U2 EOLICA (copy)

Aerodinámica

Rama de la mecánica de fluidos que estudia las leyes que regulan el movimiento del aire y las reacciones entre el aire y cuerpos solidos

De que dependen las reacciones del aire

Condiciones del aire

De que está compuesto el viento

Particulas en movimiento

Cuando el movimiento del aire es laminar

filetes de aire paralelos y sobrepuestos individualizados

Cuando el movimiento del aire es turbulento

filetes de aire se entrecruzan y no conservan su individualidad

Cual es el caso mas general de movimiento de aire

turbulento

Como varian las velocidades instantaneas

magnitud y dirección

turbulencias

movimientos desordenados a nivel macroscopico

que pasa cuando el viento encuentra un obstáculo

movimiento se perturba y se hace irregular

Cuerpo en el seno de un fluido experimenta dos fuerzas

resistencia o arrastre y empuje o sustentación

Con que dirección va la fuerza de arrastre

en dirección del movimiento relativo

Con que dirección va la fuerza de sustentación

Perpendicular a la de arrastre

Que es la fuerza total

suma de la fd y Fl

Que es la fuerza resultante

vector cuyo punto de aplicación es su centro aerodinámico o de empuje

CD

Coeficiente de arrastre

CL

Coeficiente de sustentación

de que dependen Cd y Cl

geometría del cuerpo, ángulo de ataque y velocidad relativa

rozamiento

arrastre debido a esfuerzos tangenciales

arrastre de presión

arrastre por esfuerzos normales a la suerficie del cuerpo

que es un fluido ideal

fluido sin viscosidad

que pasa si el fluido es ideal

no existiría la capa limite por lo tanto la fuerza de arrastre es nula

que pasa en un fluido real

viscosidad origina la capa limite que aumenta un gradiente de presión adverso

Cuando se produce la separación de una estela con remolinos

cuando el gradiente de presión adversa alcanza un cierto valor

por que se forma una fuerza neta en la dirección del flujo

por la caída de presión entre adelante y atras

disminuye el arrastre de presión

disminuir el valor del gradiente adverso de presión aguas abajo y diseñar el perfil del cuerpo de forma aerodinámica

como se hace la conversión de cinetica a mecanica

aerogeneradores con par motor por fuerza de arrastre.
Aerogeneradores son par motor se obtiene esencialmente de la fuerza de sustentación, tienen alabes de perfil aerodinámico en donde se desarrolla la fuerza de sustentación que produce el par motor

con que principio funcionan los aerogeneradores de eje horizontal tipo helice

fuerza de sustentación

que origina la circulación del aire

fuerza de empuje

en que componentes se descompone la fuerza de empuje

perpendicular al eje de giro del rotor: origina el par de giro
paralela al eje de giro: no contribuye al par

que principio de aerogenerador tiene mejores rendimientos energéticos

basado en sustentación

momento de la fuerza de resistencia

momento de balanceo

momento de la fuerza de sustentación

momento de guiñada

fuerza lateral

normal al plano definido por las otras dos direcciones

cual es el momento de la fuerza lateral

momento de cabeceo

capa limite

zona de contacto entre el fluido y el cuerpo, aqui los efectos de rozamiento son importantes

cuantas capas tiene la capa limite

2

segunda capa de la capa limite

efectos de rozamiento son despreciables, el flujo es ideal sin rozamiento (flujo potencial)

de donde a donde se extiende la superficie

desde la superficie del cuerpo hasta una distancia donde la velocidad alcanza el 99% de la velocidad del flujo sin rozamiento de la corriente

SEPARACIÓN DE LA CAPA LIMITE
como es la variación de presión

muy pequeña

Porque viene dada la distribución de presiones

por el gradiente de presión del flujo potenciañ

De que dependen el perfil de velocidad y el aumento del espesor

del gradiente de presión en a dirección x

Que es el gradiente favorable

Es si la presión disminuye en el sentido de la circulación y el espesor de la capa limite se reduce

gradiente adverso

si la presión aumenta en el sentido de flujo, espesor de la capa limite crece y provoca que el fluido en la capa limite se frene

Cuando se produce la separación del flujo seguida de una zona de flujo invertido

Si el gradiente de presión alcanza un valor suficiente grande

Donde se produce la separación

punto dV/dy=0

Que se origina en la separación

el desprendimiento del flujo formandose una estela aguas abajo del punto de separación

Donde está el punto de separación

lo mas abajo posible

Que deforma las lineas de corriente del flujo no perturbado aumentando su velocidad

la geometría del perfil

que compensa la aceleración arriba de A

el efecto de frenado

Con que la capa limite permanece delgada

por el efecto de aceleración

que aparece abajo de A

un gradiente adverso a la presión y un aumento de la capa limite hasta B

a partir de donde el fluido se sigue desacelerando produciendo una inversión en el sentido de flujo

en el punto B

A partir de donde se forma una zona de turbulencias

del punto de despegue

estela

zona de turbulencias

en donde se produce una perdida de energía por rozamiento

punto de despegue

a donde viajan los remolinos?

