1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
2. Tesis de Posgrado
3. Morelos
4. Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
5. Tesis CENIDET
6. Tesis de Maestría
7. Tesis de Maestría en Ingeniería Mecánica

Title:	Diseño de un aerogenerador de baja potencia para la generación de energía eléctrica distribuida en entornos urbanos
Authors:	Ortiz Velázquez, Daniel Juan José%1315575
metadata.dc.subject.other:	Aerogeneradores, espiral de Arquímedes, CAD, CFD, energía eléctrica
Issue Date:	2025-08-06
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Description:	En el presente estudio se abordó el diseño aerodinámico de una nueva configuración de aerogeneradores de eje horizontal, basada en un rotor inspirado en la espiral de Arquímedes, orientada a la generación distribuida de energía eléctrica de baja potencia en entornos urbanos. El objetivo principal fue reducir la influencia de las fluctuaciones del viento, características de los entornos urbanos. Además, se buscó lograr un intervalo de operación más amplio para el dispositivo, maximizando su rendimiento en condiciones de baja velocidad del viento. El proceso inició con la caracterización del recurso eólico en un entorno urbano durante un año. Mediante un análisis estadístico de los datos recolectados, se identificaron parámetros clave como velocidades mínimas, máximas y promedio del viento, así como la intensidad de turbulencia. Además, se generaron series temporales y un histograma de frecuencia de ocurrencia de velocidades, fundamentales para comprender el patrón de comportamiento del recurso eólico en la zona de estudio y definir las condiciones de diseño del aerogenerador. Con base en este análisis, se seleccionaron los parámetros de diseño más relevantes, lo que permitió proponer y evaluar diversas configuraciones geométricas del rotor con forma de espiral. Estas configuraciones fueron modeladas utilizando herramientas de Diseño Asistido por Computadora (CAD) y evaluadas mediante simulaciones numéricas basadas en la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). El objetivo de este análisis fue estudiar los efectos de cada parámetro de diseño sobre el comportamiento aerodinámico del rotor y su impacto en la eficiencia general del aerogenerador. Como parte del desarrollo experimental, se fabricó un prototipo del diseño propuesto utilizando técnicas de manufactura aditiva (impresión 3D), junto con un modelo de referencia basado en información reportada en la literatura. Este modelo de referencia se empleó para realizar una validación comparativa experimental y numérica, lo que ayudó a demostrar las ventajas del nuevo diseño, especialmente en su capacidad para operar eficientemente a bajas velocidades del viento. Además, se realizó un análisis estructural del modelo propuesto con el fin de identificar las zonas del rotor que presentan mayores esfuerzos y deformaciones. Este estudio consideró materiales típicamente utilizados en la fabricación de aerogeneradores de esta categoría, concluyendo que los esfuerzos y deformaciones generados por una velocidad del viento de 8 m/s se mantienen dentro de los límites aceptables. Cabe destacar que esta velocidad corresponde a una de las más frecuentes y de mayor magnitud en el análisis estadístico de datos. Finalmente, a partir de la curva de potencia obtenida mediante CFD y del histograma de frecuencia de velocidades, se estimó la producción anual de energía. Los resultados indican que el aerogenerador propuesto, con un diseño compacto de 25 cm de diámetro y longitud, es capaz de generar la energía suficiente para alimentar tres focos LED de 8 W encendidos cinco horas diarias durante todo un año.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/masterThesis
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