Case Uhs

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Materiales

Uno de los aspectos más importantes a la hora de tener que diseñar un generador eólico, es la elección de sus materiales. Primero que todo debe ser un material relativamente barato para que de esta manera la energía producida pueda ser rentable y por otro, debe tener una durabilidad que le permita resistir condiciones adversas por un periodo de tiempo que para este caso son 20 años.

Uno de los materiales más usados para la fabricación de generadores eólicos verticales es el aluminio, pero este tiene una característica que es bastante negativa. Esta es que el aluminio presenta una pobre resistencia a la fatiga y esto permite que los niveles de estrés aceptados en condiciones dinámicas decrezcan bastante marcados al aumentar el número de ciclos.

Ante esto, debemos buscar un material que contenga las siguientes propiedades:

* Debe tener una adecuada resistencia a la fluencia máxima.

* Debe soportar un gran número de ciclos de fatiga durante su vida útil para de esta manera reducir la degradación del material.

* Debe tener una dureza alta para así mantener las condiciones aerodinámicas óptimas.

* Debe tener una baja densidad, para que de esta manera la componente de la gravedad y de la normal se vean reducidas.

* Debe tener una alta resistencia a la corrosión.

* Debe entregar un alto rendimiento mecánico por unidad de costo.

Aspas

El numero de aspas que tiene un generador eólico no es un ítem a no tomar en cuenta, ya que tiene la función de entregar más capacidad de generación si es que este es mayor, pero a su vez tiene el gran problema de aumentar considerablemente su peso, esto se debe principalmente a que en las aspas se encuentra un porcentaje importantísimo del peso de este. Por eso hay que llegar a una optimización entre potencia v/s peso, en donde la velocidad del viento es el principal factor. Por ejemplo supongamos que elegimos un generador con una alta capacidad de generación, es decir más aspas y por ende más peso, para este caso, si estamos en una zona con velocidades de viento altas, el generador va a ser capaz de aprovechar esta mayor capacidad de generación, ya que la resistencia que ejerce el peso va a poder ser contrarrestada con la gran fuerza ejercida por el viento, esto es diferente si en cambio estamos en una zona con bajas velocidades, ya que vamos a tener un molino más pesado que no va a ser capaz de aprovechar esta mayor cantidad de aspas y por ende veremos reducida nuestra capacidad de generación, es por esto que resulta importantísimo la zona en donde se quiere instalar nuestro generador. Aunque ya sabemos que este va a tener la misión de aprovechar los vientos de las azoteas de los edificios, en donde los vientos tienen velocidades más altas que en los suelos, pero aun así debemos conocer cuál de los dos casos nos entregaría más capacidad de generación.

Como sabemos que las velocidades promedio que corren en las azoteas de los edificios de Santiago corresponde aproximadamente a 6 m/s, los diseñadores de generadores recomiendan un menor peso en estos, para así aumentar la capacidad de generación, y por otro lado reducir los esfuerzos que se generan en la base, de esta manera se permite poder utilizar materiales más livianos para su fabricación.

Para poder encontrar el tamaño de las hojas de la turbina, es necesario primero conocer la fuerza que ejerce el viento sobre el generador. Sabemos que la potencia del viento es proporcional a la densidad de este:

Con:

A