Author Topic: Dimensionamento palo per generatore eolico  (Read 16157 times)

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Offline elnandi

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Dimensionamento palo per generatore eolico
« on: 17 February , 2012, 11:01:05 AM »
Ciao a tutti,
sono un novello ingegnere, e lavoro in una carpenteria metallica,
mi hanno chiesto di dimensionare un palo per un generatore eolico e visto che ho poca esperienza chiedo a voi se ho agito in modo corretto.
Il palo ha una lunghezza di 5 metri, il generatore posto in sommità riceve una spinta orizzontale del vento di 4500 N (secondo scheda del generatore), il baricentro del generatore ha un'eccentricità di 0.377 m dall'asse del palo e il peso del generatore è di 1850 N.
Secondo questi dati ho calcolato il momento alla base del palo quindi 4500NX5m=22.500Nm e gli ho sommato il momento dato dall'eccentricità del generatore rispetto all'asse di 1850NX0.377m= 697.45 Nm che se non erro è costante per la lunghezza del palo.
Quindi ho un momento totale alla base di 23.200 Nm... credo :?
L'ho dimensionato con il metodo delle tensioni ammissibili con sigma ammissibile 160N/mm2:
ricavando il W = M/sigma amm = 23.200.000Nmm/160N/mm2 = 145000 mm3 = 145 cm3.
per non rischiare ho preso un tubo di diametro 168,3 mm e spessore 10,97 con W=200 che mi verifica abbondantemente.
Sono incerto nell'analisi dei carichi... cosa mi dite?

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Offline Cris

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #1 on: 17 February , 2012, 11:24:47 AM »
Che non c'è ne il vento nè il sisma? Incidono?
Serve qualcuno più pratico di me.
E poi la teoria delle TA dove tratta le strutture a pendolo inverso?

Questo per inserire pulci nell'orecchio che poi genereranno riflessioni da sviluppare.  :)
Quando i nani fanno l'ombra lunga.... è l'ora del tramonto.

Offline elnandi

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #2 on: 17 February , 2012, 11:46:33 AM »
Il vento speriamo che ci sia, altrimenti niente corrente e spinge di 4500 N sulle pale del generatore ...
l'azione del vento sul palo dovrebbe essere trascurabile avendo un diametro ridotto,
fortunatamente vivo in sardegna e il sisma non è previsto  :ook: anche se mi piacere sapere a che livello incide...  :mmm:
Di pendolo inverso nn ne so parlare, se qualcuno volesse interagire ne sarei grato  :inchino:
forse ciò che chiedo sono cose banali per un ingegnere, ma dalla teoria universitaria alla pratica ho scoperto che c'è un abisso  :help:

Offline ing.Max

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Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #3 on: 17 February , 2012, 11:59:11 AM »
Valuterei uno psi del vento paria 1
"La conoscenza non occupa spazio"

Offline ing.Max

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Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #4 on: 17 February , 2012, 12:05:59 PM »
Scusa ma ho litigato con tapatalk. Dubito che il sisma non sia previsto in Sardegna, almeno finchè non vi dovremo cedere alla Germania per pagare i debiti
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zax2010

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #5 on: 17 February , 2012, 12:48:58 PM »
ing.Max evidentemente non opera in Sardegna.
Altrimenti si sarebbe accorto che per essa i 10781 punti del reticolo INGV si riducono ad .... 1.

Ovvero in Sardegna, in qualunque punto tu ti trovi, da Cagliari all'Asinara F0, T*C e ag sono sempre.... gli stessi (e tra l'altro abbastanza bassi) - ovviamente differenziati per singolo periodo di ritorno.

Come ciò sia possibile rimane un mistero. Nessuna prova specifica mai fatta in Sardegna? E quindi i numeri da dove escono fuori? Una sola prova, valida per tutto il mondo sardo? Poco serio, non credete?

E quindi i poveri ingegneri sardi sono rimasti fuori dall'impulso interpolatorio che ha elettrizzato tutti noi.  :firuli:

Sull'argomento specifico, a maggior ragione della bassa sismicità, penso che in ogni caso sul sisma si possa glissare.

