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El presente trabajo de final de grado en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automática tiene como aspecto general diseñar la electrónica de una turbina eólica de baja potencia, contando también con en el diseño mecánico utilizando tecnología de impresión en 3D. Este proyecto se verá afectado por las limitaciones de presupuesto y tiempo, por lo que se busca encontrar la solución más eficiente y rentable para construir una turbina eólica funcional, capaz de cargar una batería para así aprovechar la energía producida más adelante. En cuanto a la parte electrónica, se evaluarán diferentes técnicas y estrategias para lograr una optimización en el rendimiento de la turbina. Se investigarán los distintos tipos de controladores, sensores y circuitos que se pueden utilizar para controlar el movimiento y la velocidad de la turbina, así como la generación y almacenamiento de energía eléctrica, teniendo en cuenta la eficiencia energética y el bajo costo. En cuanto al diseño mecánico, se utilizará tecnología de impresión 3D para la fabricación de los componentes mecánicos, lo que permitirá una mayor precisión y control en la fabricación de los mismos. Además, se prestará especial atención a la resistencia y durabilidad de los componentes a través de su diseño, para asegurar un funcionamiento óptimo y una larga vida útil de la turbina. Se llevarán a cabo diferentes pruebas y simulaciones para evaluar el rendimiento de la turbina en diferentes condiciones de viento, y se realizarán ajustes en su diseño en caso de ser necesario, con el fin de maximizar la eficiencia y reducir los costos. En resumen, este proyecto de final de grado en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automática se enfoca en el diseño electrónico de una turbina eólica de baja potencia y en el diseño mecánico utilizando tecnología de impresión 3D., El present treball de final de grau en Enginyeria en Electrònica Industrial i Automàtica té com a aspecte general dissenyar l'electrònica d'una turbina eòlica de baixa potència, comptant també en el disseny mecànic utilitzant tecnologia d'impressió en 3D. Aquest projecte es veurà afectat per les limitacions de pressupost i temps, per la qual cosa es busca trobar la solució més eficient i rendible per construir una turbina eòlica funcional, capaç de carregar una bateria per aprofitar l'energia produïda més endavant. Pel que fa a la part electrònica, s'avaluaran diferents tècniques i estratègies per aconseguir una optimització en el rendiment de la turbina. S'investigaran els diferents tipus de controladors, sensors i circuits que es poden utilitzar per controlar el moviment i la velocitat de la turbina, així com la generació i emmagatzematge d'energia elèctrica, tenint en compte l'eficiència energètica i el baix cost. Pel que fa al disseny mecànic, s'utilitzarà tecnologia d'impressió 3D per a la fabricació dels components mecànics, el que permet una major precisió i control en la fabricació dels mateixos. A més, es prestarà especial atenció a la resistència i durabilitat dels components a través del seu disseny, per assegurar un funcionament òptim i una llarga vida útil de la turbina. Es portaran a terme diferents proves i simulacions per avaluar el rendiment de la turbina en diferents condicions de vent, i es realitzaran ajustos en el seu disseny en cas de ser necessari, amb la finalitat de maximitzar l'eficiència i reduir els costos. En resum, aquest projecte de final de grau en Enginyeria en Electrònica Industrial i Automàtica es centra en el disseny electrònic d'una turbina eòlica de baixa potència i en el disseny mecànic utilitzant tecnologia d'impressió 3D, This final degree project in Engineering in Industrial and Automatic Electronics aims to design the electronics of a low-power wind turbine, as well as the mechanical design using 3D printing technology. This project will be affected by budget and time constraints, so the aim is to find the most efficient and cost-effective solution to build a functional wind turbine capable of charging a battery to harness energy produced later. Regarding the electronic part, different techniques and strategies will be evaluated to optimize the turbine's performance. Various types of controllers, sensors, and circuits that can be used to control the movement and speed of the turbine, as well as the generation and storage of electrical energy, will be investigated, taking into account energy efficiency and low cost. In terms of mechanical design, 3D printing technology will be used to manufacture the mechanical components, which will allow for greater precision and control in their production. Additionally, special attention will be paid to the resistance and durability of the components through their design, to ensure optimal operation and a long lifespan of the turbine. Different tests and simulations will be carried out to evaluate the turbine's performance under different wind conditions, and adjustments will be made to its design if necessary, in order to maximize efficiency and reduce costs. In summary, this final degree project in Engineering in Industrial and Automatic Electronics focuses on the electronic design of a low-power wind turbine and mechanical design using 3D printing technology.

