Diseño óptimo de los álabes de una turbina de viento - Zavala Morales, Josué Jordi (Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, 2020)
The current energy sources are based principally on the fossil fuels. The big use of these fuels by Great powers has caused irreversible damages in the planet. Given this problem the emergence of alternate energy sources has gained greater strength in recent years, increasing interest in technological advances that have greatly improved the performance of the latest alternative energy generation systems. The present research work consists in generating an optimization procedure for the aerodynamic design of wind turbine blades. An analysis of the aerodynamic design of a horizontal axis wind turbine is presented using the BEM theory, whose objective is to obtain a feasible design based on its mass. In the analysis, the methodology of the traditional design was applied under some design parameters such as the wind speed of 12m / s, different specific speeds, an NRELS818 aerodynamic profile and for 3D modeling, the CAD software with which the blades were generated of the turbine and the physical properties of the blades were obtained. In the analysis performed, three different tip speed ratios and the same material were proposed to generate three blades to which their mass was determined. The results show different masses for each blade with a different tip speed ratio. The work is complemented by the finite element study of the 3 blades using the ANSYS software, in which the forces considered for the simulation were supplied according to the UNE-EN 61400-2 standard. The results of the finite element simulations were ordered correspondingly to the data of each blade. With the data of tip speed ratio, the mass of each blade and the Von Mises stresses obtained from the simulations, an objective function was derived that will allow the optimization of the blades.

Las fuentes de energía actuales se basan principalmente en los combustibles fósiles. El gran uso de estos combustibles por parte las potencias mundiales han provocado daños irreversibles en el planeta. Ante esta problemática el surgimiento de fuentes de energía alternas han tomado mayor fuerza en los últimos años, incrementando el interés en los avances tecnológicos que han mejorado en gran medida el rendimiento de los últimos sistemas de generación de energía alternativa. El presente trabajo de investigación, consiste en generar un procedimiento de optimización del diseño aerodinámico de los alabes de turbinas de viento. Se presenta un análisis del diseño aerodinámico de una turbina de viento de eje horizontal usando la teoría BEM, cuyo objetivo es obtener un diseño factible en función de su masa. En el análisis se aplicó la metodología del diseño tradicional bajo algunos parámetros de diseño como la velocidad del viento de 12m/s, diferentes velocidades específicas, un perfil aerodinámico NRELS818 y para el modelado en 3D, el software CAD con el que se generó los álabes de la turbina y se obtuvieron las propiedades físicas de las aspas. En el análisis realizado, fueron propuestas tres diferentes velocidades específicas y un mismo material para generar tres álabes a los que se les determinó su masa. Los resultados muestran masas distintas para cada álabe con una velocidad específica diferente. El trabajo se complementa con el estudio de elemento finito de las 3 aspas usando el software ANSYS, en el que las fuerzas consideradas para la simulación fueron suministradas de acuerdo a la norma UNE-EN 61400-2. Los resultados de las simulaciones de elemento finito fueron ordenados correspondientemente a los datos de cada aspa. Con los datos de la velocidad específica, la masa de cada álabe y los esfuerzos de Von Mises obtenidos de las simulaciones, se derivó una función objetivo que permitirá la optimización de los álabes.
Facultad de Ingeniería Mecánica. Maestría Ciencias en Ingeniería Mecánica
Keywords: info:eu-repo/classification/cti/7; FIM-M-2020-0239; Turbina eólica; Optimización; Energía eólica; http://bibliotecavirtual.dgb.umich.mx:8083/xmlui/handle/DGB_UMICH/5563