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Desarrollo de un laboratorio para manufactura de aspas de turbinas eólicas

Jorge Alberto Díaz Pacheco Alejandro González Canales ISAAC HERNANDEZ ARRIAGA AGUSTIN ESCAMILLA MARTINEZ (2017)

En este artículo, se presentan los criterios de diseño y adecuación de un laboratorio para la fabricación de aspas de turbinas eólicas (< 50kW), basado en los requerimientos que se definen en la Norma Oficial Mexicana (NOM) y de las mejores prácticas aprendidas en laboratorios de energía eólica de Alemania. El diseño del laboratorio parte de una metodología en la cual se definen parámetros de entrada, procesos y salidas. Así mismo, se describe y explica la metodología planteada y los elementos que debe contener el laboratorio de acuerdo a las normas aplicables; así como la ergonomía, seguridad e higiene y parámetros fundamentales de la integridad del personal, de igual manera, se discutirán las herramientas para el diseño del entorno de trabajo y la distribución de una nueva línea de manufactura. El desarrollo de este laboratorio de manufactura de aspas se lleva a cabo dentro del marco del Fondo Sectorial CONACYT-SECRETARÍA DE ENERGÍA SUSTENTABILIDAD ENERGÉTICA-Centro Mexicano de Innovación en Energía Eólica (CEMIE-Eólico).

In this paper, the design and adequacy criteria for the manufacture of wind turbine blades (up to 50 kW) are presented. Based on the requirements defined in the Official Mexican Standard and the best practices learned in wind energy German laboratories. The design of the laboratory is based on a methodology in which input parameters, processes and outputs are defined. The methodology according to applicable standards is described and explained; as well as ergonomics issues, safety and industrial hygiene and fundamental parameters for the integrity of personnel. Also, the work tools for the design of the working environment and the allocation for a new manufacturing line is treated. The development of this wind blade manufacturing laboratory is carried out within the found of CONACYT-SECRETARIA DE ENERGÍA- SUSTENTABILIDAD ENERGÉTICA-Mexican Center for Innovation in Wind Energy (CEMIE-Eólico).

Este trabajo es parte de las actividades del proyecto “P09 Desarrollo de aspas para pequeños aerogeneradores (hasta 50 kW)” que se desarrolla en el contexto del Centro Mexicano de Innovación en Energía Eólica (CEMIE-Eólico) bajo los auspicios del Fondo CONACYT-SENER Sustentabilidad Energética.

Conference proceedings

Turbina eólica Aspas Línea de manufactura INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ENERGÉTICA GENERACIÓN DE ENERGÍA

Diseño del sistema de infusión de resina para la fabricación de aspas utilizadas en un aerogenerador de 30 kw

JOSE GERARDO ZAMUDIO HERRERA (2020)

El acceso a la energía eléctrica se ha convertido en una necesidad humana básica, sin embargo, en la mayoría de los casos generarla produce contaminantes que dependen principalmente de la fuente de energía primaria utilizada como la quema de combustibles fósiles. La generación de energía renovable utiliza fuentes naturales como el viento, el agua, el sol, el calor interno de la tierra, las mareas, etc., reduciendo la producción de gases de efecto invernadero. Un aerogenerador o turbina de viento, convierte la energía cinética aire en movimiento, en energía mecánica al hacer girar un aspa conectada a un rotor y finalmente en energía eléctrica gracias a un generador eléctrico. Las aspas de los aerogeneradores son construidas utilizando, especialmente, materiales compuestos debido a su resistencia y bajo peso. El objetivo de esta tesis es desarrollar el sistema de infusión de resina para la fabricación de aspas para un aerogenerador de 30kW utilizando materiales compuestos por medio del Moldeado por Transferencia de Resina Asistida por Vacío (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding, VARTM por sus siglas en inglés) y obtener el “know-how” del proceso. Se ejecutaron varios experimentos y pruebas para definir el mejor arreglo del sistema de infusión de resina para evitar regiones secas y saturación incompleta de las fibras de vidrio y carbono en el proceso de VARTM y poder predecir el tiempo de saturación. Finalmente, se realizó la infusión de resina del aspa, con el mejor arreglo definido, para un aerogenerador de 30kW en el Laboratorio de Innovación en Energía Eólica perteneciente al CIATEQ utilizando VARTM satisfactoriamente ya que se logró saturar por completo el material de refuerzo evitando zonas secas sobre la superficie del molde incluyendo la raíz del aspa dentro de los límites de diseño y de manufactura incluyendo temperaturas y tiempos de llenado.

Access to electricity has become a basic human need, however, in most cases generating it produces pollutants that depend mainly on the primary energy source used as the burning of fossil fuels. Renewable energy generation is based in natural sources such as wind, water, sun, earth internal heat, ocean tides, etc., reducing the production of greenhouse gases. A wind turbine transforms the kinetic energy of the air into mechanical energy by turning a blade assembled to a rotor and finally into electrical energy using a generator. Wind turbines are constructed using composite materials mainly due to their strength and low weight. The thesis objective is to manufacture a 30kW wind turbine blade using composite materials and Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM) to obtain the "knowhow" of the process. Several experiments and tests were developed in order to define the best resin infusion system arrangement to avoid dry regions and incomplete saturation of the glass and carbon fibers in the VARTM process predicting the total saturation time. Finally, the blade resin infusion was performed for a 30kW wind turbine in the CIATEQ wind laboratory using VARTM process satisfactorily since the reinforcement material was completely saturated, avoiding dry areas on the surface of the mold including the root of the blade within the limits of design and manufacture including temperatures and filling times.

Master thesis

Aerogenerador Aspas Infusión de resina VARTM Wind turbine Blades Resin infusion INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA ENERGÉTICA FUENTES NO CONVENCIONALES DE ENERGÍA FUENTES NO CONVENCIONALES DE ENERGÍA