ACTUALIZACION DE TURBINAS

Cuarto Congreso Nacional – Tercer Congreso Iberoamericano
Hidrógeno y Fuentes Sustentables de Energía – HYFUSEN 2011

10-005

DISEÑO DE UNA TURBINA EÓLICA DE BAJA POTENCIA ADECUADA A LA
AGRESIVIDAD DEL CLIMA PATAGÓNICO
Ahrtz G.D.(1) , Fernandez R.D.(1) y Munnemann A. .(1)
(1)

Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco, Ruta Prov. N°1 s/n, Ciudad Universitaria
Km4, (CP 9000),Comodoro Rivadavia, Argentina
gerahrtz@gmail.com

RESUMEN
El presente trabajo describe el diseño de una turbina eólica de aproximadamente 3 KW, destinada a la
generación aislada en poblaciones rurales dispersas, cuya característica principal sea la robustez
mecánica frente a la agresividad del clima patagónico. Frente a ésta premisa, se buscó obtener una
elevada confiabilidad y posibilidadde una rápida reparación, con herramientas de uso común. Como
objetivo adicional se busca fomentar el desarrollo de empresas locales en la fabricación de
aerogeneradores, para lo cual se priorizó la simplicidad de diseño y se eligieron materiales y
componentes accesibles en el mercado local o nacional.
Palabras Claves: Generación eólica, baja potencia, Patagonia, HYFUSEN 2011

1.INTRODUCCIÓN

1.2 Objetivo del proyecto

1.1 Antecedentes

Basados en los antecedentes enumerados, se
pretende diseñar un aerogenerador de baja
potencia, de aproximadamente 3 KW, apto para
funcionar en las condiciones rigurosas descriptas
en 1.1

La existencia de fuertes vientos en la Patagonia
ha motivado desde los primeros asentamientos
colonizadores, intentos de utilización de
máquinaseólicas de pequeña potencia, tanto
inicialmente para bombeo de agua como
posteriormente para generación de energía
eléctrica de pequeña escala, con el objeto de
cubrir necesidades básicas de iluminación y
comunicaciones.
Las experiencias con molinos tipo multipala
americano para la extracción de agua han sido en
general satisfactorios, a pesar de que en muchos
lugares ven reducida su vida útilpor las
exigencias de la región; por otro lado, la mayoría
de los modelos comerciales de generación
eléctrica instalados en las estancias Patagónicas
han tenido una vida útil muy inferior a la
informada por los fabricantes, ya que los mismos
no fueron diseñados para estás condiciones. Los
vientos Patagónicos tienen características muy
agresivas que someten a elevados esfuerzosestructurales a las turbinas. En éste sentido, es
importante considerar no solo las elevadas
velocidades medias de viento observadas, las que
van desde menos de 6 hasta más de 12 m/s en
ciertos lugares, sino también la variabilidad del
viento (rafagosidad) [1, 2].

1.3 Estrategia de diseño global
Con los máximos valores de régimen de viento
observados para la Patagonia Argentina, se
fijarán lascondiciones límite de diseño. Estas
condiciones y las características deseadas se
utilizarán para decidir el tipo de turbina. A
continuación se llevara a cabo el diseño de la
turbina, atendiendo al requerimiento de potencia
y a las características del generador eléctrico que
se prevé utilizar.
2. DESARROLLO TEÓRICO
2.1 Potencia del viento
Una turbina eólica convierte la energía cinética
delviento en energía mecánica disponible en su
eje. Un aerogenerador es una turbina eólica,
conectada a un generador eléctrico que convierte
la energía mecánica en energía eléctrica.
La energía cinética EC presente en un volumen
de fluido de densidad δ y superficie A, que se
mueve a velocidad v, es:

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máquina, considerando al poblador rural como
destinatario de la misma [4] .

Ec = 1 × m × v 2 = 1 × δ ×Vol × v 2 ⇒
2
2

Ec = 1 × δ × A × l × v 2
2

(2.1)

La potencia P involucrada, será entonces dicha
energía divida por el tiempo t :
P =

1
2

× δ × A × l × v2
⇒ P =
t

1
2

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× δ × A × v 3 (2.2)

De toda ésta energía, solo será...