Diseño y simulación de un aerogenerador de eje horizontal onshore de palas segmentadas utilizando ANSYS

Resumen

En los últimos años, la demanda de fuentes renovables paracla producción de electricidad a nivel mundial se ha intensificado. En particular, la capacidad instalada de producción eléctrica por parte de aerogeneradores se ha duplicado en los últimos 10 años, y se proyecta que el 48 % de la electricidad mundial se generará a través de fuentes renovables. Por lo anterior, el tamaño de los aerogeneradores ha crecido para satisfacer esta necesidad; para que estas turbinas generen más electricidad, es necesario que sus rotores capten una mayor cantidad de energía cinética del viento. Esto se logra aumentando el tamaño de los rotores y, en conse cuencia, el tamaño de las palas que componen el rotor. Sin em bargo, este aumento en el tamaño de las palas crea un problema logístico en cuanto a su transporte hasta el lugar de instalación del aerogenerador. Existe una solución a este problema: consiste en segmentar las palas, transportar los segmentos por separado y unir la pala mediante... en el lugar de instalación. El procedimiento anterior tiene un problema, todo el conocimiento científico está reservado porque ha sido desarrollado por empresas privadas. El presente trabajo consiste en diseñar un acoplamiento permanente para unir una pala segmentada de 60 m, lo que permitirá a la pala segmentada tener un comportamiento estructural similar o mejor que el de una pala convencional. Se realizaron simulaciones y análisis estructurales a una pala convencional con un peso de 22 toneladas y 60 m de longitud. Además, se realizó un DOE para optimizar las dimensiones del conector. Los resultados de los análisis estructurales mostraron una primera frecuencia natural de 0,658 Hz, una deflexión en la punta de 5 m y una deformación máxima de 2,974 με. Por otro lado, los resultados del comportamiento es tructural de la pala segmentada mostraron la misma frecuencia natural que la convencional, una menor deflexión en la punta de 2,8 m y una deformación de 3,529 με. Estos resultados demues tran un diseño de pala segmentada que es mejor en cuanto a com portamiento estructural en comparación con la pala convencional.