ESTADO DA ARTE DO MONITORAMENTO EM TORRES EÓLICAS

As diversas formas de estruturas de aço para a confecção das torres são submetidas aos variados agentes internos e externos que propiciam mau funcionamento por desgaste, seja por métodos construtivos incorretos, ações ambientais, desgaste gradual, dentre outros. Para o monitoramento das particularidades e propriedades geométricas dessas estruturas é necessário a implementação de ações mais eficientes para identificar avarias no comportamento estrutural em tempo hábil.

Segundo Netto et al (2002), a transmissão destes esforços se faz através da estrutura, alterando a posição relativa de suas moléculas, gerando um deslocamento. Os procedimentos gerais para monitoramento de uma estrutura envolvem a medida de deslocamentos espaciais, a partir de pontos de referência, que têm suas posições controladas (DEPARTAMENT OF THE ARMY, 1994).

A produção de energia através de turbinas de energia eólica é um mercado em rápido crescimento. A Tabela 1 mostra a capacidade instalada no Brasil em 2017.

Tabela 1 - Capacidade instalada em 2017.

UF Potência (MW) Número de Parques

PI 528,20 19 BA 517,10 20 RN 259.30 10 MA 220,80 08 CE 147,00 06 PE 131,10 05 RS 129,00 08 PB 94,50 03 Total Geral 2027,00 79 Fonte - ABEEólica (2017)

Devido ao fato de que um grande número de turbinas de energia eólica tenham sidos construídas, as técnicas de monitoramento são necessárias para garantir a estabilidade e longevidade desses objetos (HESSE, HORST e NEUNER, 2006). As pesquisas mundiais empreendidas nos métodos, técnicas e tecnologias de monitoramento em torres eólicas e seus componentes são poucas, comparadas ao crescimento da capacidade de geração eólica. A Figura 1 reflete o número de acidentes registrados no período entre 1996 a 2017.

Figura 1 - Resumo dos acidentes mundiais com torres eólicas.

A Geodésia e a Fotogrametria são ciências importantes na aquisição de dados. A Geodésia é definida como a ciência que tem por objetivo determinar a forma e as dimensões da Terra, bem como os parâmetros definidores de seu campo da gravidade e suas variações temporais (TORGE, 2001). A Geodésia, além da matemática aplicada, é um ramo da Engenharia e Geociências. A Fotogrametria é a arte, ciência e tecnologia de se obterem informações confiáveis de objetos físicos e do meio ambiente, utilizando processos de captura, medição e interpretação de imagens fotográficas e padrões da energia eletromagnética radiante e outros fenômenos (SLAMA, 1980).

Avanços na fotogrametria e correlação de imagens permitiram novas oportunidades para o monitoramento. O principal benefício do uso de fotogrametria é a possibilidade de monitorar o deslocamento da completa superfície ao invés de apenas alguns locais discretos. A primeira tentativa de aplicar a técnica de fotogrametria em uma torre eólica foi feita por Corten e Sabel (1996). Os autores realizaram medições de vibração das pás eólicas enquanto a turbina estava em operação. Para este propósito, eles colocaram vários marcadores nas lâminas e na torre. Os autores também relataram que a fotogrametria seria um método muito promissor para monitorar a dinâmica da turbina eólica com o avanço tecnológico de hardware e software.

Ozbek et al. (2010) fizeram um trabalho semelhante ao de Corten e Sabel (1996) com o emprego de equipamentos mais avançados. Esses eram semelhantes no uso de marcadores reflexivos e no método de pós-processamento de imagens. O trabalho consistia em monitorar o comportamento dinâmico da turbina eólica em operação de uma torre eólica com 80 metros, por um sistema composto por quatro câmeras CCD (Charge Coupled Device), continuamente, durante todo o período de medição.

No meio destas pesquisas são salientes a modificação de métodos devido o avanço tecnológico, sendo a utilização de LASER scanners com maior frequência em comparativo com os métodos fotogramétricos convencionais. Em ênfase para Grosse- Schwiep, Piechel e Luhmann (2013), os quais utilizaram LASER scanners e câmeras síncronas em diferentes posições para determinar deformações, com o foco principal em torção da lâmina e deflexão em diferentes posições ao longo das pás do rotor.

Pimentel (2012) aponta que os métodos de monitoramento geodésico visam encontrar alterações de coordenadas (planimétricas e/ou altimétricas), de uma série

de leituras, de pontos, em determinado período. Os valores encontrados indicam se houveram alterações nos valores das coordenadas. As técnicas geodésicas com a finalidade de monitoramento devem ser realizadas tanto horizontal quanto verticalmente, com o objetivo de determinar as coordenadas modificadas.

Para a realização do monitoramento é necessário o planejamento de uma rede geodésica conforme a exigência e precisão especifica para monitorar uma estrutura eólica. De Seixas e Burity (2005) e Krelling (2006) informam que para a determinação de uma rede de monitoramento, como sistema de referência, para o controle geométrico do objeto de prova são necessários os conhecimentos da grandeza dos deslocamentos e condição para estabelecimento dos equipamentos utilizados e suas respectivas precisões e concepção da melhor configuração das estações de controle de observação.

As pesquisas envolvendo o uso de métodos geodésicos em torres eólicas são poucas. Pode-se destacar os trabalhos de Rezo, Branimir e Slavica (2016) e Dragomir, Negrilă e Sărăcin (2014). Rezo, Branimir e Slavica (2016), utilizaram trabalhos geodésicos durante a preparação da construção do parque eólico, estabelecimento da base geodésica e sistema de coordenadas, levantamento e monitoramento geodésico durante e após a construção, incluindo medidas de deslocamentos e deformações dos objetos.

Dragomir, Negrilă e Sărăcin (2014) realizaram o monitoramento da torre eólica essencialmente por métodos geodésicos e fizeram um comparativo com resultados obtidos por tiltimetros eletrônicos, colocados em posições e lugares especiais dispostos radialmente dentro da torre. Os resultados do trabalho comprovaram que o uso dos métodos geodésicos para o monitoramento de torres eólicas adicionam mais informações em comparação com o monitoramento usando sensores, assegurando a necessidade de altas precisões para a determinação de deslocamentos e deformações destas estruturas.

Do ponto de vista nacional, não foram encontradas pesquisas envolvendo monitoramento em torres eólicas, ainda que o país venha apresentando crescimentos que se destacam na América Latina e também no ranking mundial em capacidade instalada de energia eólica. Portanto é de substancial importância a pesquisa específica no controle e monitoramento geodésico em torres eólicas