Diseño, simulación y pruebas de laboratorio de discos inductores de un aerogenerador de eje vertical

Abstract

Renewable electricity generation has been growing steadily over the past decades in an attempt to halt the negative environmental effects caused by fossil fuel use. Wind power is one of the most rapidly growing forms of energy generation in history, due to its excellent generating capacity and the little negative effect it generates on the environment. The Earth is facing a critical point due to climate change, manifested through extreme temperatures, rains, hurricanes, droughts, and thawing of glaciers. Individual action to change the course of the planet is essential, using knowledge and science to mitigate negative impact on the environment The present work aims at the design, simulation and laboratory testing of induction discs to increase the power of a low-power vertical axis wind turbine by using design and simulation software such as QBLADE. For this research work, the manufacture of the turbine components, assembly and assembly of the turbine were carried out for laboratory tests. The laboratory tests carried out were on starting torque and rotational speed. These tests were performed for the turbine with and without induction discs installed, for initial wind speeds of 3,4,5,6,7 m/s and initial azimuthal angles of 0°,45°,90° and -45°. Significant improvement in turbine rotation speed was observed with the induction discs at azimuth angles of 0°, 45° and 90°. On the other hand, for the azimuth angle of -45°, the use of induction discs showed a worsening of the rotation speed.

La generación de energía eléctrica por medios renovables ha estado en un constante crecimiento a lo largo de las últimas décadas en un intento de detener los efectos negativos causados al medio ambiente debido al uso de combustibles fósiles. La energía eólica es una de las formas de generación de energía que más ha crecido a lo largo de la historia, debido a su excelente capacidad de generación y el poco efecto negativo que genera en el ambiente. La Tierra enfrenta un punto crítico debido al cambio climático, manifestado a través de temperaturas extremas, lluvias, huracanes, sequías, y descongelamiento de glaciares. Es fundamental emprender acciones individuales para corregir el rumbo del planeta, utilizando conocimiento y ciencia para mitigar el impacto negativo en el medio ambiente. El presente trabajo tiene como objetivo el diseño, simulación y realización de pruebas de laboratorio de discos inductores para aumentar la potencia de una turbina de eje vertical de baja potencia mediante el uso de software de diseño y simulación como QBLADE. Para este trabajo de investigación se realizó la manufactura de los componentes de la turbina, el ensamble y el montaje de esta para la realización de las pruebas de laboratorio. Las pruebas de laboratorio realizadas fueron de torque de arranque y de velocidad de rotación. Se realizaron estas pruebas para la turbina con y sin los discos de inducción instalados, para las velocidades de viento iniciales de 3,4,5,6,7 m/s y para los ángulos azimutales iniciales de 0°,45°,90° y -45°. Se pudo observar una mejora significativa en la velocidad de rotación de la turbina con los discos inductores en los ángulos azimutales de 0°, 45° y 90°. Por otro lado, para el ángulo azimutal de -45°, el uso de los discos inductores presentó un empeoramiento de la velocidad de rotación.