Introducción Aerogeneradores Verticales

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

TÍTULO

Aerogeneradores verticales para producción de energía eléctrica AUTORES Chancafe Llontop, Christian Mauricio (orcid.org/0000-0003-1330-4137) Delgado Herrera Wilder Guillermo (orcid.org/0000-0002-7655-3934) Escurra Mogollón, Pedro David (orcid.org/0000-0001-5593-2452) Flores Peña, Arnold Franklin (orcid.org/0000-0002-3525-8031) Montenegro Samamé, Josué Janpol (orcid.org/0000-0002-8395-7793) Torres Saldaña, Joaquín Santiago (orcid.org/0000-0003-3200-3006)

Valencia (2015) menciona en el presente siglo, nos enfrentaremos a un grave problema por la creciente demanda de energía, la escasez de combustibles fósiles, su alto valor y los desafíos del medio ambiente provocados por los gases de efecto invernadero.

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Objetivos Objetivo general

Objetivos específicos  Determinar las tipologías de aerogeneradores de eje vertical.

Estudiar los beneficios de la  Describir las ventajas y desventajas de los aerogeneradores verticales en comparación con los aerogeneradores horizontales. implementación de aerogeneradores verticales para la producción de energía  Estudiar las aplicaciones realizadas a los aerogeneradores eléctrica. verticales en las viviendas rurales.  Analizar las nuevas tecnologías eólicas de aerogeneradores oscilantes.

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Antecedentes Autor (es) y fecha (Apellidos y año)

Título de investigación y tipo

Morales (2017)

Tecnologías de energía renovable: una recomendación para el sector comercial colombiano. (Tesis para obtener grado de magister)

Mucha (2021)

Diseño del álabe para incrementar la potencia eléctrica del aerogenerador tipo espiral. 2021. (Tesis de titulación)

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Aporte teórico

A nivel internacional, se ha avanzado en la ejecución e incorporación de tecnologías renovables en el sector terciario debido a 2 su valor en el sistema económico local. la energía eólica es un bien exuberante en contraposición con otros recursos renovables; ya que, a comparación de la energía solar, su uso no puede ser forzado por el ambiente y el período.

¿Dónde se encuentra publicado?

Repositorio Universidad Nacional de Colombia

Repositorio Universidad Nacional del centro del Perú

Antecedentes Autor (es) y fecha (Apellidos y año)

Algarín y Álvarez (2018)

Hernández (2016)

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Título de investigación y tipo Un panorama de las energías renovables en el Mundo, Latinoamérica y Colombia (Ariculo)

Diseño de un aerogenerador vertical modelo darrieus para ensayos en el túnel de viento del laboratorio de energía de la PUCP (Tesis de titulación)

Aporte teórico

¿Dónde se encuentra publicado?

La producción de energía mediante el sistema eólico ha llevado a 15 grandes países a posicionarse como los que más producen electricidad destacándose China, EEUU, Alemania e India.

Revista Espacios

El mayor potencial eólico se halla en la Repositorio costa, debido al fuerte dominio del Alto Pontificia Pacífico y la Cordillera Andina que Universidad Católica producen vientos del suroeste en todo el del Perú territorio costero

Justificación

Este ensayo tiene la intención de influenciar a las personas en la adquisición y el conocimiento de las energías limpias.

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En el aspecto económico tiene muchas bondades referentes al ahorro debido a sus características y su acoplamiento a los distintos sectores poblacionales.

Este es muy funcional para abastecimiento eléctrico domiciliario

En su puesta en práctica tiene muchos buenos resultados en tanto a su funcionamiento y desempeño.

Determinar las tipologías de aerogeneradores de eje vertical

 Molina (2016) menciona que los aerogeneradores verticales no requieren de mecanismos de orientación puesto que el generador eléctrico está colocado en el suelo  También hace la mención referente a su energía y resalta algunos inconvenientes como la necesidad de estar motorizado para arrancar.

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Determinar las tipologías de aerogeneradores de eje vertical Savonius

Darrieus

TIPOS DE AEROGENERADORES VERTICALES

Hurtado (2018) nos comenta que los tipos de aerogeneradores existentes son

Giromill Windside

WM

Lenz II INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

Inventado por Sigurd J. Savonius en el año 1992.

Funciona a velocidades de viento muy menores (1.5 m/s).

SAVONIUS Posee muchas bondades para su arranque automático y autorregulación.

Sus aplicaciones son la generación de electricidad independiente y en el bombeo del agua.

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Inventado por Georges Darrieus en el año 1931 y luego fue desarrollado por el Laboratorio Sandia en la década de 1970. .

DARRIEUS

Tienen propiedades similares a un eje horizontal.

Permite velocidades más altas que el rotor Savonius, pero no logra las de un rotor de eje horizontal

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Fue patentado por Darrieus .

GIROMILL

Están diseñados por palas verticales fijadas a la coordenada mediante brazos horizontales.

A diferencia del Darrieus original, este puede empezar a girar por sí solo.

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Molino equipado con brazos giratorios alrededor de una coordenada de rotación. .

WM

Las palas abatibles ofrecen máxima oposición al aire cuando están en la zona de avance en rotación.

Por su parte, ofrecen prácticamente resistencia inexistente contra el aire cuando están en el sector de retroceso del generador.

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Prototipo concebido por la empresa finlandesa Windside. .

WINDSIDE

Posee la singularidad de generar energía con velocidades de viento de 1,5 m/s y soportar una rapidez de hasta 60 m/s.

