Modelado matemático y simulación del comportamiento de una turbina hidrocinética tipo darrieus; consideraciones de diseño

  • Humberto Alejandro Rolón Ortiz Universidad Francisco de Paula Santander
  • Carlos Acevedo Peñaloza Universidad Francisco de Paula Santander
  • Yesenia Villamizar González Universidad Francisco de Paula Santander

Resumen

Este trabajo desarrollo el modelamiento y simulación de un rotor Darrieus para conversión de energía hidrocinética. Para hacerlo, se calculó el porcentaje de energía convertida a partir del modelo de doble disco y múltiples tubos de corriente (DMST). En primer lugar se debió estudiar el perfil aerodinámico de manera individual; para hacerlo, era necesario obtener las curvas de sustentación y arrastre para posteriormente extrapolarlas a partir del método de extrapolación de Montgomery para lo cual se desarrolló un programa en MATLAB. Teniendo los datos extrapolados se procedió a realizar un programa que ejecutara el modelo matemático para obtener la curva Cp Vs TSR, que es la curva característica de los rotores Darrieus, dicho programa se realizó en MATLAB. Como método de validación de los datos del modelo matemático se optó por hacer una simulación CFD en Ansys fluent, se comparó con los trabajos analíticos y experimentales de la bibliografía y finalmente se produjo un prototipo a escala del rodete.

Palabras Clave: CFD,Hidrocinética,Modelo matemático,Simulación

Referencias

I. Paraschivoiu, “Wind turbine design with emphasis on darrieus concept” [Diseño de turbina eólica con énfasis en concepto darrieus], P. Polytechnique, Ed., Montréal: 4, 2009.

R. E. Sheldahl y P. C. Klimas, “Aerodynamic characteristics of seven symmetrical airfoil sections through 180-degree angle of attack for use in aerodynamic analysis of vertical axis wind turbines”, México: Board, 1981.

M. S. K. &. K. S. Shiono, “An Experimental Study of the Characteristics of a Darrieus Turbine for Tidal Power Generation [Un estudio experimental de las características de una turbina Darrieus para marea generacion de energia]”, Electrical Engineering in Japan, vol. 132, no. 3, pp. 38-47, 15 Junio 2000.

A. Malipeddi and D. Chatterjee, “Influence of duct geometry on the performance of Darrieus hydroturbine” [Influencia de la geometría de los conductos en el rendimiento de la hidroturbina Darrieus], India: Board, 2012.

M. J. Khan, M. T. Iqbal y J. E. Quaicoe, “Design Considerations of a Straight Bladed Darrieus Rotor for River Current Turbines [Consideraciones de diseño de un rotor Darrieus de hoja recta para turbinas de corriente del río]” IEEE International Symposium on Industrial Electronics, 2006.

H. Rolón O y Y. Villamizar G, “Modelamiento y simulación del comportamiento de rodete tres”, Cúcuta, Colombia, 2017.

E. Rúa, A. Barrera y N. M. Moreno, “Aprendizaje interactivo de termodinámica de fluidos apoyado en las tecnologías de la información y comunicación”, Respuestas, vol. 19, no. 2, pp. 41-50, 2014.

M. Vergel-Ortega, J.J. Martínez-Lozano y E. Ibargüen-Mondragón, “Modelos estimados de análisis de supervivencia para el tiempo de permanencia de los estudiantes de la Universidad Francisco de Paula Santander”, Respuestas, vol. 21, no. 2, pp. 24-36, 2016.

T.J. Celso Range, “Desempeño aerodinámico de turbinas eólicas de eje vertical en función de temperatura de superficie de álabe”. Santiago de Chile, 2012.

Confluence.cornell.edu, “FLUENT Learning Modules -SimCafe - Dashboard,” Universidad Cornell, [En línea]. Available: https://confluence.cornell.edu/display/SIMULATION/-FLUENT+Learning+Modules. Accedido en: 13 Mayo 2017].

J.G. Chacón-Rangel, A.S. Flórez-Fuentes y J.E. Rodríguez-Fernández, “La inteligencia artificial y sus contribuciones a la física médica y la bioingeniería”, Mundo Fesc, vol. 5, no. 9, pp. 60-63, 2015.

C.A. Hernández-Suárez, L.A. Jaimes-Contreras y R.F. Chaves-Escobar, “Modelos de aplicación de ecuaciones diferenciales de primer orden con geogebra: actividades para resolver problemas de mezclas”, Mundo Fesc, no. 11, pp.7-15, 2016.

S. Lain and C. Osorio, "simlation and evaluation of a straight bladed Darrieus type cross flow marine turbine [Simulación y evaluación de una turbina marina de flujo cruzado tipo Darrieus de pala recta]," Journal of scientific & insdustrial Research, vol. 69, pp. 906-912, 2010.

J. Pabón-Gómez, “Las TICs y la lúdica como herramientas facilitadoras en el aprendizaje de la matemática”, Eco Matemático, vol. 5, no. 1, pp. 37-48, 2014.

R.V Hernández, L.F. Mariño y J.O. Cañas, Aprendizaje y formación por competencias del pensamiento numérico, Eco Matemático, vol. 6, no. 1, pp. 22-33, 2015.

J. Martínez-Lozano, H. Gallardo-Pérez y M. Vergel-Ortega, “Inteligencias múltiples y estilos de aprendizaje, su relación con el rendimiento académico de estudiantes en estadística”, Eco Matemático, vol. 5, no. 1, pp.74-86, 2014.

C. Hernández-Suárez, P. Ramírez-Leal y G. Rincón-Álvarez, “Pensamiento matemático en estudiantes universitarios”, Eco Matemático, vol. 4, no. 1, pp. 4-10, 2013.

Cómo citar
Rolón Ortiz, H. A., Acevedo Peñaloza, C., & Villamizar González, Y. (2018). Modelado matemático y simulación del comportamiento de una turbina hidrocinética tipo darrieus; consideraciones de diseño. Respuestas, 23(S1), 14-18. https://doi.org/10.22463/0122820X.1492

Descargas

La descarga de datos todavía no está disponible.
Publicado
2018-07-01
Sección
Artículos de Investigación