Desarrollo de álabes en aerogeneradores de eje horizontal de baja potencia, empleando materiales compuestos
2022
| Tesista | Julieta GANIELE Ing. Ambiental - Universidad Nacional Tres de Febrero Magister en Ciencia y Tecnología de los Materiales - Instituto Sabato - UNSAM - CNEA - Argentina |
| Directores | Dr. Lucio Ponzoni . CNEA - Argentina |
| Lugar de realización | Laboratorio de Perfil Alar, Gerencia Materiales del Centro Atómico Constituyentes. |
| Fecha Defensa | 12/12/2022 |
| Jurado | Dr. Ignacio Mieza. UNSAM, CNEA, UNTREF - Argentina |
| Código | ITS/TM-227/22 |
Título completo
Desarrollo de álabes en aerogeneradores de eje horizontal de baja potencia, empleando materiales compuestos
Resumen
La energía eólica es una fuente de energía renovable, no contaminante, es inagotable, y reduce el uso de combustibles fósiles, origen de las emisiones de efecto invernadero que causan el calentamiento global. Generalmente está asociada con numerosos y grandes aerogeneradores que se encuentran formando parques eólicos. Sin embargo, actualmente la energía eólica de pequeña y mediana escala ofrece una alternativa frente a los aerogeneradores de gran potencia, desarrollando un papel importante para suplir consumos a nivel local.
En este contexto, el objetivo de este trabajo ha sido establecer una sistemática acerca del diseño y construcción de un álabe de material compuesto para un aerogenerador de eje horizontal de baja potencia. Para ello se seleccionó un perfil aerodinámico, se diseñó el álabe y optimizó su geometría, se evaluó el desempeño del rotor y del aerogenerador establecido por el álabe mediante el uso de la teoría BEM y una primera aproximación al análisis estructural.
A su vez, se ha realizado la fabricación del álabe con materiales compuestos (GFRP), utilizando técnicas de impresión 3D para la obtención del contramolde y laminación manual con compactación por vacío para la obtención del molde y el álabe, y se caracterizó mecánica y térmicamente el laminado empleado para la fabricación.
Complete Title
Development of Horizontal-Axis Wind Turbine Blade Manufacture with Composite Materials
Abstract
Wind energy is a renewable, non-polluting source of energy, it is inexhaustible, and it reduces the use of fossil fuels, the source of greenhouse gas emissions that cause global warming. It is generally associated with numerous large wind turbines that are forming wind farms. However, small- and medium-scale wind power currently offers an alternative to high-power wind turbines, playing an important role in supplying consumption at the local level.
In this context, the objective of this work was to establish a system for the design and construction of a composite material blade for a low-power horizontal-axis wind turbine. To develop this work, an aerodynamic profile was selected, the blade was designed and its geometry was optimized, the performance of the rotor and wind turbine established by the blade was evaluated using BEM theory and the first approach to structural analysis was made.
At the same time, the manufacture of the blade with composite materials (GFRP) has been carried out, using 3D printing techniques to obtain the counter-mold and manual lamination with vacuum compaction to obtain the mold and the blade. Finally, different experimental techniques were applied to characterize the laminate used to manufacture the blade.
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