Diseño y construcción de una turbina eólica horizontal de baja potencia

Abstract

El proyecto de investigación aborda el diseño y la construcción de una turbina eólica de eje horizontal tipo HAWT (del inglés, Horizontal Axis Wind Turbine) para la generación de electricidad con un generador de imanes permanentes, en base al rotor de álabes en espiral de Arquímedes, desarrollando una investigación exhaustiva de los elementos mecánicos, eléctricos y electrónicos constituyentes del aerogenerador; la estructura mecánica fue diseñada, mientras que el resto de los componentes fueron seleccionados óptimamente para proceder a la construcción y el posterior ensamble, con la finalidad de acumular la energía eléctrica en baterías para su consumo final. Posteriormente, se usó el modelo físico del aerogenerador para pruebas de campo. El aerogenerador fue construido con base en el diseño CAD, simulaciones y pruebas iniciales con restricción de velocidad de viento mínima de 3,04 [m/s]; correspondiente a la ejercida en el altiplano central de Bolivia, construcción realizada con el apoyo de las máquinas del taller del Instituto de Investigaciones Mecánicas y Electromecánicas de la Facultad de Ingeniería, así como la evaluación en campo para determinar su performance. La aplicación de la turbina de Arquímedes en el proyecto se presenta como solución energética en las zonas altiplánicas rurales de difícil acceso por la red eléctrica para el abastecimiento de la demanda de electricidad de un Puesto de Salud consumidor de baja potencia, con un generador de imanes permanentes de potencia máxima de 1 [kW] que requiere de un par de arranque de 0,932 [Nm] y una velocidad mínima de viento de 3,04 [m/s] debido a la forma del rotor de Arquímedes, y también como alternativa complementaria en otras localidades con la finalidad de brindar autonomía de la red comercial, ya que en ambos casos se posee el recurso eólico con sus correspondientes particularidades, contribuyendo como alternativa para elevar el nivel de condiciones de vida, preservando además el medio ambiente.