212Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401212212ISSN 2542-3401/ 1316-4821Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosUNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021(pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821Simulación del desempeño de tres perles aerodinámicos en ujo turbulentoRecibido (20/09/21 ) Aceptado (18/10/21) Resumen: En este trabajo se presentan las curvas de coecientes de sustentación y arrastre en función del ángulo de ataque, para los perles NACA0012, S809 y SG6043 en condiciones de ujo turbulento. El objetivo es identicar el perl aerodinámico que tiene mejor rendimiento en condiciones de relevancia para las turbinas eólicas de pequeña escala. El análisis se realizó mediante simulación utilizando OpenFOAM. En el caso del perl NACA0012 se encuentra que su desempeño es poco sensible a cambios en la turbulencia y en el número de Reynolds. La respuesta del perl S809 es de aumentar tanto el arrastre como la sustentación al aumentar la turbulencia. El desempeño del perl SG6043 resulta ser el más conveniente en ujo turbulento pues las curvas de sustentación en su mayoría aumentan al aumentar la turbulencia. Las curvas que se reportan aquí son inéditas y no se encuentra en la literatura.Aerodynamic performance simulation of three selected airfoils Abstract: This work presents the lift and drag coefcient curves, as functions of the angle of attack, for the NACA0012, S809 and SG6043 airfoils in turbulent ow conditions. The objective is to identify the airfoil with the best aerodynamic performance under conditions that are descriptive of small scale wind turbine. With the use of OpenFOAM, an analysis was done by numerical simulation. In the case of the NACA0012 airfoil, it was found that the performance is insensitive to the changes in turbulence and the Reynold number. The aerodynamic response of the S809 airfoil is to increase both the drag and lift as the turbulence increases. The SG6043 airfoil responds the best out of the three in turbulent ow, given that the lift curves mostly increase with the turbulence. The curves reported in this work are new and not found in previous literatureKeywords: aerodynamics, lift, drag, turbulence.Mariana Montenegro Monterohttps://orcid.org/0000-0002-1865-3021Mariana.montenegro@polimi.itPolitecnico di Milano, Milán, ItaliaGustavo Richmond Navarrohttps://orcid.org/0000-0001-5147-5952 grichmond@tec.ac.cr Instituto Tecnológico de Costa Rica, Cartago, Costa Ricadoi: https://doi.org/10.47460/uct.v25i111.532Palabras clave: aerodinámica, sustentación, arrastre, turbulencia.
213Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401213213ISSN 2542-3401/ 1316-4821Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosI. INTRODUCCIÓNLa demanda energética de la sociedad moderna ha crecido de manera vertiginosa en las últimas décadas. De modo que, incluso en las comunidades remotas en los países en desarrollo, se busca el acceso a la electri-cidad, frecuentemente con sistemas aislados solares o híbridos solares más eólicos, con baterías [1]. En este tipo de aplicaciones, así como en aplicaciones habita-cionales, se emplean turbinas eólicas de pequeña escala.Por otro lado, en los últimos años la tendencia en el campo de la energía eólica ha sido construir turbinas eólicas más grandes y de mayor potencia, buscando las zonas donde el viento tiene la menor perturbación po-sible, empleando alturas de buje cada vez mayores y ubicando los aerogeneradores fuera de la costa, toman-do en cuenta la información que brindan los mapas de potencial eólico que identican las regiones con los me-jores vientos. No obstante, como lo estableció [2], los mejores sitios ya están ocupados por lo que el problema de micro generación toma mayor relevancia.El interés por la investigación en el campo de turbi-nas eólicas de pequeña escala no es algo reciente, por ejemplo, en [3] crean una serie de perles aerodinámi-cos especícamente para micro generación eólica, otros autores como [4] han estado involucrados en el tema en aspectos como la inercia del rotor directamente relacio-nada con la capacidad de arranque a bajas velocidades.En el campo de las turbinas eólica de pequeña es-cala, diferentes autores han empleado distintos perles aerodinámicos para turbinas eólicas de pequeña escala. En [5] se obtiene que los perles de uso muy frecuente en las investigaciones de turbinas eólicas de pequeña escala son el SG6043, S809 y NACA0012, siendo el primero de ellos el que presenta mejor desempeño aero-dinámico, no obstante, se concluye que se requiere más investigación en temas como desempeño aerodinámico de los perles ante altos niveles de turbulencia.La relevancia de los estudios en condiciones con alta turbulencia, son mencionadas por [6] al destacar que