Energia Eolica

     

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA  SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN 
UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LÓPEZ MATEOS 
 

     

CÁLCULO Y DISEÑO DE LA   PALA (EHECAMANI) DE UN AEROGENERADOR 
     

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I

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PARA OBTENER EL GRADO DE 

 M A E S T R O   E N   C I E N C I A S
C O N   E S P E C I A L I D A D  E N     I N G E N I E R I A   M E C Á N I C A  

PRESENTA:  Ing. Rafael Medina Noguerón 
DIRECTORES DE TESIS    Dr. Fermín A. Viniegra Heberlein    Dr. Carlos Rodríguez Román   

 
 

MEXICO D.F  

 

 

 

 

 

 

ENERO 2011 

 

II   

 

III   

Resumen 

Resumen El presente trabajo contiene el diseño del rotor de un aerogenerador de tres palas de ejehorizontal con un diámetro de cuatro metros. Para esto se aplica el Modelo combinado (Strip Theory) el cual no es otra cosa que la aplicación de los dos métodos para el cálculo de hélices de aeronaves. Uno de estos métodos es el llamado Modelo de Rankine-Froude y el otro es Modelo del elemento de pala. Además de la presentación de los resultados teóricos se realiza una simulación numérica utilizandosoftware de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional) para la obtención de las fuerzas aerodinámica para diferentes configuraciones del rotor. Palabras Clave – Pala, Aerogenerador, Potencia, Modelo Combinado

IV   

Abstract 

Abstract The following work contains the design of a Horizontal axis wind turbine 3-blade rotor with a diameter of 4 m. It was through the use of the Strip Theory, whichis no more than the application of two methods to estimate aircraft propellers. One of these methods is called Rankine-Froude and the other is the Blade element model. Besides the presentation of theoretical results, a numeric simulation is done using CFD software to obtain the aerodynamic forces for different rotor configurations. Keywords –– Blade, Wind Turbine, Power, Strip Theory

V   Dedicatoria 

Dedicatoria

A mi país, a mi alma mater.

“¿Queni tonyazque? ¿Queni quichihuaz no yollotzin? Zan tonye tilihu cuicame Zan tonye tilihu xochime”

Nezahualcoyotl

VI   

Agradecimientos 

Agradecimientos

A mis Padres Mario Medina Robles e Irene Noguerón De La Peña por su gran apoyo incondicional.

A mi hermano Félix por su compañía y apoyo.

A mi amor Heidi por sucompañía, por su apoyo y paciencia.

Al Dr. Fermín A. Viniegra Heberlein por sus pláticas tan agradables por los momentos de reflexión que causo, por las discusiones para llevar a buen término este trabajo, por todos los conocimientos que me trasmitido, por renovar mis inquietudes científicas y por su paciencia.

Al Dr. Carlos Rodríguez Román por todas las discusiones tan interesantes sobreel trabajo, por sus aportaciones en mi entendimiento de la Aerodinámica, por enseñarme que mis límites no son los que yo creía, por estimular mis inquietudes científicas y por las diferentes conversaciones que tuvimos.

A Jorge Jinés por sus valiosas aportaciones en este trabajo.

A Gustavo Samudio y Alejandro Cicerón por su apoyo en la resolución numérica de este trabajo y por sus consejos.Al M. en C. José Luis Bravo León, Jefe de Academia de Electrónica de la E.S.I.M.E. Zacatenco: por su aportación para la asignación del nombre de las palas.

A mis compañeros del posgrado.

VII   

Introducción 

Introducción En estos días en que es tan importante el desarrollo de tecnologías para la producción de energía, las cuales ofrezcan alternativas viables, entra con mucho auge lageneración de energía eléctrica a partir del uso de la energía cinética contenida en el aire. Las ventajas de producir energía eólica son muchas, algunas de las cuales pueden ser: que es un tipo de energía renovable, que la producción de la energía es limpia, que retrasa el agotamiento de los combustibles fósiles, que puede instalarse en lugares no aptos para otros fines (desiertos, costas,...