Estudio de turbinas de eje vertical: Influencia del ángulo de Pitch en perfiles NACA 0020 con agua cómo fluido de trabajo y posible sistema de autoarranque para aerogeneradores mediante perfiles NACA 4518

Abstract

Este estudio se divide en dos partes. Por un lado, se va a estudiar un modelo de un aerogenerador a tamaño real, compuesto por perfiles NACA 4518 (Capítulo 2), y por otro lado se va estudiar la influencia del ángulo de Pitch sobre una turbina hidráulica a tamaño real compuesta por perfiles NACA 0020 (Capítulos 3 y 4). Ambos estudios se realizarán numéricamente mediante la herramienta de CFD Fluent v.6.3.26 desarrollado por Ansys. En el Capítulo 1 se va realizar una introducción teórica del estudio en cuestión a fin de facilitar la comprensión de los estudios, ya que contienen abundantes conceptos que han de ser previamente definidos y comentados, así como una pequeña introducción con el fin de situar al lector en el contexto de las turbinas de eje vertical con el fin de hacer más interesante y ameno la lectura del estudio en cuestión. Los objetivos conjuntos de ambos estudios son:  Generación de un modelo numérico adecuado con el fin de conseguir rigor y exactitud en la obtención de los resultados, prestando especial atención a la convergencia, y sin descuidar el tamaño de la malla empleada, ya que se podría incurrir en un elevado coste computacional que no representaría ninguna ventaja a la hora de tratar los resultados y ralentizaría el proceso de obtención de resultados, por lo que se ha de conseguir un compromiso aceptable entre coste computacional y exactitud de resultados.  Una vez se tenga el modelo adecuado se capturará la curva característica de cada una de las turbinas con el fin de obtener el rango de funcionamiento y su comportamiento. 6 Los objetivos correspondientes al modelo construido mediante los perfiles NACA 0020 son:  Estudio del patrón de flujo obtenido, con el fin de entender el ciclo completo de funcionamiento en el punto de diseño de la turbina (Capítulo 3).  Estudio de la influencia de los ángulos de Pitch de -6° y -12° para la turbina estudiada en el Capítulo 3. Para ello se estudiará el patrón de flujo obtenido en cada una de las 3 situaciones, viendo de este modo las diferencias en el comportamiento del fluido para entender las diferencias de comportamiento en cada una de las tres situaciones (Capítulo 4). Finalmente habrá un último capítulo que se destinará a conclusiones y futuros estudios que se podrán realizar a partir de este, con el fin de seguir investigando y mejorando esta tecnología.