Diseño y construcción del rotor de una turbina eólica tipo Savonius

Abstract

El objetivo de este trabajo es diseñar un prototipo de turbina eólica de baja potencia tipo Savonius para uso urbano y optimizar las condiciones de fabricación. Se busca obtener el prototipo de una de las aspas del molino, para poder continuar con la obtención del molino completo en proyectos posteriores. Para ello se buscará alcanzar los siguientes objetivos específicos: ● Evaluar las alternativas actualmente disponibles para la generación eólica de baja potencia para uso urbano. ● Realizar el diseño geométrico y el cálculo de la potencia estimada para un generador tipo Savonius. ● Optimizar el número de aspas y las dimensiones características del rotor. ● Fabricar los moldes para su manufactura empleando la técnica de infusión por vacío con membrana reutilizable. ● Obtener las aspas empleando materiales compuestos de alto desempeño. Para lograr el cumplimiento de estos objetivos se realizó en primer lugar un análisis del funcionamiento de los molinos de eje vertical tipo Savonius junto con los parámetros geométricos que afectan el mismo. Una vez determinados, se estableció el diseño de turbina a seguir y las dimensiones características. El siguiente paso fue el procesamiento de las aspas a través de la técnica de infusión por vacío. Para contrarrestar el defecto de la cantidad de desechos poliméricos generados por el proceso, en este trabajó se planteó el uso de una membrana reutilizable como contramolde flexible. Esto trae como beneficio adicional una notable reducción en los tiempos de preparación del método. La etapa de fabricación comenzó con el diseño y construcción del molde al emplear. Este se fabricó haciendo uso de un centro de mecanizado CNC. Fabricado y acondicionado para el proceso se continuó con la confección de la membrana reutilizable y la determinación de los sistemas de resina que se utilizarían en la infusión. Se propusieron entonces distintas alternativas de resinas y se realizó la caracterización correspondiente para determinar las propiedades y viabilidad para el método. Finalmente se procedió a la infusión de las piezas. Obtenida un aspa se analizaron las fallas del proceso y puntos a mejorar para la siguiente hasta obtener una pieza con las condiciones deseadas. Adicionalmente se infusionó una placa de prueba para evaluar el curado de uno de los sistemas de resina y las propiedades mecánicas del material resultante. Para ello se realizó un ensayo de flexión en tres puntos para determinar el módulo de rigidez y la tensión de rotura. También se caracterizó la preforma empleada mediante la determinación de la permeabilidad, siendo ésta la propiedad que determina la facilidad con la que el refuerzo puede ser impregnado con la resina líquida y por lo tanto afecta tanto a los tiempos de procesamiento como a la calidad de la pieza obtenida. Mail del autor Matías Perez Posse <matias.perezposse@gmail.com>