Diseñar un aerogenerador que utilice bajas velocidades de viento en las Zonas Altoandinas de Arequipa, para mejorar la calidad de vida de la comunidad

Abstract

En la zona altoandina de Arequipa las velocidades del viento son bajas de allí que conocer el comportamiento de la turbinas eólicas, podemos generar energía eléctrica. Iniciamos la tesis revisando las diferentes teorías la cantidad de movimiento, límite de Betz, teoría del momento cinético, teoría del elemento de pala BEM y la teoría vorticial; así como investigar el recurso eólico mundial al 2017 cuya capacidad llego a 539 GW, en el Perú el potencial eólico aprovechable es de 22GW con una potencia instalada de 394MW, de la región Arequipa el potencial es de 1,16GW y el mapa eólico determina que la velocidad del viento esta entre 3 a 5m/s. Hay poco desarrollo nacional en la construcción de aerogeneradores, existe esfuerzos de Ingenieros Pinedo, Chiroque y Canziani. Seguidamente presentamos las diferentes tecnologías con respecto al rotor axial con eje horizontal, para utilizar métodos de optimización para la teoría de la cantidad de movimiento el coeficiente de poder máximo es 16/27. Los conceptos de GLAUERT en donde no se consideran las resistencias del perfil también nos dan el valor de 16/27. Revisaremos las teoría en base a la cantidad de movimiento como el método del elemento álabe, centrando en el análisis vorticial, considerar la geometría del perfil del álabe para cada radio de la paleta, es decir, número arbitrario de palas. Se utiliza el teorema de HELMHOLT´Z con los conceptos de circulación en los torbellinos generados y la fórmula de BIOT-SAVART deducimos el aumento de la potencia. Con las orientaciones del Dr. Igor Shevchenko se obtienen valores de ZK, KxΣ y KyΣ. Se realiza el cálculo para varios valores de circulación y a varios radios del álabe encontrándose valores para la geometría del álabe como la cuerda y ángulo de pala. Analizaremos los avances en los desarrollos teóricos y computacionales mediante el control de la capa límite y presentar los trabajos de Dumitrescu y Cardos en 3D realizado en forma analítica como forma numérica. Se presenta la propuesta de SLAP como dispositivo hipersustentador para los aerogeneradores a colocarse en zonas de baja velocidad del viento. Se diseña un aerogenerador para 300W consiguiéndose un álabe de 1,51m y se dan los diferentes valores del perfil del álabe para diversos radios.