Propuesta de un aerogenerador tipo savonius evaluando cambios geométricos para mejora de su eficiencia
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Date
2025
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Publisher
Universidad Santiago de Cali
Abstract
This study has identified the energy generation potential of vertical-axis wind turbines (VAWTs), highlighting the opportunity to enhance their inherently low efficiency through structural modifications, specifically by altering or augmenting the rotor’s baseline geometry. In particular, the Savonius rotor—characterized by its vertical-axis configuration and ease of fabrication yet known for its limited aerodynamic efficiency—serves as the focus of this investigation. With the objective of improving the performance of a conventional Savonius rotor, this work proposes a geometric modification to the blade profiles aimed at optimizing the capture of wind-induced kinetic energy. To evaluate the aerodynamic performance of the modified design, numerical simulations were conducted in a two-dimensional computational domain using ANSYS Fluent. The proposed rotor was subsequently fabricated at scale via additive manufacturing (3D printing) and experimentally assessed in the wind tunnel facility of the Energy Laboratory at Universidad Santiago de Cali. Tip Speed Ratio (TSR) values ranging from 0.56 to 0.76 were investigated, yielding power coefficient (Cp) values averaging approximately 0.21, which represents a 6% enhancement relative to the baseline rotor. While numerical simulations indicated improved aerodynamic performance, certain discrepancies were observed during experimental validation.
Description
El estudio ha logrado ver el potencial de generación de energía en los aerogeneradores con estructura vertical en su eje, apreciando asi mismo la oportunidad de poder maximizar su baja eficiencia aplicando diferentes cambios en su composición estructural alterando o añadiendo nueva geometría en el rotor de serie o estándar. Para este caso como lo es el Rotor Savonius de tipo eje vertical, que, si bien son fáciles de construir, poseen bajas eficiencias. Con el objetivo de mejorar la eficiencia de un rotor Savonius convencional, el presente trabajo propone una modificación geométrica sobre las palas intentando aprovechar mejor la energía cinética proveniente del viento. Para probar el desempeño de la nueva geometría propuesta, se hizo uso de un ambiente de simulación utilizando ANSYS fluent mediante un dominio computacional 2D. Posteriormente se fabricó el rotor propuesto a escala usando impresión 3D y se probó su desempeño en el túnel de viento del Laboratorio de Energías de la Universidad Santiago de Cali. Se evaluaron valores de TSR entre 0.56 a 0.76 y se obtuvieron valores de Cp alrededor de 0.21 en promedio, presentando una mejora de 6% respecto a al rotor convencional. Si bien las simulaciones computacionales muestran una mejora en el desempeño, existieron algunas discrepancias con la comprobación experimental.
Keywords
Software, ANSYS, Rotor Savonius, CFD, Tunel de Viento
Citation
Escobar Gonzalez, V. A., Benavidez Martinez, J.D., & Quintero Perlaza D. A. (2025). Propuesta de un aerogenerador tipo savonius evaluando cambios geométricos para mejora de su eficiencia. Universidad Santiago de Cali