas superiores, incluindo alta
resistência à tração e boa capacidade de suportar cargas pesadas, o que é crucial para a estabilidade e
durabilidade das torres de aerogeradores.
Concreto- Algumas torres de aerogeradores são feitas de concreto pré-moldado
ou concreto armado. Essas torres são geralmente mais pesadas do que as torres de aço,
mas também podem ser mais econômicas em determinadas situações.
Materiais utilizados na Nacelle
Fibra de Vidro- Devido à sua resistência e leveza. Sendo usada em carenagens e em algumas partes estruturais.
Aço- Usado em locais que precisam suportar cargas pesadas, como o gerador eólico e os mecanismos de orientação.
Alumínio- Devido à sua leveza e resistência à corrosão. Sendo usado em caixas de engrenagens e outros
componentes estruturais.
Plásticos- São usados devido à sua resistência, durabilidade e capacidade de serem
moldados em formas complexas.
Obs: Os materiais usados variam de acordo com diversos fatores, como o tamanho
do aerogerador e as condições climáticas do local onde será instalado.
Materiais para isolamento elétrico
Resina Epóxi: Utilizadas para
encapsulamento e isolamento de
componentes elétricos. Oferecem
excelente resistência dielétrica e
propriedades de isolamento, além de boa
adesão a uma variedade de materiais.
Fita Isolante: Que são usadas para isolar 
fios e conexões elétricas.
Materiais Termoplásticos: Como o
polietileno e o polipropileno que
oferecem boa resistência ao calor e à
umidade.
Papel Isolante: Que é frequentemente
usado como isolamento entre as bobinas
de cobre em geradores e motores
elétricos.
Materiais para revestimento e proteção
Os aerogeradores estão expostos a uma variedade de condições ambientais adversas, como vento, umidade, 
chuva, poeira e radiação solar, o que pode causar desgaste e corrosão ao longo do tempo. 
CONTRA CORROSÃO 
● Pintura Anticorrosiva;
● Revestimento de Zinco;
ALTAS TEMPERATURAS
● Revestimento Cerâmico;
● Material de Isolamento Térmico;
INTEMPÉRIES (FATORES ADVERSOS)
● Revestimento de Fibra de Vidro;
● Revestimento de Polímeros.
Materiais para fundações em aerogeradores 
offshore e onshore
A fundação de um aerogerador onshore é considerada um elemento de ligação entre uma 
torre, constituída por materiais de elevada resistência, como o aço ou betão, com o solo com 
uma resistência bastante inferior. 
Os aerogeradores offshore podem ser instalados sobre fundações fixas ou plataformas 
flutuantes, sendo a escolhidas com base na profundidade de instalação e nas condições 
geológicas do local. 
As bases fixadas no fundo do mar são divididas entre as fundações de tubulão estaqueado 
(fáceis e baratas de ser construídas e não sofre problemas com erosão do solo) e tulipas de 
concreto armado(composição de aço e concreto), que são utilizadas em águas rasas, e a base 
tipo tripé, que é utilizada em profundidades de transição.
Importância da durabilidade e resistência dos 
materiais
Cuidados precisam ser tomados para evitar que os materiais utilizados nesses 
equipamentos sofram os efeitos da corrosão.As ligas de zinco e alumínio são excelentes 
aliadas na preservação desses materiais, quando podem a partir da sua aplicação 
oferecer entre 20 e 25 anos de operação sem a necessidade de grandes restaurações.
A aplicação dessas ligas oferece:
-Ampliação da vida útil das torres.
-Prevenção contra manutenções caras e complexas.
-Redução de riscos de acidentes por conta da altura.
Nas pás eólicas os materiais devem conter propriedades como: baixo peso, alta 
durabilidade, resistência à fadiga, resistência às condições ambientais, tolerância a 
danos e rigidez. (Atualmente as soluções de compósitos com PRFV- polímeros 
reforçados com fibra de vidro satisfazem os requisitos de muitos projetos de pás 
eólicas.)
Geralmente os materiais compósitos 
são compostos por duas fases. Uma 
é chamada de matriz e outra 
chamada comumente de fase 
dispersa.
