1) Establecer el valor del coeficiente deceleridad λ:Bomba: [1,2]Generador: [4,10]

2) Determinar el número de palas B:

λ 1 - 2 2 - 3 3 - 4 4 - 5 5 - 8 8 – 15

B 6 - 20 4 - 12 3 - 6 2 - 4 2 - 3 1 - 2

3) Selección del perfil de las palas:Por criterios comerciales, se prefieren entre :Placas planasPlacas curvasPerfiles NACA

PALAS PERFILADAS.- El elemento básico de unaaeroturbina es el rotor, que está formado poruna o varias hélices o palas, (su teoría de cálculoelemental es análoga a la de las hélices deavión).

En el rotor están situadas las palas, cuyonúmero es variable según los casos; cadapala tiene un perfil que tiene formaaerodinámica; estos perfiles tienen unextremo romo, que es el borde de ataquemientras que el otro extremo, de formaafilada, es el borde de salida.

Los perfiles tienen distintos nombres según su geometría. Se

denominan biconvexos si el intradós y el extradós son convexos

y plano-convexos si tienen el extradós convexo y el intradós

plano y de doble curvatura si el intradós y el extradós son

cóncavos.

En general, los tipos de perfiles utilizados en las máquinas

eólicas rápidas son de la serie NACA (National Advisory

Committee of Aeronautics), y vienen determinados por un

conjunto de cifras que definen su geometría.

La primera cifra tiene un significado geométrico, e indica la

máxima flecha de la línea media de la cuerda en % ,

proporcionando la máxima curvatura.

- La segunda cifra tiene un significado geométrico, e indica su

posición, es decir, la distancia desde el borde de ataque hasta la

posición de la máxima flecha de la línea media o máxima

curvatura

- Las dos últimas cifras indican el espesor relativo máximo del

perfil en % respecto a la cuerda.

El perfil se obtiene mediante dos parábolastangentes en el punto de máxima línea media Ejemplo: El perfil NACA2415, tiene un 2% de altura

máxima de la línea media, situada a un 40% delborde de ataque, con un espesor relativo del 15%.

Los perfiles NACA44XX tienen el intradós conparte convexa, por lo que son de construcciónmás compleja y al igual que los anteriores el XXindica el máximo espesor del perfil.

La primera cifra indica el valor del coeficiente desustentación ideal de la curvatura del perfil,multiplicado por 20 y dividido por 3.

- Las dos cifras siguientes indican el doble de la posiciónde la flecha máxima de la línea media (curvatura) en %de la cuerda.

- Las dos últimas cifras indican el espesor relativomáximo del perfil respecto a la cuerda en %, igual al delperfil NACA de 4 cifras.

El perfil se obtiene mediante una parábola cúbicaconectada a una línea recta que llega hasta el borde desalida.

La serie 230XX muy utilizada en rotores de aeroturbinasse corresponde con perfiles simétricos biconvexos,indicando la relación XX el espesor máximo.

PERFIL NACA 4412Sobre longitud de cuerda Bajo la longitud de cuerda

Abscisa Ordenada Abscisa Ordenada0

1.252.55.07.5101520253040506070809095100100

02.443.394.735.766.597.898.809.419.769.809.198.146.694.892.711.410.130.00

01.252.55.07.5101520253040506070809095100100

0-1.43-1.95-2.49-2.74-2.86-2.88-2.74-2.50-2.26-1.80-1.40-1.00-0.63-0.39-0.22-0.16-0.130.00

4) Determinar los coeficientes de sustentaciónCL y de arrastre CD:De resultados experimentales se tienen:

TIPO DE PERFIL (CD / CL )mínimo

Anguloα (º)

CL

Placa plana 0,1 5 0,8Placa curva (f/C) = 0,1010% curvatura de C

0,02 3 1,25

Placa curva con tuboLado cóncavo

0,03 4 1,1

Placa curva con tuboLado convexo

0,2 14 1,25

Los coeficientes de sustentación CL deben ser lomás altos para tener mayor fuerza desustentación, por lo tanto, se elige un cocienteCL / CD máximo, para una determinada curvaexperimental al más bajo número de Reynoldsposible. (trazar recta tangente a la curva dependiente máxima)

Con ésto obtenemos también el ángulo deataque al cual se tienen estos parámetrosadimnsionales.

Ejemplo: Para el perfil NACA 4412:

NACA 4415No se puede mostrar la imagen en este momento.

(CD/CL)mín = 0.00759, α = 6° CL = 1.024

5) Determinar el coeficiente de Potencia MáximoCP máximo y verificación de celeridad λ :Primero, calculamos el ángulo de f lujo φ:

Luego, calculamos el CP máximo:

132

Arctg

L

D

C

CeSen

BCp

29,135,0

2

max 2716

2386,1

1

5)De gráficas experimentales de CP en funciónde la celeridad λ, número de palas B y larazón de coeficientes (CD / CL), podemoshallar la nueva celeridad λ y de nos sercercana a la asumida, se repite elprocedimiento (1), (2) y (3).

Ejemplo: Para un número de palas B= 2

Para un número de palas B = 3

6) Verificación del Número de Palas B:De gráficas experimentales del Número de Palas Ben función de la Celeridad λ.

Con la celeridad ya verificada en (5), larelación CD/CL y el coeficiente de potenciaCp, verificamos ahora el número de palaselegido, de no concordar volvemos a ajustar elnúmero de palas B.(ver gráficas anexas).

7) Determinar el Radio de la aeroturbina R:Datos:

Requerimiento de energía anual por demanda de máxima

potencia.(Pot en W)

Eficiencia total de la aeroturbina entre 0,49 y 0,56.(ηt)

Velocidad del viento promedio. (Ley de Hellman) (V en

m/s)

Luego ;Calculamos el Radio de la aeroturbina enmetros:

Donde:Cp: Coeficiente de potencia.ρ: Densidad del aire.

2/1

3

2

VC

PotR

pt

8) Determinar el ángulo de flujo φ, la cuerdadel álabe C y el ángulo del álabe β paradistintas secciones de la pala:Dividimos al radio R en partes r, a partir delbuje de la turbina. Calculamos la celeridad enesa posición r, es decir:

Calculamos el ángulo de flujo φ .R

rr

rr Arctg

132

Luego, calculamos la cuerda del álabe C paraesa sección:

Donde :CL se considera constante en toda la longituddel álabe.Y el ángulo del álabe β:

rLBC

rC

cos1

8

rr

9) Determinar las dimensiones del perfil delálabe en función de la cuerda C calculada.