Análisis estructural de torres arriostradas para aerogeneradores de baja potencia

Abstract

El análisis estructural para un aerogenerador de baja potencia implicó una investigación con enfoque cuantitativo por lo que fue necesario realizar cálculos numéricos para evitar un posible colapso en el diseño de la torre arriostrada, siendo el enfoque principal de este trabajo; se orientó así a una metodología que garantizó el cumplimiento del comportamiento estático y dinámico de la torre de 6 metros que satisfizo la función requerida de soportar al aerogenerador Bornay de 6 kW. En la presente tesis se realizó un desarrollo con los modelos de carga basados en la norma estándar 61400-2 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), que tuvo como subsistemas las estructuras de soporte, mecanismos de protección, siendo indicadores empleados y comparados para el análisis estructural de la torre, estando expuesto a los efectos del viento. Aditivo a lo mencionado se incluyeron ecuaciones de tensión, pandeo y esfuerzo, considerando análisis de cables y pernos, que dio como resultado una mayor rigidez para una torre arriostrada. Consecutivo se comprobó la metodología desarrollada con un caso de estudio en el programa SolidWorks. En el primer capítulo se describe el entorno a los aerogeneradores de baja potencia previo al análisis estructural de la torre arriostrada y los requerimientos al diseño que se basaron en la IEC 61400-2. Así mismo, aportaciones a las investigaciones de desarrollo y crecimiento de los aerogeneradores. Se plantea la problemática, así como la justificación, se establece el objetivo general y los objetivos específicos. El segundo capítulo refiere a los fundamentos teóricos y la importancia que tienen los aerogeneradores al aprovechar la fuerza del viento, el comportamiento de la torre en función de la fuerza axial. Se enuncia la norma 61400-2 que contiene los casos de carga y se presenta cada parte del análisis estructural de la torre, desglosando los requerimientos para llegar a un buen diseño. En el tercer capítulo se expone la metodología para el cumplimiento del diseño de la torre arriostrada de 6 kW en base a la norma IEC 61400-2. En el cuarto capítulo se declaran los objetivos planteados y se comparan con los resultados de cada sección. Se evalúan los casos de carga seleccionados, el análisis estructural analítico y la apreciación del desempeño dinámico de la torre en SolidWorks en base a la fuerza aplicada y su longitud. Finalmente, se presentan las conclusiones que responde al objetivo general y especifico del proyecto; y se exponen recomendaciones para futuras investigaciones.