Diseño de una turbina eólica de eje vertical para el ambiente urbano de Guayaquil

Abstract

Debido a que el crecimiento poblacional en la ciudad de Guayaquil ha sido muy significativo en los últimos años, produciendo así un mayor consumo energético y otros riesgos para el medio ambiente. En la actualidad los proyectos de generación de energía eólica son de mucho interés tanto a nivel de tecnología e investigación. El presente proyecto tiene como objetivo principal desarrollar el diseño fluidodinámico de una turbina eólica de eje vertical para un ambiente urbano. Este trabajo documenta el desarrollo de un modelo de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para determinar el rendimiento de esta turbina al aprovechar el potencial eólico generado por la estela de viento del paso de la metrovía.

El modelo computacional se realizó en el software comercial ANSYS FLUENT. Una turbina de tipo Savonius es seleccionada para el tipo de aplicación específica de este estudio. La geometría y dimensionamiento del dominio fueron escogidos basándose en criterios de la literatura disponible. La simulación asume condiciones de estado estable y flujo turbulento usado un modelo 𝑘−𝜀 por simplicidad. A partir de resultados numéricos se obtuvieron las curvas de coeficiente de potencia (Cp) en función de la velocidad del viento, así como de potencia útil o aprovechada en función de la velocidad del viento. El coeficiente de potencia máximo es de 0.18 y una potencia máxima aprovechada de 66 [W] a una velocidad máxima del viento de 7𝑚 𝑠. Finalmente, el porcentaje de error relativo máximo del coeficiente de potencia fue de 10.53% al ser comparado con valores teóricos.