1 COOPERACIÓN VALLADOLID-GUANAJUATO PARA EL DESARROLLO DE UN AEROGENERADOR DE EJE VERTICALMª Teresa Parra Santos Armando Gallegos Muñoz Nicolás Cristóbal Uzárraga Rodríguez José Manuel Riesco Ávila Carmen Victoria Vega Angulo III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

2 Estado de Guanajuato Gto = “Cerros con forma de ranas”“Corazón geográfico de México” Eventos históricos de la Guerra de la Independencia Históricamente fue el “granero” del país por aportar los suministros agrícolas. Destacan la minería y refinerías Actualmente es importante su industria automovilística: Volkswagen, Pirelli, General Motors y Toyota Buenas comunicaciones Renta per capita superior a la media del país => Mínimas tasas de delincuencia Preocupación por la sostenibilidad ambiental => Fijar la sede del futuro Centro Mexicano de Energías Renovables en el Estado de Gto. III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

3 UGto vs UVa UVa UGto Orígenes 1292 Orígenes 1732 Alumnos 24964Campus: PALENCIA SEGOVIA SORIA VALLADOLID UGto Orígenes 1732 Alumnos 33581 Campus Universitarios: CELAYA - SALVATIERRA GUANAJUATO IRAPUATO – SALAMANCA LEÓN EL BAJÍO III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

4 Potencia Instalada por Estados Miembros de la UERef. APPA Asociación de Productores de Energías Renovables (nº18, Enero-Febrero 2005) III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

5 Potencia Instalada por Comunidades AutónomasCastilla y León fue la Comunidad Autónoma que instaló más potencia de origen eólico durante 2004 Ref. APPA Asociación de Productores de Energías Renovables (nº18, Enero-Febrero 2005) III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

6 Clasificación de los aerogeneradoresEje horizontal El eje de rotación es paralelo a la dirección del viento. Históricamente han experimentado mejoras tecnológicas en la actualidad son los más frecuentes Monopala Bipala Tripala Multipala Eje vertical El rodete gira en un eje perpendicular a la dirección del viento y las palas se mueven en la misma dirección del viento Darrieus Rotor H Savonius III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

7 Curvas CaracterísticasCoeficiente de Velocidad: l = TSR = R w / vw Coeficiente del Par: Cm = M / [0.5 r vw2 A R] Coeficiente de potencia: CP = P / [(r/2) vw3 A ] Relación: CP = l Cm Máximo Coeficiente de potencia: (Teoría de Betz) CP,max = 16/27 = 0.593 III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

8 Aerogeneradores de eje VerticalVAWT vertical axis wind turbine Ventajas El generador y el multiplicador se puede situar en el suelo evitando la torre. No necesita un mecanismo de orientación según la dirección del viento. Diseño simple de fácil construcción. Operan con bajas velocidades del viento La baja velocidad de rotación y el bajo rendimiento hace que sea aplicación doméstica en entornos aislados de la red eléctrica. Inconvenientes El par de arranque puede requerir un dispositivo de puesta a régimen (generador, savonius, …) III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

9 Clasificación de las instalaciones eólicasPotencia Producción Micro-eólica 0-1,5 kW hasta 1000 kWh Mini-eólica 1,5-15 kW hasta kWh Medio-eólica kW Hasta kWh III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

10 Experiencias previas en la UGto.Caracterización numérica y experimental de turbinas Savovius Instalación experimental de la UGto. III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

11 Prototipo de un Rotor Darrieus tipo HCuerda c = 5 cm Envergadura 20 cm Radio de giro R = 7,2 cm Perfiles N = 3 Solidez =Nc/2R = 1 Geometría NACA 0012 con torsión -15º ó 30º III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

12 Resolución TransitoriaCampo de presiones en el rotor durante una revolución TSR = 0,92 ( = 90 rad/s ) en la 7ª vueltas plano z=0 III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

13 Comportamiento periódico TSR = 0,75 ( = 73 rad/s)Variación del Coeficiente de potencia durante una vuelta Campo de presiones Posición más desfavorable Posición más favorable III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

14 Patrón de Flujo situación más desfavorable TSR = 0,75 ( = 73 rad/s)Contornos de presiones en el plano z = 0 para la posición más desfavorable esquemas de 1er orden. a) NACA0012, b)NACA0012 con torsión -15º, c) NACA0012 con torsión +30º Distribución de presiones en z = 0 de los perfiles para la posición más desfavorable. Eje de ordenadas Presión (Pa), eje de abcisas posición x (m) III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

15 Patrón de Flujo situación más favorable TSR = 0,75 ( = 73 rad/s)Contornos de presiones en el plano z = 0 para la posición más favorable esquemas de 1er orden. a) NACA0012, b)NACA0012 con torsión -15º, c) NACA0012 con torsión +30º Distribución de presiones en z = 0 de los perfiles para la posición más favorable. Eje de ordenadas Presión (Pa), eje de abcisas posición x (m) III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

16 Curvas CaracterísticasSimilares prestaciones de los perfiles sin torsión y con -15º III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

17 Comportamiento periódico TSR = 0,37 ( = 37 rad/s)Variación del Coeficiente de potencia durante una vuelta Mejora de las prestaciones del NACA0012 con torsión º para bajas TSR III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

18 Comportamiento periódico TSR = 1,64 ( = 160 rad/s)Variación del Coeficiente de potencia durante una vuelta Aún muy lejos del máximo rendimiento de Betz. Trabajo futuro: Influencia de la solidez para ampliar el rango de TSR Ref. S. Tullis, A. Fiedler, K. McLaren and S. Ziada; Medium-solidity vertical axis wind turbine for use in urban environments, Department of Mechanical Engineering, McMaster University, Hamilton, Canada. III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

19 Transferencias Estancias de Movilidad Co-tutela de trabajosJosé Manuel Riesco Ávila Armando Gallego Muñoz Teresa Parra Santos Co-tutela de trabajos Trabajo Fin de Máster: “Investigación en el desarrollo de nuevos modelos de turbinas de viento de eje vertical”. Alumna: Carmen Vega Angulo (Erasmus-Mundus) Codirectores: Armando Gallego Muñoz y Teresa Parra Santos Tesis Doctoral: “Trabajo Fin de Máster: “Investigación en el desarrollo de nuevos modelos de turbinas de viento de eje vertical”. Alumno: Nicolás Cristóbal Uzárraga Rodríguez Trabajos Futuros Elaboración de una Acción Preparatoria para la convocatoria de Proyectos de Cooperación Internacional Artículo en la publicación Energy III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León

20 GRACIAS III Jornadas de Cooperación Universitaria al Desarrollo de Castilla y León