Diseño y simulación de un banco de pruebas para evaluar el rendimiento de turbinas eólicas de eje horizontal de hasta una potencia de 600W

Abstract

Actualmente, la matriz energética global está gobernada por la generación de energía con recursos no renovables. La desventaja de estos recursos es que tardan varios miles de años en formarse y no pueden reemplazarse tan rápidamente como se utilizan hoy. Perú, por su ubicación estratégica, es un país con gran potencial eólico; sin embargo, no se utiliza lo suficiente debido a la falta de equipos de laboratorio que estudien esta forma de generación de energía. El presente trabajo consiste en el diseño de un banco de pruebas para aerogeneradores de eje horizontal que contiene un túnel de viento de circuito abierto para generar un flujo de viento uniforme hacia las palas de la turbina. Las aspas de ventilador unidas al eje de un motor generan viento dentro del túnel. Este túnel cuenta con una tobera para estabilizar el flujo, se puede obtener un viento de hasta 16m/s con un motor de 25 HP. Se cuenta con un controlador lógico que permite 2 tipos de operación según lo requiera el usuario. El siguiente artículo contiene principalmente el diseño mecánico de la estructura y geometría del túnel, una simulación numérica del fluido dentro del túnel de viento, una simulación de tensiones en la estructura y una simulación del controlador para los 2 los tipos de operación.

Currently, the global energy matrix is governed by the generation of energy with non-renewable resources. The downside of these resources is that they take several thousand years to form and cannot be replaced as quickly as they are used today. Peru, due to its strategic location, is a country with great wind potential. However, it is not used enough due to the lack of laboratory equipment that studies this form of energy generation. The present work consists of the design of a test bench for horizontal axis wind turbines that contains an open circuit wind tunnel to generate a uniform wind flow towards the turbine blades. There are fan blades attached to the shaft of a motor, which generate wind inside the tunnel. This tunnel has a nozzle to stabilize the flow and said basin tunnel with the capacity to generate a wind of up to 16m/s with a 25 HP motor. There is a logic controller that allows 2 types of operation as required by the user. The following article mainly contains the mechanical design of the structure and geometry of the tunnel, a numerical simulation of the fluid inside the wind tunnel, a simulation of stresses in the structure and a simulation of the controller for the 2 types of operation.