Normas

Metodología de obtención de los coeficientes de sustentación
y arrastre para un rango amplio de números de Reynolds y
ángulos de ataque para aplicaciones en turbinas eólicas
Methods for obtaining lift and drag coefficients for a wide range of Reynolds
numbers and angles of attack for wind turbine applications
Manuel F. Mejía De Alba1*, Luis E. García Fernández2, Mónica A. GutiérrezAlmonacid3
1

M.Sc., I.M, Docente Universidad América. * manuel.mejia@profesores.uamerica.edu.co.
2
M.Sc., I.M, Docente Universidad América.
3
Estudiante Ingeniería Mecánica, Universidad América.

Fecha de recepción del artículo: 25/01/2011: Fecha de aceptación del artículo: 26/01/2011

Resumen
En la investigación en diseño de turbinas
eólicas, comúnmente es necesario analizar sucomportamiento al usar diferentes tipos de perfiles
en sus alabes. De éstos, es necesario conocer sus
coeficientes de sustentación y arrastre; sin embargo,
estos datos no están disponibles para todos los
perfiles con que se desea experimentar.

drag, but this data is not available for all the profiles
wanted to be used to analyze the turbines.
In this paper will be explore an alternative for
thedetermination of these coefficients and is
implemented the methodology for generating
curved profile data.

Keywords

En este artículo se explora una alternativa con
la que se cuenta para la determinación de estos
coeficientes y se implementa la metodología para la
generación de los datos de un perfil curvado.

Wind Turbine, lift coefficient, drag coefficient,
panel method, extension ofangles of attack.

Palabras clave

Introducción

Turbina eólica, coeficientes de sustentación,
coeficientes de arrastre, método de los paneles,
extensión de ángulos de ataque.

El comportamiento de los dispositivos
aerodinámicos, depende principalmente de los
coeficientes de sustentación ( C L ) y arrastre ( C D ),
de las partes que estén en contacto con el fluido.
Las turbinas eólicasson dispositivos aerodinámicos
que extraen energía del viento para transformarla
en energía mecánica o eléctrica.

Abstract
In research of wind turbine design, often is
necessary to analyze the behavior of different types
of aerodynamic profiles on their blades. Of these,
is necessary to know the coefficients of lift and

Las hélices de las turbinas, normalmente están
diseñadas conbase a perfiles aerodinámicos
AVANCES Investigación en Ingeniería 13 (2010)

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estandarizados como los NACA. Para algunos de
estos perfiles es posible encontrar datos completos
de C L y C D , obtenidos a partir de numerosos
ensayos en túneles de viento. Esta experimentación
resulta ser un trabajo largo y tedioso, pero es sin
duda la manera más verídica de obtener datos de
comportamientode perfiles aerodinámicos [1] [2].
La cantidad de datos, debe permitir obtener
los valores en rangos de ángulos de ataque (α)
de -110º a 110º y números de Reynolds (Re)
entre 50.000 y 650.000. Estos valores sólo se
encuentran disponibles para pocos perfiles, más
específicamente perfiles NACA simétricos, como
los: 0012, 0018, 0021, 0025.
La investigación expuesta en este artículo aplicatanto para turbinas eólicas horizontales como
para verticales. En las horizontales se necesitan los
coeficientes, debido a las variaciones de la velocidad
del viento y de la velocidad lineal del rotor a lo largo
de la pala; y en las verticales, dado el movimiento
circunferencial que experimenta el perfil y las
variaciones de la velocidad del viento. Dichas
variaciones afectan el triángulo develocidades y
por lo tanto ocasionan cambios en la velocidad
relativa y en el ángulo de ataque real experimentado
por el perfil.
En el diseño de las turbinas eólicas de eje vertical, con
las que se trabaja en esta investigación, se han usado
tradicionalmente perfiles simétricos, éstos tiene un
comportamiento aceptable con ciertos problemas a
los que se les ha planteado sus respectivas...