Evaluación experimental del rendimiento en la generación de energía eléctrica de la Turbina Eólica de Arquímedes a 4030 M.S.N.M.

Abstract

La investigación aplicativa, busca la evaluación experimental del rendimiento de la turbina eólica de Arquímedes en condiciones específicas de operación, para lo cual, se establecen los aspectos a partir de los cuales surgió la iniciativa de realizar la tesis, iniciando por el planteamiento del problema, la definición de la hipótesis de investigación, prosiguiendo con los objetivos, describiendo el sustento teórico de la investigación acerca del viento como recurso eólico, características y los parámetros específicos del mismo, así como la teoría aerodinámica, componentes, principios de funcionamiento y la revisión del marco de referencia para la investigación, estableciéndose los parámetros de operación cuyas especificaciones geométricas relacionadas son; espesor de álabe t = 1,0 [mm], relación de aspecto L/D=0,73, con ángulos internos; ⍺_1=25° del primer álabe, ⍺_2=48° del segundo álabe, y ⍺_3=60° del tercer álabe, para luego evaluar el funcionamiento del aerogenerador en áreas geográficas situadas a una altura a 4030 m.s.n.m. ubicando para ello las localidades de Letanías y Jalantani, para las cuales se describen los parámetros meteorológicos asociados, se realizan cálculos de operación en las condiciones mencionadas estableciéndose como velocidad mínima libre del viento U_(∞-min)=3,04 [m/s] asociado a una velocidad angular de 180 [rpm] y una velocidad nominal de diseño del generador de imanes permanentes de la marca Ista Brezze® de 600 [rpm] que se alcanzó a una velocidad promedio libre de viento de U_∞=10,1 [m/s], se establece un método de experimentación y medición de su desempeño con cuatro niveles de carga, obteniéndose curvas características de la potencia de generación eléctrica y el número de revoluciones asociados para las diferentes velocidades libres de viento, además se evalúa el rendimiento de la turbina a través del coeficiente de potencia para cada nivel de carga, que alcanzó un coeficiente de potencia promedio (〖C_P^AWT〗_exp ) ̅=35,74%, con un rendimiento de η=75,98% respecto a la potencia disponible del viento en condiciones teóricas de operación y un rendimiento mínimo η_PE=86,18% en la generación de potencia eléctrica respecto a su operación a nivel del mar.