Nov 11 – 14, 2025
Buenos Aires, Argentina
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S2503-ID-8258-Análisis fluido-estructura de turbina H-Darrieus con winglets e híbrida

Nov 13, 2025, 11:30 AM
20m
A311 (FIUBA, 3rd floor)

A311

FIUBA, 3rd floor

Av. Las Heras 2214

Speakers

Jose A. Parada Marin (Universidad Industrial de Santander, Colombia) Germán González Silva (Universidad Industrial de Santander, Colombia) Rogelio Pérez Santiago (Tecnológico de Monterrey, México) Octavio A. Gozález Estrada (Universidad Industrial de Santander, Colombia) Luis F. García (Universidade de São Paulo, Brasil)

Description

Las turbinas eólicas han emergido como una alternativa clave para la transición energética, pero los diseños comerciales eficaces suelen exigir velocidades de viento superiores a 10 [m/s] o presentan estructuras masivas poco compatibles con entornos urbanos o rurales. Para cubrir la brecha de velocidades moderadas, la academia ha propuesto conceptos innovadores que aún carecen de validación integral. Se identificaron, caracterizaron y compararon dos prototipos de turbina de eje vertical optimizados para una velocidad de 5 [m/s]: (i) una turbina híbrida Darrieus-Savonius y (ii) una turbina H-Darrieus con aletas tipo winglet. El estudio integró un acoplamiento fluido-estructura: las cargas aerodinámicas transitorias obtenidas mediante dinámica de fluidos computacional se aplicaron en un análisis estructural no lineal para evaluar tensiones equivalentes de von Mises, desplazamientos y frecuencias naturales durante el régimen estacionario y el arranque. Ambos modelos alcanzaron coeficientes aerodinámicos característicos (coeficiente de arrastre 0.88, coeficiente de sustentación 1.25 y coeficiente de potencia 0.31). Estructuralmente, las tensiones máximas fueron de aproximadamente 38 [MPa], menos de la mitad del límite elástico del aluminio 6061-T6 (95 [MPa]), lo que arroja factores de seguridad mayores que 2.1 y deformaciones angulares menores que 0.2 [°]. La primera frecuencia natural se mantuvo por encima de 11 [Hz], separada del rango operativo de 0 a 6 [Hz], evitando la resonancia. La configuración H-Darrieus con winglets mostró un 8 % menos de tensiones pico y un aumento del 12 % en el coeficiente de potencia respecto a la turbina híbrida. El análisis fluido-estructural confirma que la turbina H-Darrieus con winglets ofrece mejor desempeño aerodinámico y adecuada integridad mecánica para vientos bajos, constituyéndose en una opción prometedora para generación distribuida en entornos con recursos eólicos limitados.

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