Aquest projecte, relacionat amb l’energia eòlica, presenta el procés d’anàlisi i disseny d’un aerogenerador que ofereix una solució innovadora per a la producció d’energia renovable. La proposta de disseny presentada en aquest treball té com a finalitat oferir un aerogenerador eficient que treballa d’una manera sostenible i net. Aquest projecte pretén introduir el lector al camp de l'energia eòlica mitjançant una introducció, on s'esmenta la teoria a la praxi del dispositiu, juntament amb el funcionament i la problemàtica relacionada. Seguidament, mitjançant una sèrie d'estudis sobre els principis físics de funcionament, el potencial eòlic existent i l'estudi de mercat, s'estableixen unes especificacions de disseny que han servit com a guia per desenvolupar un disseny que garanteix el funcionament correcte de l’aerogenerador de forma eficient i neta. Alhora, es duu a terme una selecció adequada de materials i estudis de viabilitat necessaris per garantir el funcionament òptim de l'aparell, així com una anàlisi econòmica per avaluar-ne la rendibilitat. Finalment, es presenta els resultats de simulació de l’aerogenerador mitjançant programaris de modelatge 3D per provar la resistència de l'aerogenerador a les forces que hi actuen i per dur a terme una anàlisi computacional de la dinàmica de fluids (CFD) del flux de vent que travessa l'aerogenerador. D'aquesta manera s'ha aconseguit desenvolupar un aerogenerador eficient que opera de manera neta i sostenible, Este proyecto relacionado con la energía eólica presenta el proceso de análisis y diseño de un aerogenerador que ofrece una solución innovadora para la producción de energía renovable. La propuesta de diseño presentada en este trabajo tiene como finalidad ofrecer un aerogenerador eficiente que trabaja de forma sostenible y limpia. Este proyecto pretende introducir al lector en el campo de la energía eólica mediante una introducción, donde se menciona la teoría en la praxis del dispositivo, junto con el funcionamiento y la problemática relacionada. Seguidamente, mediante una serie de estudios sobre los principios físicos de funcionamiento, el potencial eólico existente y el estudio de mercado, se establecen unas especificaciones de diseño que han servido como guía para desarrollar un diseño que garantiza el correcto funcionamiento del aerogenerador de forma eficiente y limpia. Asimismo, se lleva a cabo una adecuada selección de materiales y estudios de viabilidad necesarios para garantizar el funcionamiento óptimo del aparato, así como un análisis económico para evaluar su rentabilidad. Por último, se presenta los resultados de simulación del aerogenerador mediante softwares de modelado 3D para probar la resistencia del aerogenerador a las fuerzas que actúan y para llevar a cabo un análisis computacional de la dinámica de fluidos (CFD) del flujo de viento que atraviesa el aerogenerador. De esta forma se ha conseguido desarrollar un aerogenerador eficiente que opera de forma limpia y sostenible., This project related to wind energy presents the process of analysis and design of a wind turbine that offers an innovative solution to produce renewable energy. The design proposal presented in this work aims to offer an efficient wind turbine that works in a sustainable and clean way. This project aims to introduce the reader to the field of wind energy through an introduction, where the theory in the praxis of the device is mentioned, along with the operation and related problematics. Then, through a series of studies on the physical principles of operation, the existing wind potential and the market study, design specifications are established that have served as a guide to develop a design that guarantees the correct operation of the wind turbine in an efficient and clean way. Likewise, an adequate selection of materials and feasibility studies are carried out to guarantee the optimal operation of the device, as well as economic analysis to evaluate its profitability. Finally, the simulation results of the wind turbine are presented using 3D modeling software to test the resistance of the wind turbine to the acting forces and to carry out a computational analysis of the fluid dynamics (CFD) of the wind flow through the wind turbine. In this way, it has been possible to develop an efficient wind turbine that operates in a clean and sustainable way.

