Desarrollo de modelos a escala reducida para el análisis aerodinámico de aerogeneradores
Resumen
La energía eólica es la energía cinética proveniente del viento, y puede ser convertida en otras formas útiles de energía para las
actividades humanas. En la actualidad, esta energía renovable es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante
aerogeneradores. Para un generador aislado, la energía cinética extraída es la diferencia entre los flujos de energía cinética a
barlovento y a sotavento del equipo. Desde la perspectiva de la aerodinámica de las palas, los aerogeneradores han sido bastante
estudiados pero la interacción entre la propia estructura de los mismos y la capa límite turbulenta de la atmósfera todavía no está
totalmente entendida.
A partir de estas consideraciones, se comenzó a desarrollar un modelo de aerogenerador a escala reducida para evaluar
experimentalmente mediante ensayos en el túnel de viento de capa límite del Laboratorio de Aerodinámica de la Facultad de
Ingeniería de la UNNE. Además de la fundamentación general relacionada al mejoramiento de la evaluación aerodinámica de
parques eólicos, este trabajo específicamente pretende establecer conclusiones sobre los criterios de semejanza vinculados a los
modelos a escala de este tipo de fenómeno.
En el objetivo general del proyecto en el que se inserta el trabajo se plantea la evaluación experimental de aerogeneradores
incluyendo el análisis de la estela aerodinámica y los dispositivos de control de velocidad como así también la generación de energía
eléctrica, utilizando el modelo a escala reducida en un túnel de viento. Específicamente, se evaluará el comportamiento
aerodinámico del modelo sometido a diferentes condiciones de viento incidente y se analizará el sistema de control de velocidad de
rotación del aerogenerador, incluyendo la posibilidad de estimar el rendimiento energético en diferentes condiciones de trabajo.
En este trabajo se presenta el diseño del modelo en base a los criterios de semejanza habitualmente usados en estudios
modelo-prototipo y la construcción parcial de la turbina con la técnica de impresión 3D y mediante ensayos se determinó el motor de
corriente continua que se utilizará como generador. Además, se analiza el diseño estructural evaluando los esfuerzos a los que
estarían sometidas las aspas y las distintas piezas que conforman al mecanismo de anclaje y de transmisión de los movimientos del
aerogenerador empleando dos alternativas de materiales poliméricos, poliácido láctico (PLA) y butadieno estireno (ABS), optándose
por el PLA, debido a sus propiedades y características físico–mecánica. En cuanto a la selección del material para el eje del rotor y la
torre del aerogenerador se optó por barras de aluminio por su bajo peso y resistencia a los esfuerzos generados en los mismos.
En una próxima etapa, se implementará el sistema más adecuado para el control de velocidad, y se evaluará el modelo del
aerogenerador en el túnel de viento utilizando condiciones de flujo uniforme con variación de la intensidad de turbulencia y flujos de
capa límite para el viento incidente.