Diseño de la geometría de los álabes de un mini aerogenerador eólico

Abstract

RESUMEN: En el proyecto se pretende realizar el análisis mediante CFD del diseño de la geometría de los álabes de un mini aerogenerador de eje horizontal. En el diseño se considerarán diferentes alternativas para el número de palas (3 o más) y de diámetros (entre 3 y 5 metros). Como parámetros de diseño se fijarán la producción anual estimada (del orden de 10.000 kWh) con velocidades medias anuales del viento de 10 m/s, velocidad de arranque de 2 m/s, velocidad máxima de trabajo de 25 m/s y velocidad de supervivencia de 60 m/s. Un rendimiento esperado que oscile entre el 35% y el 40%. Una potencia nominal de 2000 W y una potencia pico de 3000 W. En la primera se realiza una introducción en la que se incluye un apartado en el que se realiza una explicación de que es un aerogenerador. En el siguiente apartado se clasifican los aerogeneradores. Para concluir la introducción, se dedica un apartado a exponer los componentes de los aerogeneradores. Terminada la introducción, se explica brevemente la teoría aplicada, que en este caso se basa en la Ley de Betz. Ansys es la herramienta con la que se ha realizado la simulación en 3D de los álabes con respecto al viento. Para el diseño en 3D se ha utilizado el software de AutoCAD, en el cual se construirá un modelo de álabe. Una vez simulado, se han analizado los resultados que han sido aportados por el programa. Cuando no han cumplido la producción anual fijada se han vuelto a diseñar los álabes en busca de una mejor eficiencia, hasta que se alcanzaron los objetivos fijados. Por último, se ha contrastado el resultado obtenido con los vientos reales de distintos puntos geográficos para estimar cual sería la producción real del mini aerogenerador diseñado. Los últimos apartados del trabajo se han dedicado a exponer las conclusiones obtenidas del trabajo realizado, y a citar la bibliografía utilizada.

ABSTRACT: The project aims to carry out the CFD analysis of the design of the blade geometry of a mini horizontal axis wind turbine. The design shall consider different alternatives for the number of blades (3 or more) and diameters (3 to 5 metres). The estimated annual output (in the order of 10,000 kWh) with average annual wind speeds of 10 m/s, starting speed of 2 m/s shall be set as design parameters, maximum working speed of 25 m/s and survival speed of 60 m/s. An expected performance ranging from 35% to 40%. A nominal power of 2000 W and a peak power of 3000 W. In the first, an introduction is made in which a section is included in which an explanation is made that it is a wind turbine. Wind turbines are classified in the following section. To conclude the introduction, a section is dedicated to expose the components of wind turbines. After the introduction, the applied theory is briefly explained, which in this case is based on the Law of Betz. Ansys is the tool used to simulate the blades in 3D with respect to the wind. For 3D design, AutoCAD software has been used, in which a poplar model will be built. Once simulated, the results that have been provided by the program have been analyzed. When they have not met the annual production set, the blades have been redesigned in search of better efficiency, until the objectives set have been met. Finally, the obtained result has been contrasted with the real winds of different geographical points to estimate what would be the actual production of the designed mini wind turbine. The last sections of the work have been dedicated to expose the conclusions obtained from the work, and to cite the bibliography used.