Maestría en Ingeniería Mecánica · 2024

Optimización paramétrica de una turbina eólica de eje vertical de álabes rectos para el Cañón del Chicamocha

La microgeneración de energía a través de turbinas eólicas de eje vertical para bajas velocidades de viento en el departamento de Santander, Colombia, específicamente en el cañón del Chicamocha es viable. Sin embargo, existen diversos factores para el desarrollo de una turbina en la región, como lo son, la tipología de la turbina, solidez, relaciones de aspecto, perfil aerodinámico, longitud de cuerda, entre otros. En primer lugar, se desarrolla un algoritmo en el software MATLAB R2021a, en el cual se ingresan las variables físicas de la región tales como densidad, velocidad de viento y las variables de la turbina como el número de álabes, potencia deseada y ángulo de ataque deseado. El algoritmo tiene una serie de restricciones donde se tiene en cuenta la solidez de la turbina, la longitud de la cuerda y la relación de aspecto altura/diámetro. Una vez finalizado el algoritmo se procede a probar la optimización mediante la dinámica de fluidos computacional (CFD), con el fin de predecir el desempeño que tendrá la turbina en operación. Para esto, es necesario conocer las condiciones de contorno adecuadas para llevar a cabo la simulación, la discretización de la malla y modelos de turbulencia a utilizar. Con base en lo mencionado anteriormente, se realiza un análisis en ANSYS FLUENT de las optimizaciones generadas por el algoritmo con el cual se obtuvo el coeficiente de sustentación (Cl) y el coeficiente de arrastre (Cd), con los cuales fue posible calcular el coeficiente de potencia de cada turbina, con el cual se eligió la opción que tenga mejor rendimiento en la región de interés.

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