Keywords: Energía eólica, coeficiente de poténcia, eje vertical Eolic energy, power coefficient, vertical axis Energia eòlica, coeficient de potència, eix vertical
Title in different languages: Aprovechamiento energético de extractores eólicos Energy exploitation with eolic extractors Aprofitament energètic d'extractors eòlics
Subject areas: Ingeniería mecánica Mechanical engineering Enginyeria mecànica
Confidenciality: No
Academic year: 2015-2016
Work's codirector: Vallès Rasquera, Joan Manel
Student: Sánchez Serrano, Marcos
Department: Enginyeria Mecànica
TFM credits: 12
Work's public defense date: 2016-01-09
Project director: Pallarès Curto, Jordi
Abstract: RESUMEN DEL PROYECTO El presente proyecto trata sobre la determinación de la eficiencia energética de un extractor eólico compuesto por una turbina mecánica la cual se instala típicamente en las azoteas de edificios. Su principal función es la de mejorar el tiro en chimeneas y la ventilación y renovación del aire en el interior de los edificios. Se propone determinar la capacidad que posee dicho extractor para convertir la energía eólica en mecánica con la finalidad de evaluar la posibilidad de convertir dicho extractor en un generador eólico de electricidad. Debido a esto, el proyecto presenta un enfoque claramente investigador. Para ello, se realiza diferentes ensayos utilizando túnel de viento con la finalidad de obtener las curvas de potencia que rigen el funcionamiento del extractor en función de los coeficientes de potencia (CP) obtenidos frente el Tip Speed Ratio (TSR). Para estos ensayos ha sido necesario el uso de diferente tipo de instrumentación como células de carga y tubo pitot, juntamente con la configuración del equipo para adquisición de datos y muestreo de señales. Posteriormente, se realiza una modificación del extractor convencional mediante la instalación de dos perfiles de ala tipo NACA-0014, con la finalidad de mejorar el rendimiento energético y donde se estudia la estela del flujo que deja detrás de sí el extractor. En este punto, se trata de visualizar las corrientes de flujo mediante el empleo de la metodología Tuft-Grid, juntamente con la captación de imágenes a alta velocidad y el post-procesado de estas. Finalmente, se analiza los efectos que provoca la succión que realiza el extractor en los resultados del rendimiento energético donde, a posteriori, se establecen las conclusiones sobre la viabilidad del proyecto. ABSTRACT This project is carried out to determine the energy efficiency of a wind extractor made with a mechanical turbine which is typically installed on the rooftops of buildings. Its main function is to improve the draft in chimneys, ventilation and air exchange inside the buildings. The promoter proposes to determine the capacity of the extractor to convert wind energy into mechanical in order to evaluate the possibility of modifying the extractor, turning into a wind power generator. Because of this, the project presents a clear research approach. For doing this, it has been necessary to perform various tests using a wind tunnel in order to obtain the power curves which govern the operation of the extractor, according to the power coefficient (CP) and Tip Speed Ratio (TSR). For developing the tests, different instrumentation has been used as load cells and Pitot tube, together with the equipment configuration for data acquisition and signal sampling. Subsequently, a modification of the conventional extractor is done by installing two wing profiles of NACA-0014 model, with the aim of improving energy efficiency and where the vorticity and the flow that leaves behind the extractor are studied. At this point, it is tried to visualize flow streams by using the Tuft-Grid methodology, along with capturing images at high speed and post-processing of these. Finally, the effects caused by the suction of the extractor on the results of energy efficiency are analysed, and with this the conclusions on the feasibility of the project are established. RESUM DEL PROJECTE El present projecte tracta sobre la determinació de l’eficiència energètica d’un extractor eòlic composat per una turbina mecànica la qual s’instal·la, típicament, als terrats dels edificis. La seva principal funció és la de millorar el tir de xemeneies, la ventilació i la renovació de l’aire a l’interior dels edificis. Es proposa determinar la capacitat que posseeix aquest extractor per convertir l’energia eòlica en mecànica amb la finalitat d’avaluar la possibilitat de convertir aquest extractor a un generador eòlic d’electricitat. Per aquest motiu, el projecte presenta un enfoc clarament investigador. Per dur-ho a terme, es realitza diferents assajos utilitzant un túnel de vent amb la finalitat d’obtenir les corbes de potència que defineixen el funcionament de l’extractor en funció dels coeficients de potència (CP) obtinguts front el Tip Speed Ratio (TSR). Per desenvolupar aquests assajos, ha estat necessari l’ús de diferents tipus d’instruments com cèl·lules de càrrega i tub pitot, juntament amb la configuració de l’equip d’adquisició de dades i mostreig de senyals. Posteriorment, es realitza una modificació de l’extractor convencional mitjançant la instal·lació de dos perfils d’ala tipus NACA-0014, amb la finalitat de millorar el rendiment energètic i on s’estudia l’estela del flux que deixa enrere l’extractor. En aquest punt, es tracta de visualitzar els corrents de flux mitjançant la metodologia Tuft-Grid, juntament amb la captació d’imatges a alta velocitat i el post processat d’aquestes. Finalment, s’analitza els efectes que provoca la succió que realitza l’extractor sobre els resultats del rendiment energètic on, a posteriori, s’estableixen les conclusions sobre la viabilitat del projecte.
Subject: Energia. Estalvi
Entity: Universitat Rovira i Virgili (URV)
Language: Castellà
Education area(s): Enginyeria Industrial
Title in original language: Aprovechamiento energético de extractores eólicos
Creation date in repository: 2016-10-19
Repositori URV