El problema energético mundial está afectando cada vez más a la sociedad, por eso la energía eólica se ha vuelto una solución a este problema. Este se trata de un es un recurso viable y muy fácil de conseguir, sin embargo, los aerogeneradores han tenido una lenta evolución al largo del tiempo. El micro aerogenerador Savonius es una turbina eólica de eje vertical que se caracteriza por tener un funcionamiento a muy baja velocidad del viento. Además tiene una fabricación sencilla y económica. Tras la elección de este rotor, en este proyecto se realiza una mejora en el diseño de la turbina combinando diferentes factores: la modificación en las aspas, así como unos deflectores que ayudan a redirigir el aire

Desenvolupar un sistema de monitorització d'un prototip de molí de microeòlica, i extreure conclusions de les dades obtingudes.

Rotor design is a multidisciplinary task that requires information on power and noise performance, structures, loads and an estimated system cost. The task of designing a new turbine involves trade-offs and the understanding of what is the required level of detail in the modeling at which the calculations are meaningful for a certain rotor concept.This assignment will explore different turbine concepts and the effect of some of the modeling choices in the optimization results. The first investigations will be related to discretization and numerical optimization options. Then the work will continue exploring the effect of different targets in the optimization (e.g. investigate the effect of root flow modeling and swirl in the root chords and total weight, compare optimization results for a turbine in 2 different site conditions and a hybrid optimization, implications of rotor size in the optimization with a constrained gear box for a low turbulence site).The work will also involve the extension of some of the modules in the current optimization work (e.g. coupling a new routine for loads or noise improved assessment and check its effect on the final optimized results).This work will be developed mainly using Matlab and Python. Most of the tools and information used as input will be confidential., When designing a wind turbine, the ultimate goal is to find the design that yields the maximum incomewith the lowest cost. This often implies trade-off decisions that must be assessed by a computer, sincethey involve many disciplines. For this reason, a tool aiming to optimise the design a wind turbineblade was studied and improved. The way in which the numerical parameters affect the final result wasinvestigated. Moreover, a method to correlate the static and design loads was implemented. Finally, thestructural module was updated in order to include a more detailed analysis

El presente trabajo se basa en el estudio de un nuevo diseño de turbina eólica, la cual se coloca y funciona encima de una superficie fluida. Se define un modelo matemático en base a relaciones entre los parámetros de diseño y funcionamiento, teniendo como base la aerodinámica y la mecánica de fluidos. Así mismo, una vez establecido el modelo se procede al cálculo de un ejemplo de dimensiones reales, comprobando así las premisas teóricas tratadas con un cálculo específico.

L'objectiu del TFG és dimensionar una instal·lació eòlica connectada a xarxa per a la cobertura parcial de les necessitats energètiques de l'edifici.

Realizar el diseño aerodinámico de las palas de un mini aerogenerador de eje horizontal (diámetro aprox ~1 m) usando la teoría de BEM (Blade Element Momentum) y el estudio del ‘wind lens’ para mejorar la eficiencia. Además se realizará un prototipo de las palas., El objeto de este proyecto es adquirir conocimientos sobre el diseño aerodinámico de las palas de un aerogenerador con ‘wind lens’. Usando la teoría de BEM (‘Blade Element Momentum’) modificada por eluso de‘wind lens’.También serealizó un prototipo de la pala para materializar el diseño y poner en práctica conocimientos básicos de fabricación.

