Estudio de comprobación del diseño de la hélice, la torre y la góndola de un aerogenerador tripala de 20 kW mediante simulación numérica computacional

摘要

La presente tesis tiene como objetivo principal comprobar el diseño de la torre, lagóndola y la hélice de un aerogenerador tripala de 20 kW y eje horizontal, empleandosimulación numérica computacional mediante el software ANSYS. Se realizó el estudioaerodinámico de la hélice, obteniéndose el campo de presiones que actúa sobre lamisma, así como el torque y la potencia que es capaz de transmitir. Con la distribuciónde presiones obtenida se procedió a realizar el análisis estructural de la hélice,obteniéndose un factor de seguridad de 1.3. Se determinaron también las frecuenciasnaturales y los modos de vibración de la hélice, observándose que no ocurrirá elfenómeno de resonancia. Posteriormente se realizó un análisis estático estructural dela torre bajo dos escenarios: posición de funcionamiento y posición inicial de izaje, elcual permitió obtener la distribución de esfuerzos y desplazamientos de la misma. Apartir de estos resultados se tiene que la torre trabajaría con un factor de seguridadpor resistencia no inferior a 1.3. Mediante un análisis de estabilidad se obtuvo el factorde pandeo de la torre, igual a 31. También se obtuvieron los modos de vibración de latorre y sus correspondientes frecuencias naturales, observándose que las frecuenciasnaturales están alejadas de la frecuencia nominal de trabajo. Mediante otro análisisestructural estático se obtuvieron los resultados de esfuerzos y desplazamientos parade los componentes de la góndola, que fueron analizados de forma individual y enconjunto. El factor de seguridad de estos componentes es superior a 1.2. Los estudiosde simulación estructurales de la torre y góndola se verificaron a través de cálculosanalíticos, comprobándose que los resultados son correctos. Los resultados obtenidospermiten concluir que el diseño propuesto por la empresa WAIRA, evaluado bajo lascondiciones descritas en este documento, está apto para operar adecuadamente.