Ramírez Pastrán, Jesús AntonioSilva Larrotta, Jorge RenéPaez Ortiz, Sergio David2022-04-282022-04-282022-04-26Páez Ortiz, S. D. (2021). Desarrollo de prototipo de generación eléctrica eólica por medio de movimientos oscilantes [Trabajo de pregrado, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional.http://hdl.handle.net/11634/44325Se realizo el diseño de un prototipo de generación eléctrica eólica que funciona por medio de movimientos oscilante. A través de la metodología de diseño QFD se pudo analizar la viabilidad del producto, para posteriormente y por medio de una revisión bibliográfica, proponer 5 alternativas del dispositivo generador de electricidad, las cuales fueron estudiadas computacionalmente para predecir el comportamiento de un aerogenerador no convencional funcional mediante movimientos oscilantes, verificando el efecto causado por el aire sobre el cuerpo del aerogenerador en simulaciones fluidodinámicas (Software ANSYS-Fluent) y resistencia estructural de elementos (ANSYS-Mechanical-Structural). Se obtuvo un prototipo de aerogenerador generando un coeficiente de arrastre bajo y buen comportamiento estructural. Se inició mediante varias alternativas conceptuales de aerogeneradores revisando investigaciones previas, luego se realizó un estudio de dinámica computacional de fluidos (CFD) tridimensional y bajo condiciones de flujo estacionario, ya que una condición turbulenta implica mayor costo computacional. Las simulaciones fluidodinámicas fueron realizadas con aire como fluido (V=7,361 m/s como velocidad promedio en una flota de transporte masivo de pasajeros en Colombia). Se seleccionó el modelo de turbulencia k-ω SST (Shear-Stress-Transport) por la naturaleza del fluido, sugerencia de estudios previos en simulación de aerogeneradores sin palas. En el estudio CFD de las alternativas se evidencia que uno de estos prototipos genera un bajo coeficiente de arrastre (0,73) comparadas con otras propuestas, indicando idoneidad de la aplicación futura del aerogenerador. Las simulaciones estructurales fueron realizadas bajo una condición de cargas combinadas, obteniendo un perfil de presión estacionaria sobre las caras del aerogenerador a través de las simulaciones CFD y aplicando un valor de presión oscilante (Fr= 634,167 Hz). La estructura final del aerogenerador se compone de Nylon-6, acero galvanizado y estructural. El estudio FEM revela deformación máxima en la placa vibratoria (3,19 mm) permitiendo deformar y generar energía mediante las placas de material piezoeléctrico. Palabras clave: Vibración Inducida por Vórtices (VIV), Dinámica Computacional de Fluidos (CFD), análisis estructural, Energy Harvesting, piezoeléctrico, aerogenerador no giratorio.The design of a wind power generation prototype that works by means of oscillating movements was carried out. Through the QFD design methodology, it was possible to analyze the viability of the product, to later and through a bibliographic review, propose 5 alternatives of the electricity generating device, which were studied computationally to predict the behavior of a functional non-conventional wind turbine. through oscillating movements, verifying the effect caused by the air on the body of the wind turbine in fluid dynamic simulations (ANSYS-Fluent Software) and structural resistance of elements (ANSYS-Mechanical-Structural). A wind turbine prototype was obtained generating a low drag coefficient and good structural behavior. It began with several conceptual alternatives for wind turbines, reviewing previous research, then a three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) study was carried out under steady flow conditions, since a turbulent condition implies a higher computational cost. The fluid dynamic simulations were carried out with air as fluid (V=7,361 m/s as average speed in a massive passenger transport fleet in Colombia). The k-ω SST (Shear-Stress-Transport) turbulence model was selected due to the nature of the fluid, a suggestion from previous studies on simulation of bladeless wind turbines. In the CFD study of the alternatives, it is evident that one of these prototypes generates a low drag coefficient (0.73) compared to other proposals, indicating suitability for the future application of the wind turbine. The structural simulations were carried out under a condition of combined loads, obtaining a stationary pressure profile on the faces of the wind turbine through CFD simulations and applying an oscillating pressure value (Fr= 634.167 Hz). The final structure of the wind turbine is made up of Nylon-6, galvanized and structural steel. The FEM study reveals maximum deformation in the vibrating plate (3.19 mm) allowing deformation and energy generation through the plates of piezoelectric material. Keywords: Vortex Induced Vibration (VIV), Computational Fluid Dynamics (CFD), structural analysis, Energy Harvesting, piezoelectric, non-rotating wind turbine.application/pdfspaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/bachelor thesisVortex-induced vibration (VIV)Computacional Fluid Dynamics (CFD)Structural analysisPiezoelectric materialsNon-rotating wind turbineenergy harvestingMovimiento de vórticesDinámica de fluidosEnergíaAbierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Vibración Inducida por Vórtices (VIV)Dinámica Computacional de Fluidos (CFD)análisis estructuralpiezoeléctricoaerogenerador no giratorioRecolección de energíareponame:Repositorio Institucional Universidad Santo Tomásinstname:Universidad Santo Tomásrepourl:https://repository.usta.edu.co