las uctuaciones del viento para turbinas eólicas de peque-ña escala, a alturas sobre el suelo de 10 o 15 metros, afecta directamente su desempeño. Lo cual es respalda-do por [7] donde se indica que la turbulencia juega un rol crucial en la eciencia de las turbinas eólicas.Este efecto de la turbulencia puede eventualmente ser positivo, según arma [8], quien señala que a ba-jas velocidades un incremento en la turbulencia puede incrementar la producción de energía, de modo que la producción energética anual se puede ver favorecida por un aumento en la intensidad de turbulencia.Este posible aumento de la eciencia estaría relacio-nado con el aumento en el coeciente de sustentación que se reporta en [9] y [10] al aumentar la turbulencia. En otros ensayos con turbulencia generada articial-mente con rejillas, se ha reportado un ligero aumento en la producción de energía en comparación al ujo sin turbulencia [11].Existe muy poca literatura en el tema del efecto de la intensidad de turbulencia sobre los perles aerodinámi-cos, al variar el número de Reynolds [12]. Ejemplo de esto, en [13] se presenta diferentes curvas de potencia para varios valores de intensidad de turbulencia y en [14] se muestra el efecto de la turbulencia propiamente en el desempeño de las aspas. Por otra parte, en [15] se respalda la idea de que la fuerza de sustentación aumen-ta al aumentar la turbulencia. Por tanto, el objetivo de este artículo es presentar y compara el desempeño aerodinámico de los perles SG6043, NACA0012 y S809 para una amplia gama de números de Reynolds y ante distintos niveles de tur-bulencia, condiciones de relevancia para las turbinas eólicas de pequeña escala. Las curvas de sustentación, arrastre y sustentación sobre arrastre que se presentan en esta investigación son inéditas y no se encuentran en la literatura.II.METODOLOGÍAPara el caso de ujo sobre perles aerodinámicos con alta turbulencia, resulta necesario emplear modelos de ujo en transición [16]. Especícamente el modelo SST de transición – Re. Este incorpora la intermitencia y el número de Reynolds al cual empieza la intermiten-cia Re. La principal razón para el uso de este modelo de transición es que tiene la capacidad de simular con ma-yor delidad las burbujas de separación laminar que ocurren en los perles de interés en las condiciones de ujo turbulento.El modelo SST de transición – Re es similar al mo-delo k- SST pero hay tres términos que son distintos en las ecuaciones de transporte. El término de producción de energía cinética turbulenta va multiplicado por la in-termitencia , la cual representa el porcentaje de tiempo que hay uctuaciones turbulentas presentes en la capa límite. Si la intermitencia es cero, se tiene capa límite laminar, si es 1 la capa límite es turbulenta y en el rango de 0 a 1 es transición.El término de disipación de energía cinética turbu-lenta va multiplicado por el máximo entre 0,1 y el valor de la intermitencia. Lo que pone un límite inferior de un 10% del valor de la disipación en el modelo k- SST.La función de mezcla F1 es la que dene en el mode-lo k- SST si se usa el modelo k- o el k-, de modo que F1 vale 1 cerca de la pared (k-) y vale 0 en la corriente libre UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021 (pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821
214Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401214214ISSN 2542-3401/ 1316-4821(k-)). En el modelo SST de transición – Re el término F1 recibe una corrección para evitar que su valor sea 0 en la capa límite laminar [17].Para obtener el desempeño aerodinámico de los per-les de interés se propone un diseño experimental del tipo factorial con niveles mixtos, donde las variables de respuesta serán las curvas de coeciente de sustentación y arrastre del perl aerodinámico, así como la relación entre la sustentación y el arrastre. Los factores y niveles de las simulaciones están en la Tabla 1, de donde se ex-trae que en total se realizaron 360 simulaciones.Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosUNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021 (pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821Tabla 1. Diseño experimental de simulación de perles aerodinámicosVariableNivelesTotalPerfilesS809, NACA0012 y SG60433Número de Reynolds5x104, 1x105, 5x105y 1x1064Intensidad de Turbulencia (IT)0%, 5%, 10%, 20% y 30%5Ángulo de ataque (AoA)0°, 5°, 10°, 15°, 20°y 25°6Todas las simulaciones son realizadas en Open-FOAM. En cada simulación se considera el ujo de aire alrededor del perl, a una velocidad y ángulo denidos por un tiempo de 4000 s, el cual se tomó para asegurar que el ujo se estabilice y la solución converja. Como parámetros jos se consideró una densidad del aire de 1,2056 kg/m3, una cuerda de 0,2 m y una viscosidad cinemática