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Tipo: TCC
Título: Materiais compósitos aplicados na indústria eólica: análise comparativa de laminados de matriz de resina epóxi reforçados com fibras de carbono e fibras de vidro
Título em inglês: Composite materials applied in the wind industry: comparative analysis of epoxy resin matrix laminates reinforced with carbon fibers and glass fibers
Autor(es): Barbosa, Bruno Douglas Rodrigues
Orientador: Deus, Enio Pontes de
Palavras-chave em português: Laminados;Fibra de vidro;Fibra de carbono;Ensaio de tração;Indústria eólica
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Data do documento: 2023
Citação: BARBOSA, Bruno Douglas Rodrigues. Materiais compósitos aplicados na indústria eólica: análise comparativa de laminados de matriz de resina epóxi reforçados com fibras de carbono e fibras de vidro. 2024. 65 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Metalúrgica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: Os investimentos no setor de energia eólica cresceram notoriamente na última década. Uma vez que indústria eólica, mais especificamente a indústria de fabricação de aerogeradores e pás eólicas, é uma das maiores aplicações de materiais compósitos, o seu desenvolvimento implicou em avanços significativos na produção de compósitos. Na maioria dos casos, os materiais compósitos utilizados na indústria eólica possuem matrizes poliméricas termorrígidas, como resina epóxi, e são reforçados com tecidos de fibra de vidro ou de carbono. A utilização de fibras de vidro pode ser mais favorável do que a utilização de fibras de carbono, que possuem custo elevado. Portanto, o presente trabalho objetivou realizar um teste de matérias-primas, avaliando comparativamente as propriedades de compósitos laminados aplicados na indústria eólica fabricados com matriz de resina epóxi e com reforço de fibra de vidro e fibra de carbono. Por meio do processo hand lay-up, foram fabricadas duas placas de compósitos laminados de matriz de resina epóxi, sendo uma reforçada com tecidos bidirecionais de fibra de vidro e outra reforçada com tecidos bidirecionais de fibra de carbono. Realizaram-se ensaios de tração para analisar as propriedades mecânicas das placas e a temperatura de transição vítrea (Tg) foi determinada utilizando o ensaio de Calorimetria de Varredura Diferencial (DSC). Os corpos de prova reforçados com fibra de vidro apresentaram um Limite de Resistência à Tração (LRT) médio de 141,30 MPa, enquanto o LRT médio dos corpos de prova reforçados com fibra de carbono foi de 167,33 MPa. A tensão de escoamento dos CPs reforçados fibra de carbono foi consideravelmente maior do que para os CPs reforçados com fibra de vidro, sendo a diferença verificada em 39,18 MPa (128,54%). Enquanto isso, o módulo de elasticidade foi 2,51 GPa (48,55%) menor para os CPs reforçados com fibra de carbono. O compósito laminado reforçado com tecido de fibra de vidro e o reforçado com tecido de fibra de carbono apresentaram temperatura de transição vítrea bastante semelhante e ambos foram aprovados no ensaio DSC, possuindo Tg maior do que a temperatura de operação estabelecida. Por fim, concluiu-se que é viável substituir reforços de tecidos de fibra de carbono por reforços com fibras de vidro em determinadas aplicações da indústria de fabricação de componentes de aerogeradores, dependendo estritamente das propriedades mecânicas requeridas.
Abstract: Investments in the wind energy sector have grown markedly in the last decade. Since the wind industry, more specifically the wind turbine and wind blade manufacturing industry, is one of the largest applications of composite materials, its development has entailed significant advances in the production of composites. In most cases, composite materials used in the wind industry have thermoset polymer matrices, such as epoxy resin, and are reinforced with fiberglass or carbon fibers. The use of glass fibers may be more favorable than the use of carbon fibers, which have a high cost. Therefore, the present work aimed to perform a test of raw materials, comparatively evaluating the properties of laminated composites applied in the wind industry manufactured with epoxy resin matrix and with glass and carbon fiber reinforcement. Through the hand lay-up process, two laminated composite plates of epoxy resin matrix were manufactured, one reinforced with bidirectional fiberglass and the other reinforced with bidirectional carbon fiber. Tensile tests were performed to analyze the mechanical properties of the plates and the glass transition temperature (Tg) was determined using the Differential Scanning Calorimetry (DSC) test. The glass-fiber-reinforced specimens had an average tensile strength limit of 141.30 MPa, while the average tensile strength limit of the carbon-fiber-reinforced specimens was 167.33 MPa. The yield stress and modulus of elasticity of the carbon-fiber-reinforced specimens were considerably higher than for the glass-fiber-reinforced specimens, with the difference being more than 39 MPa for the yield stress and more than 2540 MPa for the modulus of elasticity. The laminated composite reinforced with fiberglass and the one reinforced with carbon fiber showed very similar glass transition temperature and both were approved in the DSC test, having Tg higher than the established operating temperature. Finally, it was concluded that it is feasible to replace carbon fiber reinforcements with glass fiber reinforcements in certain applications of the wind industry’s components manufacturing, depending strictly on the required mechanic properties.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77990
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/6745242004895673
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/4103000464634050
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA METALÚRGICA - Monografias

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