SAPEVI CHE PER RENDERE APPETIBILE L'INVESTIMENTO

le moderne turbine eoliche sono progettate per durare almeno 30 anni?

Questa esigenza comporta che ogni componente della turbina eolica e della navicella debba essere in grado di sopportare numerosissimi cicli di carico.

Il dimensionamento meccanico passa quindi da una progettazione a carico ultimo o di esercizio ad una progettazione a fatica, che risulta essere il principale meccanismo di danneggiamento.

VENIAMO AL NOSTRO CASO

e al processo adottato per fornire la migliore soluzione.

UNA IMPORTANTE AZIENDA

che sviluppa turbine eoliche di grandissima potenza
ci hai sottoposto un problema decisamente sfidante.

Ci è stato chiesto di dimensionare l’albero di una turbina da 6 MW con più di 700 condizioni di carico da analizzare in funzione della velocità del vento e delle condizioni di esercizio. L’implementazione della verifica a fatica ha inoltre tenuto conto della tipologia di componente analizzato, poiché la normativa prevedeva differenti criteri a seconda che si trattasse di un forgiato, di una lamiera o di una saldatura.

Da subito era chiaro che il classico calcoletto, con forze e vincoli per ottenere lo stato tensionale e gli spostamenti, non fosse percorribile. Abbiamo quindi sviluppato una procedura automatica completa che, partendo dalla griglia di calcolo, svolgesse in maniera automatica le seguenti operazioni:

- Applicazione delle condizioni al contorno
- Applicazione dei carichi
- Lancio della simulazione
- Estrazione dei risultati
- Verifica a fatica in ogni nodo del dominio

I risultati sono stati poi presentati al cliente con mappe di danneggiamento colorate, in modo che emergessero chiaramente le zone più critiche e fosse semplice identificare modifiche migliorative. L’attività di riprogetto svolta in collaborazione con il cliente ha permesso di modificare la geometria dell’albero e di altre parti in modo da estenderne la vita a fatica.

GRAZIE A NUMERICAL

il cliente ha ottenuto tre importanti risultati

1. Soluzione

Ha aumentato la vita utile del componente e di tutta la turbomachina rendendo di conseguenza l’investimento più economico nel tempo.

2. Risparmio

Ha risparmiato sul personale perché ha trovato il partner con le competenze e le strumenti giusti, concludendo in tempi brevi una attività di mesi di lavoro.

3. Know-how

Ha fatto proprio il know-how sulla progettazione avanzata con analisi agli elementi finiti, che estenderà a tutte le altre parti della turbina.

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LE BEST PRACTICE

da seguire per progettare al meglio una turbina eolica

Tre sono i suggerimenti da non dimenticare:

  1. sviluppare procedure automatiche:, il loro sviluppo è molto time-consuming all’inizio, ma nel tempo il risparmio in termini di qualità del lavoro e tempi di calcolo è inestimabile;
  2. valutare il grado di dettaglio corretto per ogni parte del modello, in modo da non avere griglie con un numero eccessivo di elementi;
  3. fare sempre attenzione ai dettagli: a titolo di esempio, nella analisi descritta, per simulare nella maniera più aderente alla realtà i cuscinetti, questi sono stati modellati come molle non lineari, cioè non resistenti a trazione.
E sempre tre sono gli errori da evitare:

  1. credere “incondizionatamente” alla simulazione senza controllare i risultati con calcoli “a mano”;
  2. provare a gestire grandi quantità di dati in maniera non automatica;
  3. generare modelli computazionalmente troppo onerosi.
Nel condurre questa attività abbiamo certamente fatto affidamento sull’impiego di strumenti avanzati ma è la nostra esperienza di progettisti che ci ha permesso di concludere con successo il lavoro.

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