Propuesta de material compuesto para mejorar la eficiencia de las palas de los generadores eólicos en Cuba
DOI:
https://doi.org/10.62580/ipsc.2024.9.162Palabras clave:
eficiencia energética, energía eólica, materiales compuestos, simulación, turbinasResumen
- El presente trabajo se centra en mejorar la eficiencia de las turbinas eólicas en Cuba mediante el desarrollo y la fabricación de materiales compuestos. Se utilizó una configuración de lámina de refuerzo de fibra de vidrio [0°/90°/0°/90°]S para las palas de las turbinas. Se llevaron a cabo investigaciones exhaustivas sobre el diseño aerodinámico, la selección de materiales y la simulación estructural para optimizar el rendimiento de las turbinas. Se emplearon técnicas avanzadas, como la simulación computacional con ANSYS y eLamX2, para predecir el comportamiento de los materiales compuestos bajo diversas condiciones operativas. Estas técnicas permitieron una comprensión más profunda de cómo estos materiales reaccionarían en diferentes escenarios, lo que a su vez permitió mejoras en el diseño y la fabricación. La investigación se basó en la necesidad de Cuba de diversificar su matriz energética y reducir su dependencia de los combustibles importados. Además, se reconoció la necesidad de aprovechar el potencial eólico de Cuba, que hasta ahora ha sido en gran medida subutilizado. Se demostró que la fabricación de palas utilizando un método mixto de infusión y compresión al vacío es efectiva, lo que resulta en palas eólicas más eficientes y duraderas. Este avance tiene el potencial de mejorar significativamente la eficiencia de las turbinas eólicas en Cuba. El trabajo contribuye de manera significativa a la transición energética de Cuba hacia fuentes más sostenibles y eficientes. Proporciona una base sólida para futuras investigaciones en el campo de la energía eólica y la ingeniería de materiales.
Descargas
Referencias
Abdellaoui, H., Raji, M., Bouhfid, R., & Qaiss, A. el kacem. (2019). 2. Investigation of the deformation behavior of epoxy-based composite materials. En M. Jawaid, M. Thariq, & N. Saba (Eds.), Failure Analysis in Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites (pp. 29-49). Woodhead Publishing. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102293-1.00002-4
Alex. (2023, febrero 14). Global Wind Report 2023. Global Wind Energy Council. https://gwec.net/globalwindreport2023/
Amenabar, I., Mendikute, A., López-Arraiza, A., Lizaranzu, M., & Aurrekoetxea, J. (2011). Comparison and analysis of non-destructive testing techniques suitable for delamination inspection in wind turbine blades. Composites Part B: Engineering, 42(5), 1298-1305. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2011.01.025
ASTM D3039: Ensayo de tracción composites. (s. f.). ASTM D3039: Ensayo de tracción composites. Recuperado 4 de abril de 2024, de https://www.zwickroell.com/es/sectores/composites/astm-d3039-ensayo-de-traccion-en-composites/
Banakar, P., Shivananda, H. K., & Niranjan, H. B. (2012). Influence of fiber orientation and thickness on tensile properties of laminated polymer composites. International Journal of Pure and Applied Sciences and Technology, 9(1), 61. https://openurl.ebsco.com/EPDB%3Agcd%3A12%3A1367468/detailv2?sid=ebsco%3Aplink%3Ascholar&id=ebsco%3Agcd%3A85687791&crl=c
Damiola, L., Decuyper, J., Runacres, M. C., & Troyer, T. D. (2024). Modelling the unsteady lift of a pitching NACA 0018 aerofoil using state-space neural networks. Journal of Fluid Mechanics, 983, A8. https://doi.org/10.1017/jfm.2024.148
Espitia Sanjuán, L. A. (2023). Caracterización química, física y mecánica de materiales compuestos con matriz de ácido poliláctico y refuerzo particulado de cáscaras de marañón elaborados a través de la técnica de moldeo por deposición fundida [Tesis de maestría, Universidad de Córdoba]. Repositorio Institucional. https://repositorio.unicordoba.edu.co/server/api/core/bitstreams/2976b566-74a2-48d4-80c7-24736c2e8e6e/content
