Prototipo de aspas con ángulo variable para una turbina eólica de eje vertical

Abstract

El presente trabajo tuvo como objetivo diseñar un prototipo de aspas plegables mediante técnicas no convencionales, orientado en modificar el área de contacto con el viento en una turbina eólica de eje vertical. La investigación se desarrolló mediante un enfoque mixto y un diseño experimental descriptivo, estructurado en cuatro fases: revisión documental del funcionamiento mecánico y aerodinámico de las turbinas eólicas; diseño del prototipo mediante técnicas de plegado de papel y herramientas de modelado y simulación; construcción del modelo físico; y evaluación de su desempeño mediante pruebas experimentales bajo condiciones simuladas de viento variable.

Como resultado de la revisión y del proceso de diseño, se seleccionó una configuración de cuatro aspas y un patrón de plegado que permitió modificar de manera controlada el área de contacto de las aspas. Posteriormente, se construyó el prototipo empleando papel propalcote, integrándolo a una turbina de eje vertical. Las pruebas experimentales permitieron analizar el comportamiento de la velocidad de rotación frente a diferentes velocidades del viento y configuraciones de apertura, evidenciando que el incremento de la velocidad del viento y del área expuesta de las aspas favorece el aumento de la velocidad de rotación.

Se concluyó que el diseño desarrollado permite variar el área de contacto de las aspas y constituye una alternativa viable para estudiar mecanismos de adaptación geométrica en turbinas eólicas de eje vertical. Asimismo, los resultados obtenidos establecen una base para futuros desarrollos orientados a automatizar el mecanismo de plegado y mejorar los materiales y sistemas de control del prototipo.