Percebe-se que a matriz tem um 
comportamento de se deformar 
razoavelmente antes de chegar a 
tensão de fratura (característica 
denominada com dúctil) enquanto o 
comportamento da fibra é de se 
alongar até sua fratura repentina 
(característica denominada com 
frágil).
A combinação da fibra-matriz é 
mostrada na Figura (b).
No estágio I, o compósito ainda 
deforma plasticamente. Com o 
aumento da tensão, o compósito 
passa para o estágio II, onde a 
linha é reta, contudo menos 
inclinada. Nessa fase, o início da 
falha do compósito começa à 
medida que as fibras passam a 
se fraturar. A falha de uma pá 
não é catastrófica por dois 
motivos: nem todas as fibras 
fraturam ao mesmo tempo e 
mesmo depois que as fibras 
falham, a matriz continua seu 
processo de deformação 
plástica.
Desafios na seleção de materiais para 
ambientes agressivos
● Os aerogeradores operam em ambientes desafiadores, expostos a condições climáticas
extremas.
● Por isso, a seleção de materiais adequados é crucial para garantir a durabilidade e o
desempenho dessas estruturas.
● Um dos principais desafios é encontrar materiais que possam resistir à corrosão causada pela
exposição prolongada a elementos como água salgada, umidade e agentes químicos presentes
no ar.
● Além disso, os materiais devem ser capazes de suportar cargas dinâmicas e estáticas,
garantindo a segurança e a estabilidade dos aerogeradores.
● A pesquisa e o desenvolvimento de materiais avançados, como ligas de aço inoxidável de alta
resistência à corrosão e materiais compósitos reforçados, estão sendo explorados para
enfrentar esses desafios.
Impacto ambiental dos materiaisutilizados
● A energia gerada por aerogeradores tem um impacto ambiental significativamente menor em
comparação com fontes de energia tradicionais, como combustíveis fósseis.
● Os aerogeradores não emitem gases de efeito estufa durante a operação, contribuindo assim
para a redução das emissões de carbono e mitigando as mudanças climáticas.
● Além disso, a energia eólica é uma fonte renovável e limpa, que não esgota recursos naturais
finitos. A instalação de parques eólicos também pode fornecer habitats para a vida selvagem,
uma vez que as áreas em torno das turbinas podem ser usadas para atividades agrícolas ou de
conservação.
● No entanto, é importante considerar os potenciais impactos ambientais durante todas as fases
do ciclo de vida dos aerogeradores, desde a fabricação até a desativação, e implementar
práticas de gestão ambiental para minimizar esses impactos.
Tendências Futuras em Materiais para 
Aerogeradores
● As tendências futuras em materiais para aerogeradores estão focadas em melhorar a
eficiência, a durabilidade e a sustentabilidade desses sistemas.
● Uma das tendências mais proeminentes é o desenvolvimento de materiais mais leves e
resistentes, que podem reduzir o peso das pás e aumentar a eficiência da geração de energia.
Materiais compósitos avançados, como fibras de carbono e resinas epóxi, estão sendo
amplamente pesquisados e adotados para esse fim.
● Além disso, há um interesse crescente em materiais inteligentes e tecnologias de
sensoriamento integradas, que podem monitorar o desempenho e a integridade estrutural dos
aerogeradores em tempo real, permitindo uma manutenção mais preditiva e eficiente.
● Outras áreas de pesquisa incluem o uso de materiais reciclados e biodegradáveis, visando
reduzir o impacto ambiental da produção e do descarte de aerogeradores no final de sua vida
útil.
Referências
● AREIAS, Lorenzo C.; MELOTTI, Gledson; SILVA, Flávio L. Materiais para a produção de
energia eólica. In: Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais.
Joinville–SC. 2012
● GONÇALVES, André Filipe Paredes. Fundações por gravidade para aerogeradores
offshore–estudo de viabilidade para São Pedro de Muel. 2017. Tese de Doutorado.
Universidade NOVA de Lisboa.
● GAMA JUNIOR, Antonio Porfírio da et al. Projeto estrutural otimizado de torres
tubulares de aerogeradores em materiais compósito. 2019.
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