Influencia de materiales orgánicos en la fabricación de alabes de aerogeneradores sobre su rigidez y resistencia bajo condiciones operativas nominales

Abstract

RESUMEN El principio de la investigación fue acerca de la influencia de una fibra orgánica en el comportamiento estructural de los alabes de aerogeneradores de pequeña escala, específicamente fibra de yute como fibra de refuerzo, con el propósito de encontrar que tanto se ve afectada la rigidez estructural y su resistencia mecánica en condiciones nominales de operación y con esto se determinó si es permisible su aplicación , para ello se tuvo que comparar el comportamiento de los alabes frente a los materiales comunes de construcción, como es el caso de la fibra de vidrio y la fibra de carbono utilizándose en todos los casos resina poliéster como material matriz; fue necesario manejar desde el tema constructivo, para que los alabes de prueba estén sometidos a las mismas condiciones constructivas mediante un proceso controlado de aplicación de los laminados y llenado de los moldes. Los alabes fueron probados en una maquina flexionadora bajo las mismas condiciones de carga tomando como base la carga que se somete un alabe en condiciones de operación nominal, como lo es a 10 m/s de viento, la base de la prueba se hizo tomando en cuenta consideraciones de la norma IEC61400-23. Con la maquina flexionadora se tomaron los datos de carga aplicada y flecha de deflexión en cada alabe; con esta información se pudo encontrar el comportamiento del módulo elástico para cada alabe de distinto material, comparando con esto los distintos niveles de rigidez que presentaba cada alabe, de igual manera los alabes fueron sometidos a carga máxima para encontrar el comportamiento del esfuerzo en el material y así determinar su 13 resistencia mecánica para cada caso. Finalmente se observó que los alabes de yute alcanzan un valor de modulo elástico bajo de 3.11 GPa con respecto a los materiales convencionales como la fibra de vidrio que alcanza 6.80 GPa; de igual manera se encontró un valor de esfuerzo de fractura bajo de 32.9 MPa en comparación con la fibra de vidrio que alcanzó 104.9 MPa; pero aun superiores frente a los valores nominales de operación requeridos de 4.57 MPa; finalmente se encontró que los alabes de yute pueden absorber mas energía de deformación llegando 0.4817J frente a la fibra de vidrio que alcanza 0.2037J concluyendo que es viable construir los alabes con material refuerzo de yute.