Como continuación del proyecto VIE “Optimización de un perfil aerodinámico de una turbina eólica de eje horizontal para aplicaciones de pequeña escala en zonas boscosas” desarrollado entre 2018 y 2021, se propone desarrollar y evaluar un rotor de turbina eólica empleando dispositivos de control de flujo.
El objetivo es continuar en la línea de investigación que apunta a la construcción de un prototipo de turbina eólica de eje horizontal para zonas de bajo potencial eólico y alta turbulencia, considerando que este tipo de máquina no existe en el mercado y es escasa la literatura al respecto. Este prototipo pretende beneficiar a regiones rurales, núcleos urbanos ubicados en zonas montañosas; será una alternativa de generación eléctrica en viviendas en regiones donde la alta nubosidad o la lejanía a ríos, impide que el uso adecuado de otras tecnologías como paneles solares o generadores hidroeléctricos. Esta turbina pretende ser también una alternativa de generación en sitio, para unidades habitacionales que estén conectadas a la red eléctrica nacional, lo que permitirá reducir su factura energética.
La primera etapa consiste en probar experimentalmente, en un túnel de viento, la respuesta en fuerzas de sustentación y arrastre del perfil aerodinámico SG6043, al monitorear una combinación de dispositivos de control de flujo, en condiciones de flujo turbulento. Los perfiles aerodinámicos serán fabricados mediante técnicas de manufactura aditiva principalmente FFF (Fused Filament Fabrication) (alma de los perfiles), fibra de vidrio y madera mediante mecanizado CNC. Producto del proyecto anterior, ya se cuenta con un túnel de viento en el Laboratorio de Investigación en Energía Eólica del TEC (LIENE), además, está como respaldo el túnel de la Universidad de Costa Rica.
La segunda etapa se trata de la manufactura y prueba de un rotor, cuyas aspas serán diseñadas aplicando los resultados de la primera etapa. El rotor será colocado como reemplazo del existente de una turbina eólica comercial, con la cual ya se cuenta, producto del proyecto anterior. De estemodo se evaluará el desempeño aerodinámico del rotor y será comparado con el desempeño de un rotor comercial. Las pruebas de la segunda etapa serán llevadas a cabo en el túnel de viento de la Universidad de Costa Rica, debido a que las dimensiones del túnel de viento del TEC no permiten realizar en él esas pruebas.
Los principales productos que se espera obtener con esta investigación son las curvas de desempeño aerodinámico del perfil SG6043, de acuerdo con el diseño experimental factorial de niveles mixtos que se llevará a cabo. También la curva de desempeño del rotor manufacturado con el perfil SG6043 y los dispositivos de flujo correspondientes Entendiendo el desempeño como las curvas de fuerzas de sustentación y arrastre en función del ángulo de ataque; La curva de desempeño se entiende como la potencia en función de la velocidad del viento incidente.
Este proyecto se enmarca en los objetivos de desarrollo sostenible de las Naciones Unidas, particularmente el número 7: Energía asequible y no contaminante. También está en el eje de conocimiento estratégico del TEC denominado Energía.
Palabras clave: Turbina eólica, factibilidad, velocidad del viento, energía renovable