Vol. 17 Núm. 2 (2018): Revista UIS Ingenierías
Artículos

Modelado de la interacción fluido estructura (FSI) para el diseño de una turbina eólica HAWT

Kevin Molina
Unidades Tecnológicas de Santander
Daniel Ortega
Unidades Tecnológicas de Santander
Manuel Martínez
Universidad Industrial de Santander
William Pinto-Hernández
Universidad Industrial de Santander
Octavio Andrés González-Estrada
Universidad Industrial de Santander
Biografía

Publicado 2018-05-30

Palabras clave

  • álabe,
  • BEM,
  • diseño de perfiles,
  • FSI,
  • turbina eólica,
  • HAWT
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Cómo citar

Molina, K., Ortega, D., Martínez, M., Pinto-Hernández, W., & González-Estrada, O. A. (2018). Modelado de la interacción fluido estructura (FSI) para el diseño de una turbina eólica HAWT. Revista UIS Ingenierías, 17(2), 269–282. https://doi.org/10.18273/revuin.v17n2-2018023

Resumen

En este trabajo se estudia el comportamiento mecánico del álabe de una turbina eólica, analizando el impacto del diseño del álabe en la cantidad de energía generada, y su respuesta estructural en función de las fuerzas inducidas por el flujo de aire. Para estudiar la relación entre las fuerzas del flujo, los desplazamientos y esfuerzos provocados en la estructura, utilizamos un modelo de interacción fluido estructura (FSI). La estructura del álabe se diseña por medio de la teoría del momento y el elemento de pala (BEM), tomando como puntos de partida constantes referentes al viento (velocidad, densidad, Reynolds) y la selección de un perfil recomendado por la NACA, RISO, DU o NREL. Posteriormente, se efectúa el mismo procedimiento para un perfil diseñado mediante teorías de desempeño. Teniendo los resultados de estos dos tipos de álabes, se realiza una comparación de los esfuerzos y desplazamientos debidos a las variaciones entre el perfil diseñado y el perfil seleccionado, estudiando cómo esta variación afecta la energía generada de la turbina y su integridad estructural.

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Referencias

P. P. Vergara-Barrios, J. M. Rey-López, G. A. Osma-Pinto, and G. Ordoñez-Plata, “Evaluación del potencial solar y eólico del campus centra de la Universidad Industrial de Santander y la ciudad de Bucaramanga, Colombia,” Rev. UIS Ing., vol. 13, no. 2, pp. 49–57, 2014.

Á. O. Díaz-Rey, J. E. González-Gil, O. A. González-Estrada, Á. Díaz Rey, J. González Gil, and O. A. González-Estrada, “Análisis de un generador de HHO de celda seca para su aplicación en motores de combustión interna,” Rev. UIS Ing., vol. 17, no. 1, pp. 143–154, 2018, doi:https://doi.org/10.18273/revuin.v17n1-2018013.

A. Rodriguez, “Análisis cfd de un álabe del último paso de una turbina de vapor,” Universidad Politecnica de Madrid, 2016.

A. Ayestarán, C. Graciano, and O. A. González-Estrada, “Resistencia de vigas esbeltas de acero inoxidable bajo cargas concentradas mediante elementos finitos,” Rev. UIS Ing., vol. 16, no. 2, pp. 61–70, Sep. 2017, doi:10.18273/revuin.v16n2-2017006.

E. E. Gaona, P. A. Mancera, C. L. Trujillo, and C. L. Trujillo Rodriguez, “Algoritmo de encaminamiento con reconfiguración de topología para red de sensores inalámbricos aplicada a una Microrred en modo ‘ Isla ,’” Rev. UIS Ing., vol. 15, no. 2, pp. 93–104, Jan. 2016, doi:https://doi.org/10.18273/revuin.v15n2-2016008.

W. J. Zhu and W. Z. Shen, “Integrated airfoil and blade design method for large wind turbines,” in International Conference on aerodynamics of Offshore Wind Energy Systems and wakes (ICOWES2013), 2013, pp. 1–10.

P. J. Moriarty and A. C. Hansen, “AeroDyn Theory Manual,” Golden, Colorado, 2005.

K. Dykes et al., “Introducing WISDEM Integrated System Modeling for Wind Turbines and Plants,” Golden, Colorado, 2014.

C. Phelps and J. Singleton, “Wind Turbine Blade Design,” Ithaca, NY, 2015.

C. Stout et al., “Efficiency Improvement of Vertical Axis Wind Turbines with an Upstream Deflector,” Energy Procedia, no. April, pp. 1–10, 2016.

A. Lecuona Neumann, La Energía Eólica: Principios básicos y tecnología. Madrid: Universidad Carlos III de Madrid, 2002.

R. van Rooij and N. Timmer, “Design of Airfoils for Wind Turbine Blades,” Delft, 2004.

F. Bertagnolio, N. Sorensen, J. Johansen, and P. Fuglsang, “Wind turbine airfoil catalogue. Risø-R-1280 (EN),” Roskilde, Denmark, 2001.

M. Hepperle, “JavFoil User’s Guide.” pp. 1–45, 2014.

D. Almazo, M. Toledo, M. Vega del Carmen, J. Abugaber, O. José Pineda, and A. Reyes, “Selección y diseño de hélices,” in 15 Congreso Nacional de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, 2015, pp. 1–6.

G. Ingram, “Wind Turbine Blade Analysis using the Blade Element Momentum Method. Version 1.1,” Durham, 2011.

Nordex, “N60 / 1300 kW. Long-term experience all over the world.” Nordex Brochure.

R. A. Bastianon, “Cálculo Y Diseño De la Hélice Óptima Para Turbinas Eólicas,” Buenos Aires, 2008.

R. Gasch and J. Twele, Wind Power Plants: Fundamentals, Design, Construction and Operation, 2nd ed. Berlin, Heidelberg: Springer, 2012.

A. Khare, A. Singh, and K. Nokam, “Best practices in grid generation for CFD application using HyperMesh,” in ATC: HyperWorks Technology Conference 2009, 2009, pp. 1–10.

IDEAM, “Atlas Interactivo - Vientos,” 2015.

M. P. Rincón, “Parque eólico Jepirachi, Colombia | EJAtlas,” 2014.