L'objectiu del projecte és construir un sistema de control que mantingui una maqueta d'aerogenerador alineada amb la direcció del vent. Per tant, les tasques a completar durant la realització del treball són: dissenyar i construir la planta (maqueta d'aerogenerador i ventilador que generarà el vent); modelitzar el comportament de la planta; definir l'algoritme de control de la posició; implementar el control mitjançant un microprocessador, un servomotor de radiocontrol i uns sensors de pressió i validar les prediccions teòriques amb resultats experimentals., Dissenyar i construir la planta. Modelitzar el comportament de la planta. Disseny del sistema de control. Implementació i programació de la plata controlada. Resultats experimentals. Conclusions

Consolidar i ampliar els coneixements en termodinàmica, transferència de calor, dinàmica de fluids computacional, aerodinàmica, etc. en genral i eficiència energètica en particular. Desenvolupar un treball d'aplicació al disseny en àmbits propis de la enginyeria en general i la optimizació energètica en particular., Anàlisi previ d'antecedents i state of the art. Desenvolupament de les eines de simulació numèrica necessàries. Obtenció de resultats i propostes d'optimització en el disseny. Conclusions.

La energía eólica es una de las fuentes de energía renovable más utilizadas desde su creación por su alta rentabilidad y rendimiento. Este es el motivo por el que a lo largo de los siglos se han llevado a cabo investigaciones y proyectos en este ámbito con la finalidad de profundizar, optimizar y expandir el uso de esta energía. El proyecto presentado a continuación no es una excepción. La construcción de un aerogenerador de tamaño reducido, no solo es una herramienta didáctica que servirá como modelo de aerogeneradores que se utilizan en el mundo real, sino que también es una exploración de tecnologías innovadoras como lo es en este caso la impresora 3D. Existen numerosos tipos de aerogeneradores que se clasifican según sus distintas características estructurales y funcionales. En este proyecto se ha construido un aerogenerador con unas características determinadas que se detallan a lo largo de esta memoria. Asimismo, se detallan todos los aspectos que se han tenido en cuenta en la construcción del aerogenerador, las razones por las que se ha decantado en construir este tipo de aerogenerador en concreto, las etapas en las que ha sido construido el aerogenerador junto con los cálculos y, por último, las perspectivas futuras que puede tener este aerogenerador.

En el presente proyecto se diseña el proceso de fabricación de un producto. Los objetivos son estudiar y analizar las técnicas de fabricación a utilizar, calcular los tiempos de mecanizado y producción, y a su vez evaluar los costes directos e indirectos sobre la actividad. En el desarrollo de este proceso se estudian la hoja de ruta y las hojas de fase de cada una de las piezas del producto, los tiempos de corte de todas las operaciones, los tiempos en máquina para la obtención de las piezas, los tiempos de montaje, la estructura de producción interna de la fábrica, la elección de la maquinaria necesaria para su producción, entre otros. El producto utilizado para el estudio es un diseño de un prototipo de aerogenerador que forma parte de un proyecto de Mecánica de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial de Barcelona de la Universidad Politécnica de Cataluña. Para poder situar el proyecto en una posible realidad, se considera un producto eficaz y totalmente utilitario. Así pues, en los primeros apartados del proyecto se explica el funcionamiento del producto, sus principales características y los componentes necesarios para el montaje y puesta en marcha.

El proyecto presente trata de la creación de un modelo dinámico de un conjunto aerogenerador de velocidad variable por control del ángulo de orientación de las palas y basado en el generador de inducción doblemente alimentado (DFIG) controlado por un convertidor back-to-back voltage source converter (VSC) de potencia parcial. Se ha estudiado e implementado un control vectorial basado en la orientación del marco de referencia de Park con el flujo del estator y la estrategia de referencias de potencia a seguir por la máquina. La creación de este modelo se ha llevado a cabo en el software Matlab Simulink® y se ha realizado la simulación con tal de estudiar el comportamiento dinámico del sistema bajo condiciones diversas como el arranque o una falta en la red.

