Construcción de un prototipo de túnel de viento automatizado para la evaluación aerodinámica de perfiles eólicos

Abstract

Este presente trabajo de titulación tuvo como objetivo diseñar y construir un prototipo de túnel de viento automatizado para la evaluación aerodinámica de perfiles aerodinámicos utilizados en turbinas eólicas, destinado al Laboratorio de Energías Renovables de la Universidad Técnica del Norte en Ibarra, Ecuador. El diseño se desarrolló en SolidWorks utilizando una configuración de túnel de viento subsónico de circuito abierto, que consta de una sección de contracción, una cámara de prueba y un difusor. Para evaluar el desempeño aerodinámico del perfil NACA 6412, se realizaron simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) en Ansys Fluent, considerando ángulos de ataque entre 0° y 16° y velocidades del viento de 3, 6 y 10 m/s. Los resultados muestran que el ángulo de ataque de 4° presenta el mejor desempeño aerodinámico, alcanzando un coeficiente de sustentación (Cl) de 0.68 y un coeficiente de arrastre (Cd) de 0.043 a 10 m/s. Posteriormente, se construyó un prototipo que integraba un ventilador de CA, un sistema de control de velocidad con atenuador y un anemómetro digital con conectividad Bluetooth. Además, se desarrolló una interfaz en Python para automatizar la adquisición, el procesamiento y la visualización de los datos experimentales. Las pruebas revelaron velocidades efectivas de 3,00, 4,08 y 4,89 m/s, mostrando tendencias consistentes con los resultados numéricos y un rendimiento aerodinámico mejorado a un ángulo de ataque de 4°. El prototipo desarrollado sirve como herramienta experimental para actividades académicas y estudios relacionados con la energía eólica.