Se acerca a los niveles de eficiencia de los aerogeneradores de eje horizontal.

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Funciona con una unión de resistencia y levantamiento debido al viento para producir energía .

LENZ II

Posee bondades en su arranque y en su eficiencia.

Es ideal para situarlo en áreas donde el viento sea bajo.

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Ventajas y desventajas de aerogeneradores verticales en comparación con los horizontales.

VENTAJAS

 Parra (2020) refiere ventajas en su dimensionamiento y equipamiento mucho más simple, también en su instalación y facilidad en su mantenimiento.  Fernández (2018) no tiene la necesidad de usar sistemas de orientación puesto que soy omnidireccionales.

DESVENTAJAS

 Chimal y Palomares (2019) nos detallan que los aerogeneradores verticales poseen deficiencias en el control de la energía saliente.  Salas (2017) menciona su coeficiente de potencia sigue siendo menor que los aerogeneradores de eje horizontal, incluso necesitan de un método de arranque para su ejecución

AEROGENERADORES VERTICALES

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Aplicaciones de aerogeneradores verticales en viviendas rurales. 

Arratia, et al (2017), realizó una comparación entre tecnologías eólicas en una vivienda rural ubicada en la zona de la Patagonia – Argentina, la velocidad del viento (m/s) se midió a una altura de 10 metros, lo que arrojó durante ese año un promedio de 8.85 m/s, con lo que se logra satisfacer el abastecimiento a la casa antes dicha.

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Aplicaciones de aerogeneradores verticales en viviendas rurales.

Potencia de salida = 1500W Voltaje de salida en corriente directa = 48V Voltaje em corriente alterna = 110V

CARACTERÍSTICAS

Rapidez del aire para arranque = 1.5 m/s

CUALIDADES AEOLOS V –1KW

Soporte de intensidad de viento = 50 m/s

Peso de la turbina = 28 kg INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

Aplicaciones de aerogeneradores verticales en viviendas rurales.

COMPARATIVA DE EFICIENCIA ENTRE AEROGENERADORES Velocidad de viento Altas (V Bajas (V ≤ ≥3 m/s) 3m/s) Factor de ponderación

Potencia generada

Eficiencia

Facilidad de fabricación y mantenimiento

Costo

Rango 1

0.1

0.3

0.2

0.2

0.1

0.1

3

7

4

5

7

4

DARRIEUS

5.3 0.3 1

2.1 9

0.8 3

1.0 3

0.7 8

0.4 7

SAVONIUS TURBINAS DE EJE VERTICAL

5.5

0.1 2

2.7 8

0.6 3

0.6 5

0.8 7

0.7 4

WINDSIDE

5.3 0.2

2.4

0.6

1.0

0.7

0.7

3

7

4

5

6

6

GIROMILL

5.4

0.3 INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

2.1

0.8

1.0

0.6

0.6

Analizar las nuevas tecnologías eólicas de aerogeneradores oscilantes.

AEROGENERADOR OSCILANTE Elementos Esta es una idea planteada por los miembros de la empresa Vortex Bladeless, la cual se puso en marcha en el año 2015.

ELEMENTOS Y FUNCIONAMIENTO Funcionamiento INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

La estructura está conformada por un soporte en el que se encuentra tanto el anclaje como la salida de potencia y por un mástil el cual es el que oscila, donde se encuentran la tapa, el rectificador, del alternador y sintonizado.

su principio de funcionamiento radica en la resonancia aerostática, en resumidas cuentas, un cilindro que oscila en el rango de la velocidad del viento que se tiene

Analizar las nuevas tecnologías eólicas de aerogeneradores oscilantes.

Bajo mantenimiento Inofensivo para la fauna Engranajes y frenos Necesidad de lubricación

Funcionamiento autónomo Ligereza Respuesta rápida a cambios de viento

Tecnología convencional INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

Tecnología Vortex Bladeless

Conclusiones  Los tipos de aerogeneradores de eje vertical tienen muchas características particulares que los diferencian entre sí. A pesar de que los tipos más comerciales existentes en la actualidad son los Darrieus y Savonius, debemos tener en cuenta que hay tipologías que poseen más eficiencia o capacidad para trabajar con cierto tipo de velocidades.  Los aerogeneradores verticales en comparación con los de eje horizontal presentan ciertas ventajas como su dimensionamiento, su factibilidad en su instalación, su espacio de mantenimiento correspondiente y su omnidireccionalidad, sin embargo, también denotan algunas desventajas como su nulo arranque automático y su menor eficiencia, en la cual el que más se acerca a índices horizontales es la turbina Windside.

 Los aerogeneradores verticales tienen gran utilidad dentro del campo rural, especialmente el de tipo Giromill puesto que ha tenido un gran desempeño al ser utilizado en una vivienda de la Patagonia – Argentina, lo cual, es un indicador de la buena referencia que ilustra su funcionalidad para el desarrollo de la vida en campo.  La optimización en sistemas de generación eólica es cada vez más tangible, puesto que se desarrollan avances teóricos como los aerogeneradores oscilantes dados por la empresa Vortex Bladeless ubicada en España, la cual nos manifiesta una forma de generación eléctrica más eficiente que los antecesores verticales y horizontales, incluyendo esta un sin número de ventajas como su reducido espacio y su casi nulo mantenimiento.

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UCV UNIVERSIDAD CÉSAR VALLEJO CAMPUS CHICLAYO – TRUJILLO DOCENTE: ING. PANTA CARRANZA, DANTE OMAR