Ho però l'impressione che tutti i numeri che elnandi ci abbia fornito, piuttosto che in N, siano in effetti daN. Ma è una impressione non suffragata da alcuna prova....
« Last Edit: 17 February , 2012, 12:51:26 PM by zax2010 »

Offline ing.Max

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Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #6 on: 17 February , 2012, 13:39:42 PM »
Il sisma è trascurabile o non c'è? Dalle mie parti non abbiamo ne zona 1 ne zona 4 quindi posso tranquillamente aver detto una boiata...
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Renato

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #7 on: 17 February , 2012, 19:15:25 PM »
Mi sembra (vedi classificazione sismica nazionale) che la Sardegna è classificata tutta in zona sismica 4. Quindi è cmq obbligatoria l'analisi sismica di tipo statico.

Offline elnandi

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #8 on: 23 February , 2012, 10:15:24 AM »
grazie a tutti per l'interessamento,
cmq ancora non ho capito come devo procedere per il dimensionamento...
Ho inserito nel sito le immagini della scheda tecnica del generatore e la struttura da me pensata e messa dal capo in produzione,
le trovate qua : http://www.saimet.it/palo
non avendo la certezza del dimensionamento, spero di averla sovradimensionata, nn vorrei che volasse via  :byebye:
A questo punto dovrei certificarla e nn so dove mettere mano, cosa devo fare??  :help:

Offline afazio

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #9 on: 23 February , 2012, 11:10:26 AM »
grazie a tutti per l'interessamento,
cmq ancora non ho capito come devo procedere per il dimensionamento...
Ho inserito nel sito le immagini della scheda tecnica del generatore e la struttura da me pensata e messa dal capo in produzione,
le trovate qua : http://www.saimet.it/palo
non avendo la certezza del dimensionamento, spero di averla sovradimensionata, nn vorrei che volasse via  :byebye:
A questo punto dovrei certificarla e nn so dove mettere mano, cosa devo fare??  :help:

Provo a darti qualche indicazione.

Il generatore produce una spinta Sx pari a 4500 N. Nella scheda tecnica però è presente un elemento di confusione che dovresti chiarire meglio col produttore. Infatti nel rigo relativo alla descrizione viene riportato "Spinta orizzontale generatore Sx (daN)" mentre nella colonna relativa al valore si riporta "4500 N".
Devono decidersi questi della scheda: o sono daN oppure sono N.

Stabilito cosa sono devi anche riuscire a capire per quale velocità di vento è prevista quella produzione e quindi quella spinta Sx. Potresti per esempio scoprire che la velocità per cui è prevista quella produzione è maggiore del valore di velocità (a quota mozzo e con l'adeguato profilo di vento in altezza) di quella prevista dalla nostra  norma per le strutture, oppure scoprire che è minore. In questo secondo caso devi sapere cosa accade alla turbina per la velocità di vento prevista da norma. Se la turbina si ferma, nel senso che non produce piu', devi procedere ad un calcolo a mano dei venti che investono le singole parti della tua turbina.

Ipotizzo che la spinta al mozzo fornita dal produttore sia quella massima ed in condizioni di produzione della turbina. In questo caso ti ricordo che quella spinta deriva dalla differenza energetica tra quanto energia cinetica entra (legata alla velocità di massa di aria che investe il rotore ) e l'energia prodotta. Quindi il valore di Sx che ti forniscono è relativa alla spinta "netta" del vento sul rotore (rotore = area spazzata = area del cerchio avente come raggio la lunghezza di una pala). Non sono pertanto considerate tutte le altre superfici investite dal vento e fuori dall'area spazzata.
Questo significa che correttamente dovresti valutare il vento che investe la parte del palo che sta fuori dall'area spazzata.

Il produttore ti dice anche che il peso della turbina presenta eccentricità e=377 mm (lato controvento, quindi stabilizzante rispetto alla spinta SX) e che il peso vale P=185 Kg.
Anche qui c'è altro elemento di confusione. Perchè nella descrizione indica daN e poi nel valore mette kg? Dovrebbero pertanto trattarsi di 1850 N?
Ok anche questo da chiarire.

