Um trabalho desenvolvido no Cepel propõe ao setor eólico uma ferramenta para responder a uma pergunta importante da operação e manutenção (O&M): em que pontos da torre de uma turbina eólica os esforços se concentram, e em que condições de vento e de operação isso acontece? A “Rosa dos Esforços”, representação gráfica inspirada na rosa dos ventos, cruza os dados dos sensores instalados ao longo de uma torre de turbina eólica com os registros do SCADA e mostra de onde vêm as cargas e onde se concentram os esforços. Para quem opera parques, o método busca apoiar a manutenção preditiva, avaliar a fadiga estrutural e a vida remanescente das torres, reduzir riscos estruturais e custos operacionais e ampliar a vida útil dos ativos.
O trabalho “Rosa dos Esforços – Uma proposta inovadora de avaliação dos esforços ao longo de uma torre de uma turbina eólica”, assinado por Ricardo Dutra, Carlos Frederico Matt e Rodrigo Vilaça, foi apresentado no BrazilWindPower 2026 (BWP2026), realizado em São Paulo, entre os dias 27 e 29 de outubro. Considerado o mais importante e abrangente evento do setor eólico da América Latina, o BWP2026 reuniu debates simultâneos sobre energia eólica onshore, offshore e temas ligados à O&M, e uma sessão dedicada a artigos científicos abriu espaço para a proposta.
Dois conjuntos de dados, uma só leitura
A proposta nasce do cruzamento de duas fontes de informação: os dados da instrumentação estrutural instalada na torre e os registros operacionais do sistema SCADA, usado nos parques eólicos para monitorar e controlar as turbinas à distância. A premissa é simples, mas poderosa: os sinais de vibração e deformação captados por acelerômetros, inclinômetros, extensômetros e sensores complementares revelam muito sobre o comportamento dinâmico da estrutura, sobretudo quando analisados em conjunto com a direção e a velocidade do vento, a potência gerada, a posição de yaw (isto é, a rotação de um objeto dentro de seu eixo vertical), o ângulo de pitch (um dos três ângulos de rotação em torno do eixo longitudinal de uma pá) e o estado operacional do aerogerador.
Para que essa conversa entre os dois mundos funcione, a metodologia sincroniza no tempo os dados dos sensores e do SCADA. Como os sensores da torre registram sinais a taxas de 50 Hz, cada leitura bruta é consolidada estatisticamente em intervalos de dez minutos, o mesmo período de integração do SCADA.Com tudo no mesmo relógio, forma-se um novo banco de dados que reúne as grandezas estatísticas de cada sensor e as variáveis da turbina.
Da rosa dos ventos à Rosa dos Esforços
O resultado dessa consolidação é a Rosa dos Esforços, uma representação gráfica inspirada na rosa dos ventos, ferramenta já conhecida do setor para mostrar a frequência e a intensidade do vento em cada direção. A diferença é que, em vez de olhar apenas para o vento, a nova rosa mostra como os esforços estruturais se distribuem conforme a direção de incidência do vento e as condições reais de operação da turbina. Na prática, ela permite apontar quais setores da torre foram mais tensionados e em que situações isso acontece.
“A rosa dos ventos já é uma linguagem conhecida de quem trabalha com energia eólica. A ideia foi usar essa mesma lógica para enxergar os esforços na torre, de modo que o engenheiro veja de forma direta de que direção e em que condição de operação cada setor da estrutura é mais solicitado”, explica Ricardo Dutra, pesquisador do Cepel que apresentou o trabalho.
A metodologia também prevê a inclusão dos dados de estado do aerogerador, vindos dos arquivos de log. Com eles, é possível olhar o comportamento da torre ao longo dos diferentes estados operacionais, o que importa porque momentos como paradas de emergência, aplicação do freio aerodinâmico nas pás, movimentação da nacele e alteração do ângulo de pitch podem gerar esforços significativos na estrutura. Como o banco de dados reúne todas as variáveis do SCADA, quando uma anomalia aparece nos sensores também fica mais fácil investigar as suas causas a partir dos demais dados da turbina.
O que a ferramenta entrega ao setor
As análises convencionais, baseadas em séries temporais, análise no domínio da frequência ou estatísticas globais, mostram quanto a torre é solicitada. A Rosa dos Esforços acrescenta a perspectiva direcional: com ela, ajuda a localizar os setores críticos da estrutura e a planejar estratégias de manutenção preditiva e preventiva. Segundo o trabalho, isso contribui para mitigar riscos estruturais, reduzir custos operacionais e estender a vida útil das torres.
Para operadores e donos de parques, o ganho está na decisão. Com os esforços associados à direção do vento e ao estado operacional da turbina, fica mais fácil avaliar a fadiga e a vida remanescente da estrutura e embasar escolhas de O&M com dados reais de campo.
“Quando o esforço medido na torre é associado à direção do vento e ao estado da turbina, passamos a ter uma base muito mais sólida para decidir sobre manutenção, avaliar a fadiga e estimar a vida remanescente da estrutura”, afirma Dutra.
Primeiros resultados e próximos passos
Os primeiros resultados já saíram do papel. Com base em medições reais feitas por acelerômetros, inclinômetros e extensômetros instalados ao longo da torre de uma turbina eólica, os pesquisadores construíram as primeiras Rosas dos Esforços. A expectativa é que a ferramenta, combinada a soluções de inteligência artificial, ajude a identificar setores críticos da torre, apoiar a manutenção preditiva, avaliar a fadiga estrutural e a vida remanescente, detectar anomalias e impulsionar o desenvolvimento de sistemas avançados de monitoramento da integridade estrutural de turbinas eólicas. Segundo o trabalho, olhar os esforços pela direção do vento amplia a compreensão dos mecanismos de fadiga em relação às análises convencionais, baseadas apenas em séries temporais ou estatísticas globais.
O caminho daqui para frente já está desenhado. Entre as perspectivas de continuidade estão a aplicação da metodologia em múltiplas turbinas e diferentes tipologias estruturais, o que permitirá análises comparativas em nível de parque eólico; a incorporação de novos indicadores estatísticos e parâmetros de dano à fadiga, integrados a uma plataforma de monitoramento de ativos que gere relatórios correlacionando esforços e dados SCADA para apoiar a O&M; a integração com modelos numéricos e gêmeos digitais, para calibração contínua e simulações preditivas; e o apoio a sistemas avançados de monitoramento da integridade estrutural (SHM) e a técnicas de aprendizado de máquina voltadas à estimativa de vida útil remanescente.
“Os primeiros resultados, com medições reais, mostram o potencial do método. O próximo passo é levá-lo a mais turbinas e combiná-lo com inteligência artificial para apoiar o monitoramento da integridade estrutural”, diz Ricardo Dutra.
Ao ser apresentado no BWP2026, principal encontro do setor eólico latino-americano, o trabalho desenvolvido no Cepel coloca em discussão uma ferramenta que une a instrumentação da torre e a operação da turbina em uma única imagem, e que pode contribuir para uma gestão da integridade estrutural mais confiável, eficiente e alinhada às demandas crescentes de confiabilidade e sustentabilidade da energia eólica.