Estudio de resistencia a la fatiga de una matriz polimérica con refuerzos de fibra de vidrio empleado en álabes de pequeños aerogeneradores

Abstract

Currently, the list of applications that have composite materials in different industrial processes is infinite. Its use in the manufacture of blades for wind turbines could be cited as one of the greatest applications they have. In this paper, the objective is to study the behavior, through structural analysis, of a material composed of a matrix of polymeric resin and fiberglass reinforcements, for use in the manufacture of blades of low-capacity wind turbines. To comply with it, he develops a fatigue study, using a high frequency machine and a low frequency equipment. Design the geometry of the probes and define the type of test to be carried out taking into account the parameters established in ASTM D3039 / D3039M. In addition, the values of the loads necessary to achieve the efforts of the devices on the probes can be modified, as well as the maximum and minimum values when applying the variation of the loads on the fatigue machines, by using the SolidWorks software. And finally, given the boundary conditions subject to the investigation, the application of the material in the manufacture of various structures is validated by simulating a segment of blades of a wind turbine.

Actualmente, es infinita la lista de aplicaciones que tienen los materiales compuestos en diferentes procesos industriales. Su empleo en la fabricación de álabes para aerogeneradores, podría citarse como una de las mayores aplicaciones que tienen. En el presente trabajo, se plantea como objetivo estudiar el comportamiento, mediante el análisis estructural, de un material compuesto por una matriz de resina polimérica y refuerzos de fibra de vidrio, para su empleo en la fabricación de álabes de aerogeneradores de baja capacidad. Para dar cumplimiento al mismo, se desarrolla un estudio de fatiga, mediante el empleo de una máquina de alta frecuencia y un equipo a baja frecuencia. Se diseña la geometría de las probetas y se define el tipo de ensayo a realizar teniendo en cuenta los parámetros establecidos en la normativa ASTM D3039/D3039M. Además, se definen los valores de cargas necesarias para lograr los esfuerzos medios sobre las probetas, así como los valores máximos y mínimos al aplicar la variación de las cargas en las máquinas de fatiga, mediante el empleo del software SolidWorks. Y finalmente, dada las condiciones de contorno sujetas a la investigación, se valida mediante la simulación de una sección del álabe de un aerogenerador, la aplicación del material en la fabricación de dichas estructuras.