Resumen de Optimización matemática de la construcción parámetros en el comportamiento del eje vertical turbinas de viento con cuchillas rectas

Manuel Mejía De Alba, Luis E. García Fernández, Mónica A. Gutiérrez

• español

  Debido a las investigaciones desarrolladas en energía eólica, se ha podido ver la influencia de diferentes características constructivas (ángulo de alineamiento, altura, radio y solidez) sobre el coeficiente de potencia Cp. Este artículo propone un método de optimización, cuyo objetivo es maximizar el Cp integrando todas las características geométricas mencionadas anteriormente. La importancia de este trabajo está basada en el hecho que la mayor parte de los resultados de las acciones de investigación en este campo han sido obtenidos mediante experimentos en túneles de viento, en los cuales cada parámetro es individualmente evaluado. Los modelos computacionales (CFD), se han concentrado en demostrar su validez al comparar sus resultados con los datos obtenidos experimentalmente. Sin embargo, es difícil encontrar un estudio cuyo objetivo sea determinar la influencia de las diferentes características constructivas, estudiando su comportamiento simultáneamente. El procedimiento de cálculo fue basado en la selección de parámetros geométricos para la optimización del modelo. Considerando que Cp es diferente para cada valor de TSR y este es el parámetro a optimizar. La función objetivo fue definida como el área bajo la curva Cp vs TSR. Como punto de partida se tomaron los parámetros citados por diversos autores (relación HR, Solidez S, Angulo de alineamiento γ). Los resultados obtenidos dan evidencia de la influencia del estudio simultaneo en las características constructivas de las cuales el Cp depende permiten alcanzar valores similares de eficiencia a los obtenidos en turbinas eólicas de eje horizontal y además se superan problemas de arranque, los cuales son la principal causa del desinterés de investigación en turbinas de eje vertical.

• English

  Due to researches developed on wind Energy, it has been possible to note the influence of different constructive characteristics (Alignment angle, height, radius and solidity) over the power coefficient Cp. This paper proposed an optimization method, which objective is maximizing the Cp integrating all geometric characteristics mentioned before. The importance of this work is based in the fact that the most part of results of research actions on this field have been obtained through wind tunnel experiments, in which each parameter is individually evaluated. The computational models developed (CFD) have been focused in demonstrate their validity comparing their results with the dates obtained experimentally. Nevertheless, it is hard to find a research which its objective has been determine the influence of different constructive characteristics, studying its behavior simultaneously. The calculation procedure was based on selecting geometrical parameters to the optimization model. Considering that Cp is different for each TSR value and it is the parameter to optimize. The objective function was defined as the area below the curve Cp vs TSR (Tip Speed Ratio). As starting point were taken the parameters cited by several authors (relation HR, solidity S, alignment angle γ,). The results provide evidence of studying simultaneously the influence of constructive characteristics on which Cp depends, allow reach the same performance as the horizontal axis wind turbine and besides overcome problems in the starting, which is the main cause for disinterest in investigating vertical axis turbines.