LA METODOLOGIA DE DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UNA TURBINA DE VIENTO DE EJE HORIZONTAL
Enviado por Anderson Chavez • 4 de Junio de 2017 • Informe • 694 Palabras (3 Páginas) • 184 Visitas
[1]
METODOLOGIA DE DISEÑO Y CONSTRUCCION DE UNA TURBINA DE VIENTO DE EJE HORIZONTAL
MARCO PEREZ, JOEL QUEZADA, ALDO HEREDIA, LAURA ESCOBAR, ANDERSON CHAVEZ, PEDRO RINCON
Objetivo y alcance
El rotor construido servirá de modelo para realizar estudios y practicas relacionadas con la generación de energía eléctrica a través de medios de producción eólicos. si bien en un principio pueda parecer que estos sistemas han de ser similares a los de generación convencional , el hecho de recurrir al viento como fuente de energía requiere un planteamiento distinto debido a su carácter imprevisible.
Metodología y diseño aerodinámico para las aspas
Paso 1: Definir la potencia requerida
Paso 2: Medir la velocidad del viento y la temperatura para calcular la densidad del aire
Paso 3: Calcular el radio del rotor
Paso 4: Seleccionar un arfil (Perfil aerodinámico)
Paso 4: Calcular el Cl, Cd y el Angulo de ataque. Este ángulo de ataque es propio del perfil aerodinámico seleccionado
Paso 5: Definir los siguientes parametros
- Velocidad angular del rotor(RPM)
- TSR(Relación de velocidades)
- Numero de aspas
- Numero de secciones del alabe
- Pitch o separación entre secciones
- Velocidad lineal del alabe
- Velocidad relative (Relative wind speed)
- Velocidad del aire en el plano del motor (V)
- Factor de interferencia axial (a)
Algunos de estos parametros se calculan de la siguiente manera
[pic 1]
[pic 2]
[pic 3]
[pic 4]
Paso 6: Se calcula el radio correspondiente de cada sección y se analiza cada uno individualmente
Paso 7: Se calculan los ángulos que dependen del radio en cada sección
[pic 5]
[pic 6]
[pic 7]
En este grafico se representan los ángulos
[pic 8]
Las ecuaciones pertinentes son
[pic 9]
[pic 10]
[pic 11]
Paso 8: Calcular el “CHORD” de cada sección .Esta longitud se calcula con la siguiente ecuación
[pic 12]
Donde B es un factor geométrico y X es
el TSR
Paso 9: Verificar que la fuerza de sustentación sea mayor a la fuerza de arrastre en cada sección del aspa.
[pic 13]
[pic 14]
Siempre se debe cumplir que Fl>Fd.
Para el cálculo de algunos parametros es de mucha ayuda usar la siguiente aplicación: https://www.warlock.com.au/tools/bladecalc.htm
[pic 15]
Teniendo en cuenta la metodología presentada se procede a realizar el diseño de una turbina con una potencia requería de 30000W o 30 KW
POTENCIA | 30000 | W |
- Velocidad del viento promedio en puerto Colombia
WIND SPEED(V1) | 6 | m/s |
- Densidad del aire
DENSIDAD DEL AIRE | 1,165 | kg/m^3 |
- Radio del rotor y RPM
ROTATIONAL SPEED | 21,2790542 | rad/s |
R | 8,46 | m |
Donde:
[pic 16]
- Perfil aerodinámico
AIRFOIL | NACA2412 |
[pic 17]
[pic 18]
[pic 19]
[pic 20]
CL | 0,85 |
CD | 0,03 |
ALPHA | 6 |
El ángulo de ataque será
ANGULO DE ATAQUE DE DISEÑO | 5 | GRADOS |
- Se definen algunos parametros
BLADES | 3 |
TSR | 20 |
NUMERO DE SECCIONES | 15 |
SEPARACION (PITCH) | 0,564 |
a | 0,2 |
Se calcula la velocidad del aire en el plano del rotor
V | 4,8 | m/s |
DATOS CALCULADOS | |||
VELOCIDAD LINEAL DEL ALABE (wr) | 180,020799 | m/s | |
RELATIVE WIND SPEED (w) | 180,08478 | m/s |
Para calcular los ángulos en cada sección y el chord es más practico realizar un Excel[pic 21]
β®(°) | CHORD(cm) |
-30,5054428 | 4,62974037 |
-29,1606494 | 4,96002928 |
-27,6092495 | 5,34102706 |
-25,7996983 | 5,78537163 |
-23,6617626 | 6,31027622 |
-21,0972148 | 6,93980308 |
-17,9643567 | 7,70864027 |
-14,0510165 | 8,66868207 |
-9,02460065 | 9,90117601 |
-2,33276301 | 11,5408099 |
7,01327316 | 13,8280282 |
20,9730707 | 17,2371497 |
44,0413549 | 22,8467168 |
89,1841483 | 33,7059913 |
212,838524 | 62,155165 |
...