Gayosso Melo, M. A., Magaña Rodríguez, R., Hernández Pérez, J., & Pascual Francisco, J. B. (2024). Diseño conceptual de una máquina para pruebas de tensión en elastómeros. Pädi Boletín Científico de Ciencias Básicas e Ingenierías del ICBI, 12(Especial). https://doi.org/10.29057/icbi.v12iEspecial.12128
Güler, E., Pınar, E., & Durhasan, T. (2024). The Effect of Riblets on the Aerodynamic Performance of NACA 0018 Airfoil. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 39(1). https://doi.org/10.21605/cukurovaumfd.1459405
IRENA (2021). Perspectivas de la transición energética mundial: Camino de 1,5°C. https://www.irena.org/publications/2021/Jun/WETO-Summary-ES
Kumar, A., Dwivedi, A., Paliwal, V., & Patil, P. P. (2014). Free Vibration Analysis of Al 2024 Wind Turbine Blade Designed for Uttarakhand Region based on FEA. Procedia Technology, 14, 336-347. https://doi.org/10.1016/j.protcy.2014.08.044
Lam, G. C. Y., & Leung, R. C. K. (2018). Aeroacoustics of NACA 0018 Airfoil with a Cavity. AIAA Journal, 56(12), 4775-4786. https://doi.org/10.2514/1.J056389
Lesovoy, I., Efrati, R., & Stalnov, O. (2024). Experimental investigation of instantaneous lift on NACA 0018 airfoil section due to a non-harmonic pitching motion. Journal of Fluids and Structures, 125, 104003. https://doi.org/10.1016/j.jfluidstructs.2023.104003
Li, S. H. (2023). Impact of climate change on wind energy across North America under climate change scenario RCP8.5. Atmospheric Research, 288, 106722. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2023.106722
Michna, J., & Rogowski, K. (2022). Numerical Study of the Effect of the Reynolds Number and the Turbulence Intensity on the Performance of the NACA 0018 Airfoil at the Low Reynolds Number Regime. Processes, 10(5). https://doi.org/10.3390/pr10051004
Quesada Marquetti, J. C., Vallin, M. F., & Fuentefria, A. S. (2024). Análisis de la desviación de frecuencia en un sistema eléctrico aislado con parques eólicos distribuidos: Analysis of frequency deviation in an isolated electrical system with distributed wind farms. Ingeniería Energética, 45(1). https://rie.cujae.edu.cu/index.php/RIE/article/view/884
Rajak, D. K., Pagar, D. D., Menezes, P. L., & Linul, E. (2019). Fiber-Reinforced Polymer Composites: Manufacturing, Properties, and Applications. Polymers, 11(10). https://doi.org/10.3390/polym11101667
Reyes, Y. A., Pérez, M., Barrera, E. L., Martínez, Y., & Cheng, K. K. (2022). Thermochemical conversion processes of Dichrostachys cinerea as a biofuel: A review of the Cuban case. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 160, 112322. https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112322
Sánchez Torres, Y., & Rodríguez Ramos, P. A. (2021). Evaluación técnico-económica de pequeñas turbinas eólicas en localidades de poco potencial eólico. Revista Ingeniería Agrícola, 11(3). https://www.redalyc.org/journal/5862/586267422003/html/
Santos, M., & González, M. (2019). Factors that influence the performance of wind farms. Renewable Energy, 135, 643-651. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.12.033
Singh, A., Al-Ketan, O., & Karathanasopoulos, N. (2024). Highly strain-rate sensitive and ductile composite materials combining soft with stiff TPMS polymer-based interpenetrating phases. Composite Structures, 328, 117646. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2023.117646
Soto Calvo, M. A., Vilaragut Llanes, M., & Castro Fernández, M. (2024). Metodología participativa para el diseño de micro redes eléctricas en Cuba: Participatory methodology for the design of micro-grids in Cuba. Ingeniería Energética, 45(1), 14-14. https://rie.cujae.edu.cu/index.php/RIE/article/view/891
Suárez Rodríguez, J. A., & Beatón Soler, P. A. (2007). Estado y perspectivas de las energías renovables en Cuba. Tecnología Química, 27(3), 75-82. https://www.redalyc.org/pdf/4455/445543754011.pdf
Descargas
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2024 Yovany Oropesa Márquez, Alejandro Díaz Rosales, Luis Díaz Crespo (Autor/a)
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