Detto questo, per il dimensionamento del palo procedi cosi:
calcoli le sollecitazioni al piede: No, To, Mo e con queste verifichi sia la sezione del tubo e sia il collegamento alla fondazione.
Ricordati che devi procedere col metodo SLU quindi devi moltiplicare il peso della turbina e quello del tubo per un certo coefficiente (che per semplicita di scrittura qui indico con c1) mentre devi moltiplicare le spinte dovute al vento (sia quella che ti da il costruttore che quella che ti ricavi tu ed agente sulla parte libera del palo) per altro coefficiente( che indico con c2)

abbiamo quindi:

No = c1*( P + PesoTubo)
To = c2*(SX + spintaSuTubo)
Mo = -P*e + c2*Sx*H + c2*SpintaSuTubo*AltezzaDiApplicazioneSpinta)

Nota che l'aliquota stabilizzante non l'ho moltiplicata per c1.
 Avute le sollecitazioni al piede applichi il criterio di verifica indicato nel DM2008 che confronta una tensione di riferimento con la fy/gamma.m

ciao
« Last Edit: 23 February , 2012, 11:50:21 AM by afazio »
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Offline afazio

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #10 on: 23 February , 2012, 11:24:22 AM »
grazie a tutti per l'interessamento,
cmq ancora non ho capito come devo procedere per il dimensionamento...
Ho inserito nel sito le immagini della scheda tecnica del generatore e la struttura da me pensata e messa dal capo in produzione,
le trovate qua : http://www.saimet.it/palo
non avendo la certezza del dimensionamento, spero di averla sovradimensionata, nn vorrei che volasse via  :byebye:
A questo punto dovrei certificarla e nn so dove mettere mano, cosa devo fare??  :help:

Per quanto riguarda la certificazione devi invece appoggiarti a quanto ti impone l'ente certificatore che spesso ha norme di gran lunga più conservative rispetto alla norma nazionale. Potresti per esempio scoprire che l'ente ti impone anche le verifiche a fatica et altro ancora.
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zax2010

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #11 on: 23 February , 2012, 11:32:50 AM »
Afazio, sarei d'accordo con te circa i dubbi relativi alle unità di misura (che in parte avevo già espresso prima) ma avrei da fare un considerazione ed una domanda.

1) Circa il fatto di non amplificare di c1 il fattore P*e.
Immagino che tu lo faccia per ottenere il massimo valore di N ed il massimo possibile valore di M. E questo, considerando il tubo in acciaio, ti consente di eseguire la verifica ricavando le massime possibili sollecitazioni (diciamo che hai inviluppato le sollecitazioni).
Però in questo caso stiamo parlando di una doppia combinazione di carico. Una prima volta dovrei imporre c1=1.0 (o un corrispondente valore minimo, ad esempio 0.9 per le verifiche di corpo rigido), e con questo calcolare sia N1 che M1. Una seconda volta imporrei c1=1.3 e con questo valore calcolare sia N2 che M2.
Ora nel caso specifico non starei a perdere tempo se considerare Nmax ed Mmax (non appartenenti alla stessa combinazione) insieme possa portare a chissà quale sovradimensionamento, ma vorrei capire se sto dicendo giusto, oppure il tuo ragionamento è differente.

2) Eccentricità del rotore opposto alla azione di spinta
Era una cosa su cui avevo subito riflettuto quando ho letto la prima volta questo topic. In effetti non so bene come si dispone la pala in funzione della direzione del vento. Avrei pensato comunque di sommare le due componenti. Effettivamente la situazione è come tu dici? Ovvero guardando la figura che elnandi ha postato il vento va da sinistra verso destra?

