Análisis de los componentes estructurales de un aerogenerador de 3 kW mediante simulación numérica
En el mundo actual es cada vez más evidente la tendencia de cambiar las fuentes de energías tradicionales por otras que sean más limpias, eficientes, y que además estén al alcance del sector rural. Una de estas alternativas energéticas es la energía eólica, para la cual se utilizan máquinas conocida...
| Autor Principal: | Lavayen Farfán, Daniel |
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| Formato: | Tesis de Licenciatura |
| Idioma: | Español |
| Publicado: |
Pontificia Universidad Católica del Perú
2015
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| Materias: | |
| Acceso en línea: |
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/6008 |
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| Sumario: |
En el mundo actual es cada vez más evidente la tendencia de cambiar las fuentes de
energías tradicionales por otras que sean más limpias, eficientes, y que además estén
al alcance del sector rural. Una de estas alternativas energéticas es la energía eólica,
para la cual se utilizan máquinas conocidas como aerogeneradores; los cuales
convierten la energía cinética del viento en energía eléctrica. Dado que la velocidad
del viento aumenta con la altura, se prefiere que los aerogeneradores se ubiquen a
cierta distancia suelo, para lo cual cuentan con estructuras que las posicionan a la
altura ideal. Dichas estructuras son típicamente torres esbeltas y deben soportar el
peso de los equipos, el empuje del viento a lo largo de la estructura, cargas sísmicas,
entre otras; por tal motivo el diseño de estos componentes estructurales debe tener en
cuenta todos los factores de diseño para asegurar el correcto funcionamiento del
aerogenerador.
La presente tesis tiene como objetivo conocer el comportamiento estático y dinámico
de un aerogenerador prototipo de 3kW, como una iniciativa de apoyo al sector rural,
utilizando simulación numérica por el método de elementos finitos (MEF). Para lograr
el objetivo planteado se realizó un estudio previo analítico de los componentes
estructurales para poder obtener valores de esfuerzos, desplazamientos y reacciones
referenciales, así como un estudio vibratorio de la torre para obtener valores de
frecuencias naturales referenciales. Al comparar los valores obtenidos se encontró que
los errores porcentuales entre los distintos métodos estuvieron alrededor de 10%
Posteriormente se realizaron diversos ensayos en modelos cada vez más complejos
hasta llegar a modelos que se asemejaron en gran medida a la estructura del
aerogenerador y que también cumplieron los criterios y resultados analíticos. Luego de
tener un modelo totalmente validado se procedió a cargar el modelo con distintas
combinaciones de carga para evaluar el comportamiento de la estructura bajo diversas
condiciones.
Después de evaluar los diversos resultados obtenidos se determinó que el mayor
problema de la torre se encuentra en la unión entre la torre y cables tensores (factor
de seguridad de 1.14); las cuales en caso de fallar comprometerían toda la estructura
de la torre. Por lo tanto se propusieron modificaciones para evitar un colapso
inmediato en caso alguna de las uniones falle. |
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