Optimización de un perfil aerodinámico de una turbina eólica de eje horizontal para aplicaciones de pequeña escala en zonas boscosas. Código: 1341015 - Richmond-Navarro, Gustavo; Montenegro-Montero, Mariana; Murillo-Zumbado, Gustavo; Marín-Guillén, Frank; Ureña-Sandí, Noel; Otárola-Zúñiga, Carlos (Instituto Tecnológico de Costa Rica, 2021)
En este proyecto de alcance explicativo se caracteriza el recurso eólico en algunas regiones boscosas en Costa Rica, se modela la longitud de rugosidad propia de este tipo de regiones y se propone un perfil aerodinámico adecuado para las condiciones de estudio. Se recolectan y procesan con Matlab los datos de velocidad de viento de fuentes externas y con equipos propios, lo que permite determinar los niveles de intensidad de turbulencia en las zonas boscosas de interés, así como las velocidades de viento típicas. Con Eureqa se obtienen relaciones funcionales entre las variables para obtener modelos de la longitud de rugosidad. Por otra parte, se prueban distintos paquetes de simulación numérica, de los cuales OpenFOAM posee la capacidad adecuada para realizar las simulaciones que muestran las curvas de respuesta de los perfiles aerodinámicos de interés, con lo que se define el perfil aerodinámico buscado. Entre los principales resultados destaca que la intensidad de turbulencia en las regiones de interés ronda el 25 % y que la velocidad de viento a 10 metros de altura en los puntos de estudio, tiene una mayor frecuencia a los 3 m/s. Se propone un modelo dinámico de la longitud de rugosidad, que toma valores entre 0.5 y 1, en concordancia con la literatura. Se concluye que el perfil aerodinámico el SG6043, es el más adecuado para las condiciones de interés, entre los que ofrece la literatura; al mismo se le realizan algunas modificaciones para mejorar su respuesta en flujo turbulento.
Proyecto de Investigación (Código: 1341015) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Dirección de proyectos. Escuela de Ingeniería Electromecánica, Escuela de Física, 2021
Keywords: Optimización -- Perfil aerodinámico; Turbinas eólicas; Flujo turbulento; Simulación; Turbulencia; Recursos energéticos; Velocidad -- Viento; Bosques -- Costa Rica; Modelos dinámicos; Optimization -- Aerodynamic profile; Wind turbines; Turbulent flow; Simulation; Turbulence; Energetic resources; Speed -- Wind; Forests -- Costa Rica; Dynamic models; Research Subject Categories::TECHNOLOGY::Engineering physics; Research Subject Categories::TECHNOLOGY::Engineering mechanics::Mechanical and thermal engineering::Mechanical energy engineering