DESIGN AND SIMULATION OF AN ONSHORE HORIZONTAL AXIS WIND TURBINE OF SEGMENTED BLADES USING ANSYS

Resumen

En los últimos años, las demandas de fuentes renovables para la

producción de electricidad a nivel mundial se han 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 consecuencia, el tamaño de las palas que componen el rotor.

Sin embargo, 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: el 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 estructural 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 demuestran un diseño de pala segmentada que es mejor

en cuanto a comportamiento estructural en comparación con la pala

convencional