del aire de 1,1516x10-5 m2/s.III. RESULTADOSAl simular los perles aerodinámicos NACA0012, S809 y SG6043 en condiciones de ujo turbulento para distintos números de Reynolds, es posible observar la respuesta de los coecientes de sustentación y arrastre; así como la relación entre ellos para distintos ángulos de ataque. En estos resultados la variable independiente es el ángulo de ataque (AoA). Las variables dependien-tes son el coeciente de sustentación (CL), el coecien-te de arrastre (CD) y la razón CL/CD. Se han agrupado los cinco valores de intensidad de turbulencia en el mis-mo gráco para valorar cómo cambia la variable de-pendiente en cada caso. Cada gráco corresponde a un perl aerodinámico y un número de Reynolds. En la Figura 1 se muestra el coeciente de arrastre para el perl NACA0012 en las condiciones de los cua-tro números de Reynolds de interés. Los valores míni-mos y máximos de este coeciente son muy similares en las cuatro grácas. Además, no hay una tendencia clara del efecto de la turbulencia a nivel general. De forma especíca se puede ver que en el caso de Re = 5x105 el coeciente de arrastre es menor en todos los casos que la turbulencia es distinta de cero. En términos generales se puede armar que el coeciente de arrastre en el per-l NACA0012 no es signicativamente afectado por el cambio en la turbulencia ni por el número de Reynolds, dentro de los parámetros de esta investigación.
215Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401215215ISSN 2542-3401/ 1316-4821Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosFig. 1. Coeciente de arrastre para el perl NACA0012.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021 (pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821En la Figura 2 se presenta el coeciente de arrastre para el caso del perl S809. Resulta notorio que al au-mentar el número de Reynolds ocurre una ligera dismi-nución en el coeciente de arrastre, en particular para ángulos de ataque mayores a 10°. Esto está relacionado con la formación de la burbuja de separación laminar, la cual tiene menor probabilidad de formarse cuando el ujo tiene más energía, esto es, para mayor número de Reynolds. En este caso el efecto de la turbulencia es más notorio y denido que para el perl NACA0012. En las 4 grácas se aprecia un ligero aumento del arras-tre al aumentar la turbulencia, salvo en el caso de mayor número de Reynolds, donde el comportamiento es errá-tico. Dado que en el perl S809 el arrastre aumenta al aumentar la turbulencia, se puede indicar que este perl puede no resultar adecuado para aplicaciones en ujo turbulento.
216Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401216216ISSN 2542-3401/ 1316-4821Fig. 2. Coeciente de arrastre para el perl S809.Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosUNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021(pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821La Figura 3 presenta el coeciente de arrastre para el perl SG6043. El comportamiento de los valores máxi-mos del arrastre al aumentar el número de Reynolds; es el contrario que para el caso del perl S809, pues ahora al aumentar el Reynolds se registran valores mayores de arrastre. Esto indica una ventaja para el perl SG6043 pues los números de Reynolds bajos son los más usua-les en las aplicaciones de interés de este proyecto, en particular Re = 1x105 que es un valor típico de opera-ción de turbinas eólicas de pequeña escala, de acuer-do con la literatura. Para la gráca especíca de Re = 1x105, el comportamiento de la curva de coeciente de arrastre en función de la turbulencia no está muy bien denido. La curva de este coeciente para la turbulen-cia de 30% resulta mayor en unos casos y menor en otros, al compararla con la curva de turbulencia 0%. Considerando que la respuesta del arrastre en el perl SG6043 no es particularmente sensible ante cambios en la intensidad de turbulencia y que su tendencia es a la baja al disminuir el número de Reynolds, se identican estas características como ventajas que posee este perl para aplicaciones en ujo turbulento en turbinas de pe-queña escala.
217Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401217217ISSN 2542-3401/ 1316-4821Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosFig. 3. Coeciente de arrastre para el perl SG6043.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021 (pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821La Figura 4 presenta el coeciente de sustentación para el perl NACA0012. De manera similar que en los casos anteriores, se muestran las curvas para 5 diferen-tes valores de intensidad de turbulencia en el escena-rio de 4 diferentes números de Reynolds. Se observa que los máximos de sustentación que ofrece el perl NACA0012 son sumamente estables, alrededor de 0,6.
218Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401218218ISSN 2542-3401/ 1316-4821Fig. 4. Coeciente de sustentación para el perl NACA0012.Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosUNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021(pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821Al comparar la tendencia del coeciente de susten-tación en los cuatro regímenes de número de Reynolds del perl NACA0012, se observa que la mayor dife-rencia y por tanto el mayor porcentaje de error ocurre para Re = 1x105. En este caso el error inducido por la turbulencia tiene un máximo de 17.5 % para el ángulo de ataque de 15°.En la Figura 5 se muestra el coeciente de susten-tación para el perl S809. Es posible observar que la turbulencia tiene un efecto positivo en el coeciente de sustentación en este perl, para todos los números de Reynolds de interés. No obstante, como se mencionó anteriormente respecto de la Figura 2, en este perl el arrastre también aumenta al aumentar la turbulencia. Para denir de mejor forma lo adecuado o no que puede resultar este perl particular, se valorará en breve el re-sultado de la razón entre sustentación y arrastre. De este modo es posible conocer cuál es el efecto dominante.
219Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401219219ISSN 2542-3401/ 1316-4821Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosFig. 5. Coeciente de sustentación para el perl S809.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021 (pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821Al comparar la tendencia del coeciente de susten-tación en los cuatro regímenes de número de Reynolds del perl S809, se observa que la mayor diferencia y por tanto el mayor porcentaje de error ocurre para Re = 5x105. En este caso el error inducido por la turbulencia tiene un máximo de 34.8 % para el ángulo de ataque de 15°. Es de destacar que es el mismo ángulo de ata-que en el cual ocurre el máximo de error para el perl NACA0012.El comportamiento de la sustentación del perl SG6043 se presenta en la Figura 6. Las curvas de sus-tentación son en su mayoría mayores conforme aumen-ta la turbulencia, pero la tendencia no es tan clara como en el caso del perl S809. Los valores de coeciente de sustentación son en general menores en el perl SG6043 que en el caso del S809, salvo para ángulos de ataque pequeños. Tanto en el caso del perl S809 como para el SG6043, las curvas de sustentación aumentan al aumentar el Reynolds, hasta un máximo en Re = 5x105, para luego registrar una disminución en Re = 106. Si se comparan los resultados mostrados para el coeciente de sustentación de los tres perles, en las Figuras 4, 5 y 6, se observa que ofrecen mayor sustentación los per-les S809 y SG6043.
220Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401220220ISSN 2542-3401/ 1316-4821Fig. 6. Coeciente de sustentación para el perl SG6043.Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosUNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021 (pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821Al comparar la tendencia del coeciente de susten-tación en los cuatro regímenes de número de Reynolds del perl SG6043, se observa que la mayor diferencia y por tanto el mayor porcentaje de error ocurre para Re = 5x106. En este caso el error inducido por la turbulencia tiene un máximo de 25.5 % para el ángulo de ataque de 20°.Para determinar de manera más clara el comporta-miento de los perles aerodinámicos, se presenta la re-lación entre sustentación y arrastre. En la Figura 7 se muestra el perl NACA0012, que presenta una caída importante al aumentar el ángulo de ataque. Si se tiene en mente que para las aplicaciones de ujo turbulento es usual los cambios en la dirección del viento en el eje horizontal, debido a las uctuaciones propias de la turbulencia, se debe reconocer que el mantener una ade-cuada respuesta aerodinámica para ángulos de ataque grandes es importante. Por esta razón una vez más se identica que el perl NACA0012 no resulta con un desempeño deseable en las condiciones de este estudio.
221Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401221221ISSN 2542-3401/ 1316-4821Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosFig. 7. Relación entre el coeciente de sustentación y el de arrastre para el perl NACA0012.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021 (pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821En la Figura 8 se muestra la relación entre sustenta-ción y arrastre para el perl S809. Aquí es evidente el impacto de la turbulencia. Por ejemplo, si se comparan los casos de turbulencia 0% y 30%: para para el ángulo de ataque de 10°, con Re = 105 la razón CL/CD cae de 24 a 15,5. Es decir, una pérdida del 35% para el S809.
222Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401222222ISSN 2542-3401/ 1316-4821Fig. 8. Relación entre el coeciente de sustentación y el de arrastre para el perl S809.Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosUNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021(pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821En la Figura 9 se muestra la relación entre sustenta-ción y arrastre para el perl SG6043. Al comparar con las guras anteriores se encuentra que la tendencia del efecto de la turbulencia en los perles S809 y SG6043 es a disminuir la relación CL/CD. Pero en el caso del S809 la tendencia es mucho más clara y constante, para el SG6043 en algunos casos la turbulencia más bien au-menta la relación CL/CD.
223Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401223223ISSN 2542-3401/ 1316-4821Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosFig. 9. Relación entre el coeciente de sustentación y el de arrastre para el perl SG6043.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021 (pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821IV.CONCLUSIONESLuego de analizar la respuesta de los perles aerodi-námicos NACA0012, S809 y SG6043 ante variaciones en el número de Reynolds y la intensidad de turbulen-cia, se puede concluir que:1.El arrastre en el perl NACA0012 no es signi-cativamente afectado por el cambio en la turbulencia ni por el número de Reynolds, sin embargo, este perl posee los valores de sustentación más bajos al ser com-parado con los perles S809 y SG6043.2.El perl NACA0012 tiene los valores mínimos de sustentación entre arrastre y además presenta una caída importante al aumentar el ángulo de ataque. Por esta razón se identica que el perl NACA0012 no resulta con un desempeño deseable en las condiciones de este estudio.3.El perl S809 no es adecuado para aplicaciones en ujo turbulento dado que el arrastre aumenta al aumen-tar la turbulencia. Esto a pesar que la turbulencia tiene un efecto positivo en el coeciente de sustentación en este perl. La no idoneidad se sustenta en que la ten-dencia del efecto de la turbulencia en el perl S809 es a disminuir la relación CL/CD.4.Algunas de las ventajas que posee este perl SG6043 para aplicaciones en ujo turbulento en turbi-nas de pequeña escala son que la respuesta del arrastre no es particularmente sensible ante cambios en la in-tensidad de turbulencia y su tendencia es a la baja al disminuir el número de Reynolds. Además, las curvas de sustentación son en su mayoría mayores conforme aumenta la turbulencia.5.En el perl SG6043 la turbulencia disminuye o aumenta la relación CL/CD, pero en los casos que la disminuye el efecto es menor que en el perl S809.6.De los perles en estudio, resulta como más ade-cuado para turbinas eólicas de pequeña escala, el perl SG6043.Los resultados de este trabajo tienen una gran aplica-
224Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401224224ISSN 2542-3401/ 1316-4821ción en el campo de turbinas eólicas de pequeña escala, donde el comportamiento aerodinámico de los perles es sumamente dependiente de la turbulencia. Aplicando estos resultados es posible mejorar el desempeño de los aerogeneradores que se instalan en viviendas o en pun-tos remotos o aislados de la red, donde las condiciones de ujo se ven afectadas por obstáculos locales y las turbinas eólicas comerciales entregan un bajo desem-peño.REFERENCIAS[1]R. Madriz-Vargas, A. Bruce, M. Watt, L. G. Mogo-llón y H. R. Álvarez, «Community renewable energy in Panama: a sustainability assessment of the “Boca de Lura” PV-Wind-Battery hybrid power system,» Renewable Energy and Environmental Sustainability, vol. 2, nº 18, pp. 1-7, 2017. https://doi.org/10.1051/rees/2017040 [2]S. Mertenes, «Wind Energy in the Built Environ-ment,» Ph.D. dissertation. Multi-Science, Brentwood , 2006.[3]P. Giguere y M. S. Selig, «New airfoils for small ho-rizontal axis wind turbines,» Journal of Solar Energy Engineering-transactions, vol. 120, pp. 108-114, 1988. https://doi.org/10.1115/1.2888052[4]A. K. Wright y D. H. Wood, «The starting and low wind speed behaviour of a small horizontal axis wind turbine,» Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, vol. 92, nº 14-15, pp. 1265-1279, 2004. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2004.08.003[5]G. Richmond-Navarro, M. Montenegro-Montero y C. Otárola, «Revisión de los perles aerodinámicos apropiados para turbinas eólicas de eje horizontal y de pequeña escala en zonas boscosas,» Revista Lasallista de Investigación, vol. 17, nº 1, pp. 233-251, 2020. ht-tps://doi.org/10.22507/rli.v17n1a22[6]A. Tummala, R. K. Velamati, D. K. Sinha, V. Indraja y V. H. Krishna, «A review on small scale wind tur-bines,» Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 56, pp. 1351-1371, 2016. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.027[7]L. Pagnini, M. Burlando y M. Repetto, «Experimen-tal power curve of small-size wind turbines in turbu-lent urban environment,» Applied Energy, vol. 154, pp. 112-121, 2015. https://doi.org/10.1016/j.apener-gy.2015.04.117[8]W. D. Lubitz, «Impact of ambient turbulence on per-formance of a small wind turbine,» Renewable Energy, vol. 61, pp. 69-73, 2014. https://doi.org/10.1016/j.rene-ne.2012.08.015[9]P. Devinant, T. Laverne y J. Hureau, «Experimental study of wind-turbine airfoil aerodynamics in high tur-bulence,» Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, vol. 90, nº 6, pp. 689-707, 2002. https://doi.org/10.1016/S0167-6105(02)00162-9[10]C. Sicot, P. Devinant, S. Loyer y J. Hureau, «Ro-tational and turbulence effects on a wind turbine bla-de. Investigation of the stall mechanisms,» Journal of wind engineering and industrial aerodynamics, vol. 96, nº 8-9, pp. 1320-1331, 2008. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2008.01.013[11]C. R. Chu y P. H. Chiang, «Turbulence effects on the wake ow and power production of a horizontal-axis wind turbine,» Journal of Wind Engineering and Indus-trial Aerodynamics, vol. 124, pp. 82-89, 2014. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2013.11.001[12]Y. Kamada, T. Maeda, J. Murata y Y. Nishida, «Visualization of the ow eld and aerodynamic for-ce on a Horizontal Axis Wind Turbine in turbulent in-ows,» Energy, vol. 111, pp. 57-67, 2016. https://doi.org/10.1016/j.energy.2016.05.098[13]Q. A. Li, J. Murata, M. Endo, T. Maeda y Y. Kama-da, «Experimental and numerical investigation of the effect of turbulent inow on a Horizontal Axis Wind Turbine (Part I: Power performance),» Energy, vol. 113, pp. 713-722, 2016. https://doi.org/10.1016/j.ener-gy.2016.06.138[14]S. W. Li, S. Wang, J. P. Wang y J. Mi, «Effect of tur-bulence intensity on airfoil ow: Numerical simulations and experimental measurements,» Applied Mathema-tics and Mechanics, vol. 32, nº 8, pp. 1029-1038, 2011. https://doi.org/10.1007/s10483-011-1478-8[15]S. Wang, Y. Zhou, M. M. Alam y H. Yang, «Turbu-lent intensity and Reynolds number effects on an airfoil at low Reynolds numbers,» Physics of Fluids, vol. 26, nº 11, p. 115107, 2014. https://doi.org/10.1063/1.4901969[16]M. Lin y H. Sarlak, «A comparative study on the ow over an airfoil using transitional turbulence mo-dels,» AIP Conference Proceedings, vol. 1738, p. 030050, 2016. https://doi.org/10.1063/1.4951806[17]Langley Research Center, «Turbulence Modelling Resource,» NASA, [En línea]. Available: https://turb-models.larc.nasa.gov/langtrymenter_4eqn.html. [Últi-mo acceso: 08 03 2021].Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosUNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021 (pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821
225Tolentino S. y Caraballo S. Simulación numérica del ujo de aire.UNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 21, Nº 82 Marzo 2017 (pp. 4-15)ISSN 2542-3401225225ISSN 2542-3401/ 1316-4821Montenegro et al., Simulación del Desempeño de Tres Perles AerodinámicosRESUMEN CURRICULARUNIVERSIDAD, CIENCIA y TECNOLOGÍA Vol. 25, Nº 111 Diciembre 2021 (pp. 212-225)ISSN-e: 2542-3401, ISSN-p: 1316-4821MarianaMontenegro-Montero,costarricense,másterenenergíaeólicadelaUniversidadTécnicadeDinamarca,eingenieríaaeroespacialconénfasisenaerodinámicadelaUniversidaddeTecnologíadeDelft.Tieneexperienciaendiseñoyconstrucciónderotoresdeturbinaeólica.GustavoRichmondNavarro,costarricense,másterencienciasdelaingenieríamecánicadelaUniversidaddeChile,profesoreinvestigadordelInstitutoTecnológicodeCostaRica,enelcampodeturbinaseólicasdepequeñaescala.