Estudio de desempeño de distintos perfiles de álabe de una turbina eólica para aprovechar vientos de baja velocidad

Abstract

Contexto: Las turbinas eólicas de eje vertical, y en particular las turbinas de arrastre tipo Savonius, aventajan a los otros tipos de turbinas en aplicaciones que comprenden vientos erráticos y de baja velocidad. Si bien su eficiencia está entre las más bajas, esto puede verse compensado con sus bajos costos, lo que las convierte en una alternativa sostenible y atractiva para este tipo de aplicaciones. En esta investigación se busca seleccionar la geometría de mayor rendimiento para el álabe de una turbina eólica tipo Savonius. Método: Para ello, se analizan numéricamente diversas configuraciones geométricas empleadas en este tipo de turbinas, las cuales fueron consultadas en la literatura. Todos los modelos de perfil son estudiados bajo los mismos parámetros y modelos de dinámica de fluidos computacional a través del software ANSYS Fluent. Resultados: A través de las simulaciones computacionales se estiman las condiciones de optimo rendimiento de cada una de las geometrías. Dichas condiciones permiten comparar, bajo los mismos términos, el desempeño de los perfiles e identificar los de mayor rendimiento. Se determina que el perfil semicircular convencional y el conocido como Bach modificado presentan coeficientes de potencia de 0,287 y 0,395 respectivamente, lo que representa un aumento en su rendimiento del 37,8 %. Conclusiones: Este resultado superior motiva a un análisis detallado del perfil Bach modificado que permita encontrar las proporciones geométricas óptimas para su desempeño aerodinámico.