En este proyecto se realizará el diseño de un generador síncrono de imanes permanentes y rotor exterior para ser instalado en una turbina eólica de eje horizontal. El diseño se basará en una turbina eólica disponible en el mercado, más concretamente, una turbina de la empresa Bornay. También, eléctricamente, se basará en diseñar el generador para que se adapte a un inversor disponible en el mercado, ya que, diseñar un inversor para el generador provocaría un sobrecoste. Una vez seleccionados los elementos en que se basará el diseño del generador, se establecerán unas restricciones con el objetivo de cumplir con las exigencias de la aplicación. De esta manera, durante el transcurso del proyecto, se irán calculando y analizando las características magnéticas y eléctricas que darán forma al generador síncrono, sin olvidarnos de que se ha de adaptar a una turbina eólica e inversor electrico en concreto. Así pues, se determinarán las dimensiones del generador, los materiales empleados y la configuración de características del devanado situado en el estator. Seguidamente, se realizará un modelo en 2D tanto lateral como longitudinalmente del generador diseñado para realizar un estudio de simulación con el programa de elementos finitos FEMM. De estas simulaciones se podrán extraer resultados que determinarán algunos parámetros magnéticos, como también se podrá observar el comportamiento magnético que ocurre dentro del generador en diferentes condiciones de trabajo. Conocidos todos los parámetros característicos de un generador síncrono, se realizará un análisis de los resultados obtenidos con el objetivo de comprobar que estos resultados se adaptan a la aplicación a la que va dirigida. Este análisis será bastante interesante ya que se podrá ver la evolución de la potencia entregada en función de la velocidad del viento, también se podrá ver la variación de la tensión, frecuencia e intensidad de la corriente que hay en la salida del generador y se verá el rendimiento que ten

El presente proyecto, pretende poder presentar las virtudes y carencias que existen en la utilización de materiales compuestos frente al acero. La necesidad de afrontar nuevos retos tecnológicos en la producción de electricidad mediante la energía eólica en emplazamientos offshore (marinos), es lo que ha provocado la realización de este proyecto. This project is intended to present the pros and cons of the use of compound materials against steel, as well as to show the necessity of facing new technological challenges in the production of electricity by means of wind energy in offshore sites.

Electrification projects based on renewable energy technology have demonstrated to be suitable for providing electricity to rural communities. In the region of Cajamarca, Peru, a wind electrification project has been implemented to provide electricity to the rural community of El Alumbre. To develop this project the wind turbine IT-PE-100 was designed. The turbine was built for the specific environmental conditions of the mountainous region of the Andes. This thesis focused on the performance identification of the current blades of the IT-PE-100. It also presents determinate modifications to the blade design improving the Gross Annual Energy Production of the turbine in the environmental conditions of Cajamarca. To conduct this study the software PROPID has been used to perform the analysis regarding the different modifications. The optimum combination of the modifications yielded approximately 20% more energy annually produced with high performance in high wind ranges. This study demonstrated that small changes in the blade design of IT-PE-100 allow a better exploitation of the wind resource. Also, it encourages further research in experimental studies as wind tunnel experiments to validate the optimization model.

El objetivo de este proyecto es desarrollar y validar un código de cálculo numérico capaz de modelar un aerogenerador en diferentes estados de operación, que prediga las cargas aerodinámicas sobre el rotor y la potencia extraíble del viento, basado en la teoría de la línea sustentadora de Prandtl.

The main aim of the thesis is to develop and test some design tools for the design of offshore wind turbines (OWT) resting on direct foundations on the seabed. As will be made clear in subsequent sections structural design of OWT is a complex problem and the integration of geotechnical design within the broader structural design problem can take many different forms. It is not yet clear what degree of integration of geotechnical and structural design is optimal, as the experience so far is limited and no clear consensus has yet emerged on the particular. Our objective is not to settle this issue proposing a closed methodology but rather to describe different tools that can be employed within different design approaches.

