Análisis y diseño de una torre vorticosa para ser ensayada en tunel de viento

Abstract

En este trabajo se presentan los ensayos experimentales que se están efectuando para evaluar las posibilidades de aprovechamientode la energía eólica, por medio de un vórtice confinado en una torre cilíndrica. De acuerdo a las consideraciones teóricas, parecería que este sistema supera las expectativas más optimistas de generación de energía. Por esta razón y para verificar los valores teóricos, se ha diseñado una torre vorticosa que, montada en un soporte especial, está siendo ensayada en el túnel de viento de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires. El cilindro que representa la torre, tiene ventanillas longitudinales que permiten la entrada del aire en forma tangencial. El mismo es abierto en su extremo superior, mientras que en la base se ha efectuado un orificio donde una hélice, de eje vertical, aprovecha ventajosamente la elevada velocidad del aire y el salto de presión apreciable que existe entre el exterior y el núcleo del vórtice. Para medir la rotación del aire y la corriente vertical ascenden­ te, se emplea una sonda de conducto doble que permite determinar la magnitud y dirección del flujo. Además, el cilindro y las aletas han sido construidos en material acrílico a fin de visualizar el movimiento. Estas tareas de mediciones se encuentran en curso, pudiéndose determinar las propiedades del fluido y, por lo tanto, la potencia que se puede extraer. Los ensayos son efectuados para varios diámetros del orificio inferior del cilindro y para distintas velocidades del viento.

This paper presents experimental tests performed to evalúate the possibilities of wind energy generation by a confined vortex in a cylindrical tower. According to theoretical considerations, the vertical-vortex turbine appears to exceed the most optimistic estimates. For this reason and trying to verify the theory, a vortex tower has been designed and installed in the wind tunnel of the Engineering Faculty, University of Buenos Aires. The tower is an open-top cylinder that lets the wind enter through longitudinal slots that are open to the windward side. A vertical axis turbine, placed in the tower floor, takes advantage of the high speed flow and pressure difference between the outside and the low pressure core of the vortex. To measure the air circulation inside the cylinder a two tube pressure probe is used. In this way, speed and flow direction are determined. These tests -are flow under.development to evalúate the fluid properties and obtainable energy as a function of turbine diameter and wind velocity.