aguas abajo disipando energía por rozamiento viscoso

que pasa en una capa limite adherida si varia el ángulo

se puede producir el desprendimiento de la capa límite

que surge alrededor de un cuerpo envuelto por un fluido en movimiento

una distribución de presiones

que fuerzas origina la distribución de presiones en una capa limite adherida

1. FUERZA DE ARRASTRE: paralela a la dirección de la velocidad relativa

2. FUERZA DE SUSTENTACIÓN: perpendicular a la de arrastre

Que fuerzas actúan sobre cada elemento de area

1. fuerza según el eje tangencial originada por el esfuerzo cortante debido al rozamiento

2. Fuerza segun a la normal que es perpendicular a la superficie debido a la presión

Con que se relacionan las fuerzas de arrastre y sustentación

con la presión aerodinámica

De que dependen Cl y Cd

geometría, dirección de la velocidad relativa y número de Reynolds

Cd varía en función de ______

Re

Como es la distribución de las líneas de corriente para un Re muy pequeño

proxima a la del flujo potencial, siendo que el flujo real esta dada por la función de Stokes

Para Re alrededor de 4 como es la distribución de las líneas de corriente

Se inicia el desprendimiento. hasta ocupar toda la parte posterior de la esfera que ocurre para un Re proximo a 10

Como es la distribución de las líneas de corriente para un Re alto

se desprende el remolino

Como es la distribución de las líneas de corriente para un Re de 100

se forma una estela aguas abajo de la esfera. el coeficiente de arrastre disminuye hasta 0.45 y el circulo de desprendimineto es en un angulo polar cercano a 80, siendo el primer regimen subcritico o de estela

Como es la distribución de las líneas de corriente para un Re a 300000

cd tiene un brusco descenso de .45 a .1 estabilizandose en .13. el angulo de desprendimiento es de 120 formandose el segundo regimen de estela o subcritico

borde de ataque

puntos AA' a barvolento sobre los que incide el fluido

borde de fuga

puntos BB' a sotavento opuesta a AA'

CUERDA DEL PERFIL

une los puntos de ataque y de fuga

envergadura o longitud del perfil

longitud b del segmento BB'

extrados e intrados

lineas AMB y ANB

extrados

aire esta en depresión

intrados

aire en sobrepresión

angulo de incidencia

forma la cuerda con la dirección de la velocidad relativa del viento

geometria del perfil definida por

configuración de la linea de curvaura media
espesor maximo
curvatura del borde de ataque

clasificación de perfiles segun la relacion espesor/ cuerda:

perfiles delgados: e/l

perfiles tienen diferentes denominaciones segun su ____

forma

denomincación NACA

national advisory committee of aeronautics

Que definen los cuatro digitos de la serie NACA mas antigua

primer digito: maxima flecha de la linea media
segundo: distancia desde el borde de ataque hasta la posición de máxima flecha
dos ultimos: espesor maximo en porcentaje de cuerda

Que definen los numeros en la serie NACA de 5 digitos

primer: valor aproximado de la ordenada máxima de la linea de curvatura media en porcentaje de cuerda 2 y 3: doble de la posición de dicha ordenada 4 y 5: espesor maximo

VERDADERO O FALSO: el viento cede toda su energía cinética

Falso

de la energía en el rotor en que se pierde una pequeña parte de la energía

rozamientos aerodinámicos y meánicos

potencia en el eje del rotor o potencia al freno

potencia capaz de accionar una carga eesta en el eje del rotor

potencia eólica disponible

potencia eolica del viento antes de incidir sobre el rotor

relacion potencia al freno y potencia eólica disponible

rendimiento de conversión o coeficiente de potencia

densidad de potencia o potencia especifica

potencia obtenida por area barrida por el rotor

Estos rotores presentan un elevado par de arranque para velocidades bajas de viento.

Rotores verticales tipo Savonius y Generadores multipala Windmill.

Rotores adecuados para accionamiento de bombas de agua y para arranque a plena carga

Rotores verticales tipo Savonius y Generadores multipala Windmill.

Estos rotores tienen par de arranque menor, requieren velocidad de viento mayor y no adecuados para arranque a plena carga.

Rotores bipala y tripala

Al disminuir el número de palas aumenta...

Velocidad específica de diseño.

Generadores multipala se denominan:

Generadores lentos

Generadores bipala o tripala se denominan:

Generadores rápidos

La denominación rápido o lento está ligada a...

La velocidad específica de diseño.

¿Coeficiente de potencia y de momento varían según qué y dependen de qué?

Regimen de funcionamiento y dependen de la velocidad específica, ángulo de incidencia.

Velocidad tangencial aumenta según...

se aleja del eje de giro del rotor.

En la zona del buje la velocidad es...

Nula

¿En el extremo de la pala que velocidades se alcanzan?

70 m/s

Cómo se optimiza la potencia de un aerogenerador? (Tiene que ver con el ángulo)

Ajustar el ángulo de paso de los perfiles para tener siempre el mismo ángulo de ataque.