Diseño de un molino de viento para el bombeo de agua en un sistema de riego por aspersión

Introducción— El uso de la energía eólica con fines prácticos es referido desde tiempos antiguos; sin embargo en la actualidad recobra vigencia por la necesidad de encontrar fuentes alternativas de energía frente al combustible fósil convencional que es cada vez más escaso y causa graves problemas d...

Full description

Autores:: Brown Manrique, Oscar
Méndez Jurjo, Néstor
Garcia Reina, Francisco

Tipo de recurso:: Article of journal

Fecha de publicación:: 2021

Institución:: Corporación Universidad de la Costa

Repositorio:: REDICUC - Repositorio CUC

Idioma:: eng

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description	Introducción— El uso de la energía eólica con fines prácticos es referido desde tiempos antiguos; sin embargo en la actualidad recobra vigencia por la necesidad de encontrar fuentes alternativas de energía frente al combustible fósil convencional que es cada vez más escaso y causa graves problemas de contaminación ambiental. Objetivo— Diseñar un molino de viento para la extracción de agua de forma sencilla y eficiente, a partir de los principios de un molino de viento multipala y la utilización de materiales recuperados en la localidad que permita el riego del cultivo de ajo con sistema de riego por aspersión al mínimo coste posible. Metodología— Se utilizaron diferentes metodologías como la experiencia de los productores, enfoques técnicos establecidos para la selección de la relación de velocidades diámetro del rotor, coeficiente de sustentación; coeficiente de arrastre y ángulo de ataque. Se utilizó el método analítico para el cálculo del coeficiente de solidez, los ángulos de cuerda, el coeficiente de potencia, la potencia útil, el caudal real, la potencia hidráulica de la bomba, la fuerza total en el pistón, la fuerza centrífuga, la fuerza de sustentación, la fuerza de arrastre y el par de arranque generado en un molino de viento. Resultados— Se obtuvieron a partir de las velocidades del viento registradas en la localidad durante 30 años de estudios sistemáticos y de los parámetros definidos y calculados para el rotor eólico y la bomba volumétrica. Se logró diseñar un molino de viento con las características mecánicas e hidráulicas adecuadas para ser utilizado en la agricultura. Conclusiones— La investigación demostró que el diseño del molino de viento permite completar las demandas del bombeo de agua para el sistema de riego al garantizar un caudal real de 0.17 L s–1 y un volumen de agua de 0.30 L desplazado por la bomba en cada revolución del rotor eólico. La potencia generada por el rotor eólico satisface la potencia requerida por la bomba.
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Metodología— Se utilizaron diferentes metodologías como la experiencia de los productores, enfoques técnicos establecidos para la selección de la relación de velocidades diámetro del rotor, coeficiente de sustentación; coeficiente de arrastre y ángulo de ataque. Se utilizó el método analítico para el cálculo del coeficiente de solidez, los ángulos de cuerda, el coeficiente de potencia, la potencia útil, el caudal real, la potencia hidráulica de la bomba, la fuerza total en el pistón, la fuerza centrífuga, la fuerza de sustentación, la fuerza de arrastre y el par de arranque generado en un molino de viento. Resultados— Se obtuvieron a partir de las velocidades del viento registradas en la localidad durante 30 años de estudios sistemáticos y de los parámetros definidos y calculados para el rotor eólico y la bomba volumétrica. Se logró diseñar un molino de viento con las características mecánicas e hidráulicas adecuadas para ser utilizado en la agricultura. Conclusiones— La investigación demostró que el diseño del molino de viento permite completar las demandas del bombeo de agua para el sistema de riego al garantizar un caudal real de 0.17 L s–1 y un volumen de agua de 0.30 L desplazado por la bomba en cada revolución del rotor eólico. La potencia generada por el rotor eólico satisface la potencia requerida por la bomba.Introduction: The use of the wind energy with practical ends is referred from old times; however at the present time it recovers validity for the necessity of finding alternative sources of energy in front of the conventional fossil fuel that is more and more scarce and it causes serious problems of environmental contamination. Objective: Design a windmill for the extraction of water in a simple and efficient way, from the principles of a multiblades windmill and the use of materials recovered in the locality that allows the irrigation of the garlic cultivation with sprinkle irrigation system at the minimum possible cost. Methodology: Different methodologies like the experience of the producers, established technical approaches for the selection of the relationship of speeds diameter of the rotor, coefficient of sustentation; haulage coefficient and attack angle were used. The analytic method was used for the calculation of the coefficient of solidity, the cord angles, the coefficient of power, the useful power, real flow, hydraulic power of the pump, total force in the piston, centrifugal force, sustentation force, drag force and the starting torque generated in a windmill. Results: They were obtained starting from the wind speeds registered in the locality during 30 years of systematic studies and the defined parameters and calculated for the wind rotor and the volumetric pump. It was possible to design a windmill with