Evaluación de materiales reciclables para la fabricación de los álabes de una turbina eólica H-Darrieus

Abstract

RESUMEN : Actualmente la energía eólica es la segunda energía renovable y limpia con mayor generación de electricidad en el mundo. Sin embargo, los álabes de las turbinas eólicas son un foco de contaminación ambiental, principalmente por la dificultad de reciclarlos. Esta investigación compara 2 materiales termoplásticos: ácido poliláctico (PLA) y poliéster de glicol (PETG); y también 2 materiales compuestos: PLA reforzado con fibra de carbono (PLA+F.C.) y poliéster de glicol reforzado con fibra de carbono (PETG+F.C.). Los 4 materiales fueron impresos en una impresora 3D de deposición por filamento fundido (FDM). De dichos resultados, se eligió el mejor material para la fabricación de los álabes de una turbina eólica vertical. Todos los materiales fueron expuestos a pruebas de tensión, flexión, impacto, dureza, envejecimiento térmico y exposición a radiación U.V. Los resultados mostraron que el material PETG+F.C. es el más indicado para imprimir los álabes de la turbina eólica bajo los parámetros seguidos en este trabajo. Dicho material presenta mejores condiciones de resistencia a la tensión, flexión, elasticidad, resistencia térmica y mejora su dureza con la exposición a la radiación ultravioleta, que los otros materiales analizados. Posteriormente se realizó la impresión de la turbina eólica tipo H-Darrieus a escala de laboratoriode20 cm de altura y 22 cm de diámetro. El coeficiente máximo de potencia obtenido en la turbina fue de 0.21. La potencia eléctrica obtenida de la turbina eólica fue de 0.52 W a 198 RPM con una velocidad del viento de 6 m/s.

ABSTRACT : Wind energy is currently the second clean and renewable energy with the highest electricity generation in the world. However, wind turbine blades are a source of environmental contamination, mainly due to the difficulty of recycling them. This research compares 2 thermoplastic materials: polylactic acid (PLA) and glycol polyester (PETG); and also 2 composite materials: PLA reinforced with carbon fiber (PLA+F.C.) and glycol polyester reinforced with carbon fiber (PETG+F.C.). The 4 materials were printed on a fused filament deposition (FDM) 3D printer. From these results, the best material for the manufacture of the blades of a vertical wind turbine was chosen. All the materials were exposed to tests of tension, bending, impact, hardness, thermal aging and exposure to UV radiation. The results showed that the PETG+F.C. is the most indicated to print the blades of the wind turbine under the parameters followed in this work. This material presents better conditions of resistance to tension, bending, elasticity, thermal resistance and improves its hardness with exposure to ultraviolet radiation, than the other materials analyzed. Subsequently, the impression of the H-Darrieus type wind turbine was made on a laboratory scale of 20 cm in height and 22 cm in diameter. The maximum power coefficient obtained in the turbine was 0.21. The electrical power obtained from the wind turbine was 0.52 W at 198 RPM with a wind speed of 6 m/s.