Análisis de un aerogenerador para bajas velocidades del viento | Analysis of a wind turbine for low wind speeds

En el presente trabajo, se realiza el análisis y la evaluación del comportamiento del desempeño de un aerogenerador de eje horizontal conocido como MotorWind, implementando la dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus siglas en inglés). La turbina está conformada por un rodete de 0.26 m de diámetro, ocho alabes y opera para velocidades mayores a 2 m/s. Basado en la geometría MotorWind, el interés es proponer tres modelos geométricos, variando la torsión de los alabes en 25°, 32° y 38°, y evaluarlos a diferentes velocidades de entrada de 2-7 m/s. Los resultados arrojados por los modelos establecieron que para el rango de velocidades de estudio la geometría con un ángulo de 38° de torsión presenta un coeficiente de potencia (Cp) mayor comparado con los otros modelos, presentando un mayor desempeño en la transformación de energía

INTRODUCCIÓN 13 1 OBJETIVOS 15 1.1 Objetivo general 15 1.2 Objetivos específicos 15 2 MARCO REFERENCIAL 16 2.1 Antecedentes 16 2.2 Marco Contextual 19 2.2.1 Tecnología de la micro turbina 19 2.2.2 Diseño geométrico de MotorWind 21 2.2.3 Potencia de salida 21 2.3 Marco teórico 24 2.3.1 Potencia del viento 24 2.3.2 Coeficiente de potencia 26 2.3.3 Leyes de conservación del movimiento en un fluido. 26 2.3.4 Ecuaciones de Navier-Stokes 30 2.3.5 Capa límite 31 2.3.6 Y plus (Y+) 33 2.3.7 Numero de match 35 2.3.8 Arrastre y sustentación 36 2.3.9 Torsión del alabe 37 2.3.10 Métodos de discretización 39 2.3.11 Modelos de turbulencia 41 2.3.12 Software de simulación de ingeniería 44 2.3.13 Velocidad especifica o Tip Speed Ratio 45 2.3.14 Indicadores de Calidad del mallado 48 3 METODOLOGÍA 51 3.1 Fase 1: ESTUDIO DEL AEROGENERADOR 51 3.2 Fase 2: CREACIÓN DE LA GEOMETRÍA 51 3.3 Fase 3: GENERACIÓN DEL MALLADO 51 3.4 Fase 4: SIMULACIÓN EN ANSYS FLUENT. 51 3.5 Fase 5: EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DE LOS MODELOS 52 3.6 CONFIGURACIÓN DE LOS MODELOS 52 4 MODELAMIENTO EN 3D 54 4.1 GENERACIÓN DE GEOMETRÍA Y MALLADO 54 4.2 MODELAMIENTO EN ANSYS FLUENT 64 5 RESULTADOS 66 5.1 Modelo I 66 5.2 Modelo II 68 5.3 Modelo III 69 5.4 Análisis de resultados 71 6 CONCLUSIONES 78 7 RECOMENDACIONES 80 BIBLIOGRAFÍA 82

Pregrado

In the present work, the analysis and evaluation of the behavior of the performance of a horizontal axis wind turbine known as MotorWind, implementing the computational fluid dynamics (CFD, for its acronym in English) is performed. The turbine consists of an impeller of 0.26 m in diameter, eight blades and operates for speeds greater than 2 m / s. Based on the MotorWind geometry, the interest is to propose three geometrical models, varying the torsion for 25 °, 32 ° and 38 ° for different input speeds of 2-7 m / s. The results obtained by the models established that for the range of study speeds the geometry with an angle of 38 ° of torsion has a higher power coefficient (Cp) compared to the other models, presenting a higher performance in the energy transformation

Modalidad Presencial