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    Tesis

    Desarrollo de álabes para aerogeneradores Savonius, empleando materiales compuestos

    2022



    TesistaSara MONTENEGRO

    Magister en Ciencia y Tecnología de los Materiales - Instituto Sabato - UNSAM - CNEA - Argentina
    Directores

    Dr. Lucio Ponzoni - CNEA - Argentina
    Mg. Nicolás Daverio- CNEA - Argentina

    Lugar de realizaciónCentro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina
    Fecha Defensa28/11/2022
    JuradoDr. Juan José Ortiz - UNC -Argentina
    Dra. María Evangelina DeLas Heras - CNEA - Argentina
    Dr. Augusto Bonelli Toro - CNEA - Argentina
    CódigoITS/TM-223/22

    Título completo

    Desarrollo de álabes para aerogeneradores Savonius,empleando materiales compuestos

    Resumen

    Argentina está comprometida con la implementación del Acuerdo de París y el cumplimiento colectivo del objetivo de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), donde nuestro país no excederá la emisión neta de 359 millones de toneladas de dióxido de carbono equivalente (MtCO2e) en el año 2030, aplicable a todos los sectores de la economía. Para lo cual, en el año 2030, la generación de electricidad proveniente de fuentes renovables se habrá incrementado significativamente y se contará con mayor infraestructura para la generación distribuida. En este contexto, la generación de energía eléctrica a pequeña escala a través de energías renovables cumple un papel importante.

     

    Los aerogeneradores de baja potencia se construyen con diversos materiales. Sin embargo, los materiales compuestos se han convertido en actores centrales principalmente como elemento aligerador de estructuras de los álabes.

     

    El presente trabajo se organizó en torno al desarrollo de un material compuesto mediante la técnica de laminación manual, con la finalidad de fabricar los álabes semicirculares de un aerogenerador Savonius de baja potencia (menor a 1 kW). En este contexto, se determinaron los coeficientes estáticos de torque del aerogenerador mediante simulaciones CFD en Flow Simulation®, y se realizaron simulaciones FEM con materiales en Ansys Composite PrepPost. A su vez, se realizó la selección y cálculo de materiales para la construcción de los álabes, la fabricación de los mismos, el diseño del ensamble para vincular los distintos componentes estructurales del dispositivo, y la caracterización térmica, química y mecánica del laminado y sus materiales constituyentes, incluyendo la observación mediante microscopía óptica y determinación de la viscosidad.

    Complete Title

    Development of Savonius wind turbine blades, using composite materials

    Abstract

    Argentina is committed to the implementation of the Paris Agreement and to the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) collective goal, where our country will not exceed a net equivalent emission of 359 million tons of carbon dioxide equivalent (MtCO2e) in 2030, applicable to all sectors of the economy. By 2030, electricity power generation from renewable sources will have increased significantly and more infrastructure for distributed generation will be in place. In this context, small-scale power generation from renewable energies therefore plays an important role.

     

    Small wind turbines are constructed from a variety of materials. However, composite materials have become central players mainly as a lightening element of blade structures.

     

    This work was organized around the development of a composite material using hand lay-up technique, with the goal of manufacturing the semicircular blades of a low powered (less than 1 kW) Savonius wind turbine. In this context, the static torque coefficients of the wind turbine were determined by CFD simulations in Flow Simulation®, and FEM simulations were performed with materials in Ansys Composite PrepPost. Also the selection and calculation of materials for the construction of the blades, their fabrication, the design of the assembly to link the different structural components of the device, and the thermal, chemical and mechanical characterization of the laminate and its constituent materials were performed, including the observation by optical microscopy and determination of the viscosity.


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