ANÁLISIS DE DESEMPEÑO DE AEROGENERADORES CON DIFUSOR Y PALA CURVA

Resumen

Este trabajo presenta un nuevo análisis de desempeño de aerogeneradores aumentado con difusor (DAWT) y palas curvas (efecto barrido), considerando la influencia de la eficiencia del difusor y el empuje, en el que se presenta una formulación para la velocidad de estela propuesta por Vaz & Wood (2018). La teoría del elemento de pala se ha ampliado para incluir la eficiencia del difusor en la formulación de la velocidad axial de Vaz & Wood (2018), que a su vez modifica el empuje y la potencia. También se agrega una corrección por el empuje sobre el rotor propuesta por Vaz & Wood (2016), en la que se utiliza una ecuación cuadrática para incorporar las pérdidas en el difusor. Se desarrolló e implementó un algoritmo para evaluar el desempeño de aerogeneradores con efecto difusor y barrido basado en la Teoría del Momento del Elemento de Pala (BEMT). El impacto del difusor se evalúa mediante el factor de aumento, la relación entre la eficiencia de la turbina y el límite de Betz. El impacto del difusor se evalúa mediante el factor de impulso, la relación entre la eficiencia de la turbina y el límite de Betz-Joukowsky. La comparación entre el experimento y el algoritmo tiene en cuenta el mismo rotor y difusor utilizado por Hoopen (2009), optimizando sólo la pala donde se inserta el efecto de barrido. El modelo fue validado en comparación con datos experimentales de Hoopen (2009) y muestra una buena concordancia con los resultados de potencia, torsión y empuje para una velocidad de 10,0 m/s, el factor de aumento demuestra una buena concordancia para velocidades de 7,0 m/s; 9,0; 10,0 y 11,0 m/s. Los resultados obtenidos experimentalmente por Hoopen (2009) son: potencia de 531,0 W, torsión de 7,10 N.m y coeficiente de empuje de 0,80. Los resultados obtenidos del trabajo con una pala recta: potencia de 532,6 W, torsión de 7,10 N.m y coeficiente de empuje de 0,77. Los rotores optimizados con efecto de barrido de 30° y 40° generaron un mayor desempeño en el DAWT. El rotor con efecto barrido de 30° generó una potencia de 542,3 W, un torsión de 7,23 N.m y un coeficiente de empuje de 0,69. El rotor con efecto barrido de 40° generó una potencia de 520,37 W, un torsión de 6,94 N.m y un coeficiente de empuje de 0,60. El presente trabajo es relevante para el estado actual del arte, ya que el modelo teórico utilizado presentó resultados satisfactorios, demostrando la factibilidad de utilizar algoritmos para el análisis de diseños de aerogeneradores con efecto difusor y barrido.