Trabajo de grado - Pregrado
Evaluación del rendimiento del rotor para aerobombeo CWD 2000
Fecha
2017-06Registro en:
instname:Universidad de los Andes
reponame:Repositorio Institucional Séneca
Autor
Mazza, Guido Enrico
Institución
Resumen
El presente proyecto nace como parte de una iniciativa dentro del departamento de Ingeniería Mecánica, donde se pretende retomar la investigación en el área del bombeo eólico. Se construyeron modelos a escala de tres rotores eólicos para aerobombeo existentes: el rotor multipala americano, el rotor colombiano Jober, y el rotor holandés CWD 2000. El último siendo el objeto principal de este estudio. Para diseñar y construir los modelos a escala, se obtuvieron parámetros geométricos que definieran las características de cada uno, y se realizó una selección de materiales y métodos de manufactura que garantizaran la operabilidad del montaje experimental dentro de la sección de pruebas del túnel de viento. Cabe acotar que el rotor Jober fue construido en el año 2006 en otro estudio, y en este proyecto se construyeron los modelos del rotor multipala americano y el rotor CWD 2000. Por motivos de disponibilidad del túnel de viento a lo largo del semestre, únicamente se realizó la caracterización del rotor CWD 2000, dejando la comparación con los otros dos rotores para estudios posteriores. Se diseñó un montaje experimental de modo que se pudieran medir las variables necesarias para poder calcular los coeficientes adimensionales que caracterizan el rendimiento de los rotores eólicos, como lo son el coeficiente de momento-par (C_T), el coeficiente de potencia (C_P) y la relación de velocidad . Esto se logró a partir de la medición de variables como la velocidad del viento incidente en el rotor, la velocidad de rotación del eje y el momento-par en el eje. Una vez obtenidos los coeficientes necesarios, se construyeron las curvas de C_T vs y C_P vs , las cuales caracterizan el rendimiento del rotor. Por último, como trabajo adicional, se realizaron pruebas de visualización de la estela generada por el rotor, mediante el uso de la máquina de humo del laboratorio de dinámica de fluidos. This project emerges as part of an initiative to restore research in the area of wind pumping, within the Mechanical Engineering department. Scaled models of three existing wind pumping rotors were built: the American multiblade windmill, the Colombian Jober rotor, and the dutch CWD 2000 windpump. The latter being the main subject of this study. To design and build the scale models, geometric parameters were obtained to reflect each rotor's characteristics, and a selection of materials and manufacturing processes was carried out to guarantee the operability of the experimental setup within the test section of the wind tunnel. It is worth noting that the Jober rotor was built in 2006 as part of a different project. Due to wind tunnel availability issues, only the characterization of the CWD 2000 rotor was performed, leaving the comparison with the two other rotors for further studies. To characterize the rotor's performance, an experimental setup was designed and built to measure the different variables that would allow to calculate the non-dimensional parameters that are needed, which are: the torque coefficient (C_T), the power coefficient (C_P), and the tip-speed ratio. This was achieved by measuring variables such as wind speed, shaft rotation speed, and generated torque. Once these coefficients were calculated, the rotor's performance curves were obtained, these being: C_T vs and C_P vs . Lastly, visualization tests of the wake induced by the CWD 2000 rotor were performed, using the smoke machine of the fluid dynamics laboratory.