the mechanical and hydraulics characteristics appropriate to be used in the agriculture. Conclusions: The investigation demonstrated that the design of the windmill allows to complete the demands of the pumping of water for the irrigation system when guaranteeing a real flow of 0,17 L s-1 and a volume of water of 0,30 L displaced by the pump in each revolution of the wind rotor. The power generated by the wind rotor satisfies the power required by the pump. application/pdftext/htmlengUniversidad de la CostaINGE CUC - 2021http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessEsta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/view/3743wind rotorgeometry of the bladeuseful powerpiston pumpsolidity coefficientrotor eólicogeometría de la palapotencia útilbomba de pistóncoeficiente de solidezDiseño de un molino de viento para el bombeo de agua en un sistema de riego por aspersiónDesign of a Windmill for the Water Pumping in a Sprinkle Irrigation SystemArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articleJournal articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Inge CucE. A. Soler, L .M. Sánchez & R. Borrego, “Caracterización del viento para evaluar su potencial energético en la Isla de la Juventud,” Ciencia de la Tierra y el Espacio, vol. 16, no. 2, pp. 164–175, 2015. Disponible en http://www.iga.cu/TESE (Ed.), Tecnología Solar-Eolica-Hidrógeno-Pilas de combustible como fuentes de energía. MOR, MX: TESE, pp. 12–22, 2009. Recuperado de http://www.relaq.mx/RLQ/tutoriales/e-bookCyT2.pdfT. P. Chang, “Estimation of wind energy potential using different probability density functions,” Appl Energy, vol. 88, no. 5, pp. 1848–1856, 2011. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2010.11.010D. Avila-Prats, R. Alesanco-Gascía and F. García-García, “Coste del kWh eólico generado en Cuba, a partir de datos de viento de una región de buenos potenciales eólicos,” RIM, vol. 13, no. 3, pp. 38–45, 2010. Disponible en https://ingenieriamecanica.cujae.edu.cu/index.php/revistaim/article/view/49 N. Galán, E. Orozco, N. Mejías & C. Mellado, “Análisis Estadístico de la Velocidad del Viento en Mazatlán Sinaloa,” Rev Anál Cuant Est, vol. 2, no. 4, pp. 288–294, 2015. Recuperado de https://www.ecorfan.org/bolivia/researchjournals/Analisis_Cuantitativo_y_Estadistico/analisis4/3%20Analisis%20Cuantitativo%20y%20Estadistico%20Vol%202%20Num%204%20288-294.pdf J. Proenza, J. E. Piña, R. Quevedo & M. Rojas, “Estudio del recurso eólico en la zona costera de la provincia Holguín,” Ciencias Holguín, vol. 12, no. 1, pp. 1–10, 2006. Disponible en http://www.ciencias.holguin.cu/index.php/cienciasholguin/article/view/334 A. Montesinos Larrosa, “Historia de la energía eólica en Cuba,” Energía y Tú, vol. 37, no. 37, pp. 9–17, 2007. M. Barreto & J. J. Duffy, “Riego solar-eólico por goteo de bajo costo para pequeños agricultores,” presentado al IV ISES_CLA/XVII-SPES, APES/UNSAAC/PUCP, CUZ, PE, pp. 1–5, 2010. Disponible en https://www.perusolar.org/xvii-spes-2010-cusco/ Hanson, D. May, R. Voss, M. Cantwell & R. Rice, “Response of garlic to irrigation water,” Agric Water Manage, vol. 58, no. 1, pp. 29–43, 2003. https://doi.org/10.1016/S0378-3774(02)00076-8 A. I. Prato-Sarmiento, “Evaluación financiera de ajo (Allium sativum L.), morado Nacional y Peruano en el altiplano cundiboyacense, Colombia,” Rev CTA, vol. 17, no. 1, pp. 43–53, 2016. https://doi.org/10.21930/rcta.vol17_num1_art:460 P. Fernández.Antecedentes Históricos y fuentes eólicas, Energía Eólica I. , CANTB, ES, UC, pp. 1–20, 2000. P.D. Fleming and S. D. Probert, “Design and performance of a small shrouded Cretan windwheel,” Appl Ener, vol. 10, no. 2, pp. 121–139, 1982. https://doi.org/10.1016/0306-2619(82)90016-2 E. Riva.Diseño de un molino de viento para extraer agua del subsuelo, para riego en zonas rurales.Professional thesis, PUN, PE, Depto Ing Mec Eléct, UNAP., 2018. Disponible en http://repositorio.unap.edu.pe/handle/UNAP/8884 J. Calle, J. Guaman & L. 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Disponible en http://repositorio.usfq.edu.ec/handle/23000/5755 P. Boomgaard, “Technologies of a trading empire: Dutch introduction of water and windmills in early-modern Asia, 1650s-1800,” Hist Technol, vol. 24, no. 1, pp. 41–59, Jan. 2008. https://doi.org/10.1080/07341510701616915M. Castro, J. I. Rojas & M. P. Carranza, “Caracterización tecnológica de los molinos de viento mediterráneos españoles,” DYNA, vol. 80, no. 177, pp. 22–30, 2013. Disponible en https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/42971F. García, “Determinación de la estabilidad de la mezcla de etanol con naftas mediante la medición de sus propiedades dieléctricas y refractométricas,” INGE CUC,vol. 16, no. 2, pp. 141–150, 2020. https://doi.org/10.17981/ingecuc.16.2.2020.10192183217https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/download/3743/3831https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/download/3743/4677Núm. 2 , Año 2021 : (Julio-Diciembre)PublicationOREORE.xmltext/xml2651https://repositorio.cuc.edu.co/bitstreams/936b6789-12bf-41d8-8db9-42b32b4cee49/downloadeb2e7db6058c8975e89afdb61ce9181bMD5111323/12333oai:repositorio.cuc.edu.co:11323/123332024-09-17 14:20:48.931http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0INGE CUC - 2021metadata.onlyhttps://repositorio.cuc.edu.coRepositorio de la Universidad de la Costa CUCrepdigital@cuc.edu.co

Diseño de un molino de viento para el bombeo de agua en un sistema de riego por aspersión

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