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Parámetros de diseño de aerogeneradores - Coggle Diagram
Parámetros de diseño de aerogeneradores
Relación de velocidad periférica
Definición
Relación entre la velocidad tangencial de la pala en su punta y la velocidad del viento incidente.
Fórmula
λ = (ω·r)/Ud
Relevancia
Determina el número óptimo de palas; aerogeneradores de alta λ tienen palas delgadas y rápidas.
Ejemplo
Una turbina de tres palas modernas opera típicamente entre λ = 6 y 8.
Coeficientes de sustentación (Cl) y arrastre (Cd)
Cl
Fuerza que impulsa la pala en dirección tangencial.
Cd
Fuerza que se opone al movimiento de la pala.
Relación Cl/Cd
Debe maximizarse para mejorar la eficiencia.
(UnADM, 2025)
Factores que afectan
Perfil alar, ángulo de ataque, rugosidad de la superficie
Ejemplos
Perfiles NACA 63-618 son muy usados por su alto Cl/Cd.
(Pechlivanoglou, 2013)
Factor de actividad (AF)
Definicion
Mide el grado de eficiencia de conversión de la energía eólica en energía útil.
Rango
Entre 15 y 60.
Depende de
geometría del rotor, distribución de la velocidad y número de palas.
Ejemplo
Un rotor con un diseño aerodinámico refinado puede alcanzar un AF cercano a 45.
(UnADM, 2025)
Rendimiento aerodinámico (Cp)
Conversión limitada de energía
El rotor convierte parte de la energía cinética del viento en energía mecánica, con un límite teórico de eficiencia del 59.3 %, conocido como el límite de Betz.
Modelo del disco actuador
Mediante la teoría de cantidad de movimiento, se modela el flujo de aire ideal atravesando un disco que representa al rotor, para calcular la potencia máxima extraíble.
Coeficiente de potencia (CP)
Este parámetro indica la eficiencia del rotor y depende del coeficiente de inducción axial (a), alcanzando su valor máximo cuando a = 1/3, es decir, CPmáx = 0.593.
Coeficiente de empuje (CT)
Relacionado con la fuerza ejercida sobre el aire, este coeficiente también varía con a y alcanza su máximo valor cuando la velocidad del viento aguas abajo se reduce a cero.
(UnADM, 2025)
Coeficiente de par (Cm)
Definicion
Relaciona el par generado por la turbina con la densidad del aire, el área barrida y el cuadrado de la velocidad del viento.
Formula
Cm = M / (½·ρ·A·V²·R)
Uso
Es clave en el diseño estructural y la selección del generador.
Ejemplo
Turbinas en zonas de viento fuerte deben considerar altos valores de Cm.
(UnADM, 2025)
Dimensiones del rotor eólico
Parámetros clave
Diámetro del rotor, longitud de las palas, altura de la torre
(UnADM, 2025)
Impacto
Afectan el área barrida (A = πR²), directamente proporcional a la potencia generada.
Ejemplo
Un aumento del 10% en el radio incrementa el área barrida en ~21%