In ultimo guardando il basamento e non capendo se il tutto debba essere gettato con calcestruzzo, oppure semplicemente zavorrato, non mi piace l'attacco del tubo, per quanto fazzolettato, alla piastrina da 10 mm di spessore posta inferiormente.
« Last Edit: 23 February , 2012, 11:36:50 AM by zax2010 »

Offline afazio

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #12 on: 23 February , 2012, 11:44:52 AM »
Afazio, sarei d'accordo con te circa i dubbi relativi alle unità di misura (che in parte avevo già espresso prima) ma avrei da fare un considerazione ed una domanda.

1) Circa il fatto di non amplificare di c1 il fattore P*e.
Immagino che tu lo faccia per ottenere il massimo valore di N ed il massimo possibile valore di M. E questo, considerando il tubo in acciaio, ti consente di eseguire la verifica ricavando le massime possibili sollecitazioni (diciamo che hai inviluppato le sollecitazioni).
Però in questo caso stiamo parlando di una doppia combinazione di carico. Una prima volta dovrei imporre c1=1.0 (o un corrispondente valore minimo, ad esempio 0.9 per le verifiche di corpo rigido), e con questo calcolare sia N1 che M1. Una seconda volta imporrei c1=1.3 e con questo valore calcolare sia N2 che M2.


Ora nel caso specifico non starei a perdere tempo se considerare Nmax ed Mmax (non appartenenti alla stessa combinazione) insieme possa portare a chissà quale sovradimensionamento, ma vorrei capire se sto dicendo giusto, oppure il tuo ragionamento è differente.

Non ho scritto nulla circa le verifiche di corpo rigido. QUeste devono necesariamente coinvolgere anche la fondazione e le sue zavorre.
Inoltre trattandosi di sezione in acciaio, è perfettamente inutile minimizzare N, dato che a parita di M avremo uno stato tensionale inferiore.
Si potrebbe anche evitare di non applicare c al prodotto P*e, ma essendo questo stabilizzante, cioè riduttivo del momento Sx*H, preferisco non incrementarlo.


2) Eccentricità del rotore opposto alla azione di spinta
Era una cosa su cui avevo subito riflettuto quando ho letto la prima volta questo topic. In effetti non so bene come si dispone la pala in funzione della direzione del vento. Avrei pensato comunque di sommare le due componenti. Effettivamente la situazione è come tu dici? Ovvero guardando la figura che elnandi ha postato il vento va da sinistra verso destra?

Il rotore è sempre posto lato controvento. Non puoi metterlo lato sottovento, poiche il questo caso il flusso di aria prima investirebbe il palo e poi il rotore.



In ultimo guardando il basamento e non capendo se il tutto debba essere gettato con calcestruzzo, oppure semplicemente zavorrato, non mi piace l'attacco del tubo, per quanto fazzolettato, alla piastrina da 10 mm di spessore posta inferiormente.

Nemmeno io capisco la fondazione. Intuisco la presenza di zavorre prefabbricate ma non capisco come queste siano connesse al punto in cui si trasferiscono i carichi.
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Offline afazio

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #13 on: 23 February , 2012, 11:57:47 AM »
bhooooo
« Last Edit: 23 February , 2012, 11:59:18 AM by afazio »
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Offline elnandi

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Re: Dimensionamento palo per generatore eolico
« Reply #14 on: 23 February , 2012, 12:36:55 PM »
per quanto riguarda l'incongruenza di unità di misura devo risentire l'ingegnere questo pomeriggio.
La struttura in questione ha per lo più funzione espositiva e ho dovuto ipotizzare un basamento smontabile,
il basamento è zavorrato con 8 blocchi di calcestruzzo da 900 kg cadauno e la trasmissione dei carichi avviene attraverso le ali
delle L di bordo e dei T centrali, se il la spinta è in N quindi 4500, il Mmax è di 22500N con braccio di 5 metri, mentre il braccio alla base è di 1 metro (dove applico la risultante dei blocchi), quindi mi serve una zavorra di contrasto di 2250 kg per lato, con tre blocchi per lato da 900 kg ho 2700 kg, dovrei rientrarci... giusto?
« Last Edit: 23 February , 2012, 12:39:15 PM by elnandi »

 

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