Otimização baseada em desempenho de linhas de transmissão sujeitas a ações de ventos não-sinóticos

• Processo: 24/00102-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2024
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: André Teófilo Beck
• Beneficiário: Felipe Costa Macedo
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Confiabilidade estrutural Linhas de transmissão de energia elétrica Vento Otimização baseada em confiabilidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: meta-modelling | non-synoptic winds | performance-based wind design | Risk optimization | structural reliability | Transmission lines | Confiabilidade estrutural

Resumo

Linhas de transmissão (LT) são uma parte muito importante da nossa infraestrutura. Seu projeto ainda é baseado principalmente em um único valor extremo de velocidade do vento, avaliado a partir de registros sinóticos ou mistos de velocidade do vento, enquanto os ventos não-sinóticos (por exemplo, tornados e downbursts) são responsáveis por até 80% dos colapsos de LT relacionados ao clima. O projeto de pesquisa proposto visa preencher esta lacuna, empregando a metodologia da Engenharia Baseada em Desempenho (em inglês, PBE) para buscar soluções ótimas de projeto de linhas de transmissão sob ações de vento não-sinóticos seguindo a abordagem de otimização de risco (RO). No entanto, as análises PBE requerem uma grande quantidade de simulações numéricas, para capturar a resposta aleatória dinâmica não-linear das estruturas LT, especialmente no estado limite de prevenção de colapso. Neste contexto, o dimensionamento ideal de estruturas, com o objetivo de minimizar os custos sobre o ciclo de vida, aumenta significativamente o custo computacional. Desta forma, o uso de técnicas de meta-modelagem é fundamental, permitindo soluções precisas, mas computacionalmente viáveis, para problemas numéricos desafiadores. Em particular, serão exploradas técnicas de meta-modelagem adaptativa para resolver problemas de minimização de custos do ciclo de vida num contexto PBE. Essas técnicas são chamadas de Otimização Global Eficiente Baseada em Desempenho (em inglês, EGPBO). Serão construídas curvas de risco de vento não-sinóticos e curvas de fragilidade da estrutura, onde o desempenho será caracterizado como a probabilidade de exceder diferentes estados limites. As probabilidades de falha resultantes são usadas na solução de otimização de risco para encontrar o projeto que minimiza os custos totais esperados sobre o ciclo de vida, incluindo custos de reparo e reconstrução. Espera-se que, como consequência da utilização de um procedimento de projeto mais racional e da exploração das diferentes características dos ventos não-sinóticos, possam ser encontradas soluções mais económicas e sustentáveis quando comparadas com a abordagem tradicional de projeto prescritivo. Assim, a pesquisa proposta tem relevância prática para o projeto de linhas de transmissão excitadas por ventos de alta intensidade. (AU)