aerogenerador

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
INGENIERÍA MECÁNICA

RECURSOS ENERGÉTICOS NO CONVENCIONALES
TEMA: "DISEÑO DE AEROGENERADOR Y AEROBOMBA"

Nombres:
Milton Martínez

DÉCIMO “A”
Ambato – Junio del 2014

INTRODUCCIÓN
Marco teórico

La energía eólica es la energía producida por el viento. La tierra recibe gran cantidad de energía solar, unporcentaje entre el 1% y el 2% se convierte en energía eólica. El viento es aire en movimiento, adquiere ese movimiento gracias a la diferencia de temperaturas existentes en la superficie de la Tierra. Los desequilibrios de temperatura generan variaciones de presión, el aire se mueve de las zonas de alta presión a las de baja presión, así se generan las corrientes de aire.

El contenido energéticodel viento es lo que nos interesa, el cual depende de la densidad del aire y de su velocidad. Como en cualquier gas, la densidad varía con la temperatura y la presión, y ésta a su vez con la altura sobre el nivel del mar. Un aerogenerador debe ser capaz de convertir la energía eólica en energía eléctrica. El proceso de la conversión de la energía es un principio físico, donde la estructura de lamáquina depende de la función a desempeñar.

Las máquinas eléctricas son elementos convertidores de la energía, una turbina eólica es una máquina que utiliza la fuerza del viento para hacer girar un rotor; por lo tanto, las aspas convierten la energía cinética del viento en energía mecánica y en el caso del aerogenerador se aprovecha esa energía para hacer girar el motor y así producir energíaeléctrica.

Esquemáticamente, el proceso se puede representar de la siguiente forma:

Fig. 1 Representación esquemática de proceso de energía eólica

2. DISEÑO
Diseño del aerogenerador de 5kw de potencia instalada
Parámetros
Nomenclatura
Valores
Potencia nominal
Pa
5 KW
Velocidad media(20m)
Vm
4.85 m/s
Coeficiente de potencia
Cp
0,4
Densidad de aire
ρ
0,68kg/m3
Rendimientoaerodinámico
ηa
40%
Rendimiento de maquina
ηm
80%
Campo abierto
Zo
0,03
Velocidad angular
n
40 (rpm)
Tabla 1 Parámetros de Diseño
Proyección de viento a 50 m
V (d2) = V (d2) *
V (50) = (4.85 m/s) *
V (50) = 5.53 m/s
Cálculo de Radio de Pala
Pa= ηm* Cp* *A* ρ
A=
Pa= ηm* Cp* ** ρ
d =
d =
d = 18.60 m
r = d/2
r = 18.60m/2
r = 9.30 m

Área de Barrido del Rotor
A=
A=A= 271.74

Fig. 2 Representación esquemática de área de barrido
Potencia Disponible
Pd= A *ρ
Pd= *(271.74m2)
Pd=
Velocidad Específica
λ =
λ =
λ = 7.04≃ 7

Tabla 2 Máquinas de viento de eje horizontal
Se debe utilizar un generador eólico grande con un tipo de pala de perfil alabeado y un coeficiente e arrastre y de sustentación de 20-100, TSR de diseño= 8 (valor medio)
Factorde Actividad (FA)

El factor de actividad indica la capacidad estructural de un rotor para generar energía.


Factor de actividad
Resultando un Factor de rendimiento, FA = 40


2.1.7 SELECCIÓN DE NÚMERO DE PALAS
TSR
1
2
3
4
5 a 8
8 a 15
Numero de palas
6 a 20
4 a 12
3 a 8
3 a 5
2 a 4
1 a 2
Tabla 3 Numero de Palas en Función de Velocidad Específica
Como resultado nos daun aerogenerador de 2 a 4 palas
Par o Momento en el Eje del Rotor (M)
M=

M=
M=
M = 19.89 Nm
Coeficiente de par (Cm)
Cm =
Cm =
Cm = 0,0568
Tamaño de las palas y coeficiente de solidez
Cuando una máquina eólica dispone de un número determinado de palas Z

Coeficiente de solidez
Con un coeficiente de solidez = 0,09
La mejor opción de acuerdo a la grafica del coeficiente desolidez resulta un aerogenerador bipala

Cálculo del área de cada pala

La superficie total de las palas es = x A barrido

La superficie total de las palas es: 0,09 x 271.74 = 24.46 m2

La superficie S de cada pala es: 24.46 /2 = 12.23 m2

Las máquinas con un coeficiente de solidez grande son más lentas

Con esto ya podemos calcula L la cuerda de la pala

=
=

=

=

=...