Análisis de rendimiento de un novedoso rotor de turbina eólica Savonius de tres palas impreso en 3D con deflectores puntiagudos
Autores: Ang, Edward; Honra, Jaime
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis de rendimiento de un novedoso rotor de turbina eólica Savonius de tres palas impreso en 3D con deflectores puntiagudos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Turbina eólica Savonius
Rotor
Deflectores
Flujo de aire
Par motor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta un rotor de turbina eólica Savonius impreso en 3D, que incorpora deflectores puntiagudos para mejorar el flujo de aire en el lado cóncavo y mitigar la formación de vórtices en los bordes de las palas. El prototipo, fabricado con plástico ABS, fue evaluado experimentalmente en un túnel de viento tipo Eiffel bajo condiciones de viento a baja velocidad (3, 4 y 5 m/s), teniendo en cuenta los efectos de bloqueo. La visualización del flujo reveló una mejor adherencia del flujo de aire y una concentración de presión en las superficies de las palas cóncavas, aumentando la asimetría de arrastre y la generación de torque. Se observaron coeficientes de potencia correspondientes con la relación de bloqueo aplicada de 0.181, 0.185 y 0.186, mientras que los coeficientes de torque con la relación de bloqueo aplicada fueron de 0.385, 0.374 y 0.375 a cada velocidad del viento y relación de velocidad óptima, respectivamente, y se compararon con resultados computacionales reportados anteriormente. Las relaciones de velocidad óptima identificadas para los coeficientes de torque y potencia fueron notablemente cercanas, lo que permite una generación eficiente de torque y potencia durante la operación. Los hallazgos experimentales validan predicciones numéricas anteriores y subrayan la importancia de las pruebas físicas en la evaluación del rendimiento de la turbina. Las desviaciones observadas entre los coeficientes predichos y experimentales sugieren que los parámetros de fabricación pueden influir en el rendimiento del prototipo y justifican una investigación adicional. En general, los resultados demuestran la viabilidad técnica de las turbinas Savonius impresas en 3D para aplicaciones de recolección de energía urbana a pequeña escala en Filipinas.
Descripción
Este estudio presenta un rotor de turbina eólica Savonius impreso en 3D, que incorpora deflectores puntiagudos para mejorar el flujo de aire en el lado cóncavo y mitigar la formación de vórtices en los bordes de las palas. El prototipo, fabricado con plástico ABS, fue evaluado experimentalmente en un túnel de viento tipo Eiffel bajo condiciones de viento a baja velocidad (3, 4 y 5 m/s), teniendo en cuenta los efectos de bloqueo. La visualización del flujo reveló una mejor adherencia del flujo de aire y una concentración de presión en las superficies de las palas cóncavas, aumentando la asimetría de arrastre y la generación de torque. Se observaron coeficientes de potencia correspondientes con la relación de bloqueo aplicada de 0.181, 0.185 y 0.186, mientras que los coeficientes de torque con la relación de bloqueo aplicada fueron de 0.385, 0.374 y 0.375 a cada velocidad del viento y relación de velocidad óptima, respectivamente, y se compararon con resultados computacionales reportados anteriormente. Las relaciones de velocidad óptima identificadas para los coeficientes de torque y potencia fueron notablemente cercanas, lo que permite una generación eficiente de torque y potencia durante la operación. Los hallazgos experimentales validan predicciones numéricas anteriores y subrayan la importancia de las pruebas físicas en la evaluación del rendimiento de la turbina. Las desviaciones observadas entre los coeficientes predichos y experimentales sugieren que los parámetros de fabricación pueden influir en el rendimiento del prototipo y justifican una investigación adicional. En general, los resultados demuestran la viabilidad técnica de las turbinas Savonius impresas en 3D para aplicaciones de recolección de energía urbana a pequeña escala en Filipinas.