DISEÑO DE UNA ALABE DE TURBINA EOLICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

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“DISEÑO DE UNA ALABE DE TURBINA EOLICA”

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CURSO:

MECÁNICA DE FLUIDOS I

DOCENTE:

PINEDO LUJAN, Cesar Fernando

INTEGRANTE:

• RODRIGUEZ ZAVALETA CRISTHIAN JEAN PIERE

TRUJILLO - PERÚ

1. SELECCION DE PARAMETROS DE ENTRADA

1. Selección de velocidad de viento de diseño

Uno de los primeros parámetros aerodinámicos a determinar es la velocidad del viento, la cual nos proporciona información acerca del potencial energético presente en el lugar de instalación de nuestra turbina, para poder convertirla en energía mecánica. El lugar donde estará trabajando la turbina eólica es Virú, Provincia de Virú, La Libertad, Perú y mediante el sitio web de nombre “Global Wind Atlas” vamos a determinar la velocidad aproximada del viento para una altura de 10 metros sobre la superficie donde estará la turbina:

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La velocidad media del viento obtenida a través de sitio web “Global Wind Atlas”, en base a los datos eólicos es de = 5.54   /  , por lo tanto, la velocidad del viento nominal o de diseño es:

= 5.54   /  

Además se asume que la temperatura es de 20℃ donde se obtiene los siguientes datos de la viento:

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Figura x. Propiedades del viento a 1atm

La densidad que se obtiene es        = 1.204     /  3

1.2. Selección de perfil aerodinámico

En general, los tipos de perfiles utilizados comúnmente en las máquinas eólicas son de la serie NACA (National Advisory Committee of Aeronautics), también existen otros perfiles como SG diseñadas por el profesor Michael Selig (S) y Phillipe Giguere (G) de la Universidad de Illinois, se muestran en la figura 6, específicamente para pequeñas turbinas de viento, como se observa en la siguiente figura x.

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Figura y: SG de perfiles para pequeñas turbinas de viento.

Se selecciona el perfil aerodinámico SG6043 ya que presenta mejor desempeño aerodinámico para turbinas eólica de pequeña escala, ya que nuestro objetivo es el modelado de un alabe de una turbina a pequeña escala.

La geometría del perfil SG6043 se muestra en la Figura x.

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Figura x. Geometría perfil SG6043.

La base de datos correspondientes al perfil seleccionado se encuentra disponible en el sitio web http://airfoiltools.com/, allí se puede consultar una base de datos que presenta los coeficientes de elevación y arrastre (Cl, Cd) para varios números de Reynolds, en geometrías de perfiles aerodinámicos ampliamente usados en aplicaciones eólicas.

1.3. Selección de Reynolds de Trabajo

Para poder determinar el valor de Reynolds que vamos a usar para el diseño del alabe, depende del comportamiento de la cuerda de punta en diseño, la cual aún no determinamos, como no conocemos su valor entonces podemos asumir o basarnos en una bibliografía para escoger un valor de Reynolds ya asignado un valor de Reynolds, para el perfil que escogimos anteriormente, con esto ya tendríamos el valor de Reynolds y podríamos continuar con el diseño de nuestro alabe. Según la bibliografía para nuestro perfil SG6043 se diseñará el alabe con un Reynolds de punta de 2 × 105

=2×105

1.4. Selección de Velocidad de Rotación o celeridad de diseño

Para el diseño es necesario determinar la Velocidad de Rotación o celeridad de diseño. Para turbinas empleadas para la generación de energía eléctrica, se tiene:

4<        <10

Para el perfil que se escogió se utilizara una celeridad de punta ya trabajado con proyectos desarrollados anteriormente.

= 7

1.5. Numero de alabes

La celeridad , que se escoge a conveniencia del diseño a desarrollar. Para generar electricidad se trabaja con valores de de al menos 5, mientras que para el bombeo de agua, se usan valores de alrededor de 10

Entonces nuestro número de alabes de nuestra celeridad asumida es

= 3

1.6. Selección de dimensión del diámetro diseño o Potencia requerida

Desde los primeros diseños de aerogeneradores para la utilización comercial, hasta los actuales, ha habido un progresivo crecimiento en la potencia de las turbinas eólicas de eje horizontal (alcanzando rotores de hasta 60 m de diámetro y alturas de torre de 80 m), con progresivos descensos en el costo de generación por Kw-h (Figura 8).

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