Diseño y manufactura de un álabe de turbina de viento de baja capacidad con materiales compuestos

Abstract

Small horizontal axis wind turbines represent a good alternative for supplying electrical energy to places for which the electric grid access is difficult, or for some developing regions. The blades are the elements of the wind turbine that must transform the wind energy in mechanical energy. In this work an aerodynamic and structural design of a 600W wind turbine blade is presented, evaluating several airfoils. The aerodynamic design was made according to the classic blade element momentum (BEM) theory. The material selected for the structural design was glass fiber reinforced polymer (GFRP. The mechanical behavior of the designed blade was analyzed with a fluid-structural finite element analysis (FEA).

Las turbinas de viento de baja capacidad son una buena alternativa para proveer de energía eléctrica a regiones en desarrollo o en lugares donde el acceso de la red es difícil, debido principalmente a que sólo se necesita la presencia de viento en la región. Los álabes son los elementos de la turbina que se encargan de la transformación de la energía del viento en energía mecánica, por ello la importancia de tener un buen diseño de los álabes. En éste trabajo se presenta un diseño aerodinámico y estructural de un álabe de turbina de 600W evaluando diversos perfiles aerodinámicos. El diseño aerodinámico se realizó de acuerdo con la teoría de Momento del Elemento Pala (BEM, por sus siglas en inglés). El material seleccionado para el diseño estructural fue fibra de vidrio. El comportamiento mecánico del diseño se examinó con la ayuda de un análisis fluido-estructural.