El proyecto consiste en estudiar los aspectos que influyen en el diseño de un alabe de un micro-aerogenerador, para posteriormente poder diseñar y fabricar el alabe y que este cumpla unas prestaciones determinadas y óptimas para su instalación en un micro-aerogenerador completo. La principal finalidad del documento es poder explicar el proceso de obtención de un alabe de un micro-aerogenerador desde su fase de diseño, pasando por la fase de fabricación. Esta documentación permitirá que se optimicen mejor los perfiles de este tipo de aerogeneradores y así obtener un mejor rendimiento en la conversión de la energía del viento a energía transformada por los alabes.

L´objectiu proposat es desenvolupar el projecte, com si es tractes d´un encàrrec de claus en mà, en el que s’implantés un aerogenerador aïllat, que subministres energia a la xarxa, justificant les carregues properes de la zona i amb tota la instal·lació necessària per injectar aquesta energia en una línia determinada anomenada coll de la barraca. Com a objectiu també ens proposem fer els estudis, tant de viabilitat tècnica com econòmica per comprovar si es rentable la instal·lació d´aquets tipus de micro-centrals tant petites, en comptes de la dinàmica actual de massificar tota la producció de energia eòlica en grans parcs i en zones determinades a aquestes explotacions. En el desenvolupament d´aquest projecte ens vem proposar buscar la millor opció d´implantació d´una micro-central eòlica, amb l´objectiu de complir amb els objectius europeus. Posteriorment a la recerca, es va procedir a fer, el estudi dels vents i obtenció de dades, la selecció de l´emplaçament, la justificació de càrregues, la selecció de l´aerogenerador mes adient, la memòria tècnica de la instal·lació de l´aerogenerador juntament amb la de la instal·lació, el plec de condicions, els pressupostos, la normativa actual de condicions de connexió i desconnexió a la xarxa, els estudis de viabilitat tècnica i econòmica, simulacions, les condicions de seguretat i salud, una guide de interface d´usuari i els càlculs justificatius.

Premi al millor Projecte de Fi de Carrera presentat durant l'any 2012 en l'àmbit d'Innovació en Energia Elèctrica que atorga la CÀTEDRA ENDESA., El siguiente proyecto pretende establecer la especificación técnica de un ensayo de vida acelerada de multiplicadoras de aerogeneradores, con el propósito de simular, en un banco dinámico de la realidad, los casos de carga que producen más daño a los componentes principales de la multiplicadora. De esta forma se podrá ensayar la multiplicadora con las mismas cargas que se han utilizado para el diseño y garantizar que el diseño y el funcionamiento de la misma son válidos. En la actualidad las multiplicadoras se ensayan con una misma condición de carga a lo largo del tiempo en un banco que solamente permite cargas estacionarias. Esto quiere decir, que no existen fluctuaciones de velocidad o carga a lo largo de ensayo y que solo se busca incrementar la carga de par hasta un nivel que permita que el ensayo tenga un número de ciclos determinada para que el ensayo tenga una duración más corta. Este tipo de ensayo es más que cuestionable sabiendo que un aerogenerador trabaja con cargas fluctuantes a lo largo del tiempo, debidas al viento, y que sus escenarios de funcionamiento son muy diferentes. Por lo tanto se crea la necesidad de ensayar el banco bajo cargas dinámicas reales que se producen a lo largo de su vida. Para ello, se ha estudiado la caja multiplicadora, de un aerogenerador real, y los principales modos de fallo que ocurren con más frecuencia. Seguidamente se han identificado las cargas de diseño de la multiplicadora, bajo la metodología de cálculo de las normativas correspondientes para cada fallo y la experiencia real en campo, y se ha buscado que evento de carga o escenario puede llegar a producir ese fallo y su probabilidad existente de que ocurra en la vida de la multiplicadora. Finalmente, una vez los casos de carga han sido identificados, se han hallado los parámetros característicos para la generación de las cargas y series de simulación de ensayo en un banco dinámico., Award-winning

Projecte realitzat en col·laboració amb l’empresa Esteyco Energía, El punto de partida del presente proyecto ha sido una patente propiedad de Esteyco Energía consistente en un nuevo concepto de cimentación autoflotante para torres eólicas offshore. El objetivo principal del proyecto ha consistido en desarrollar íntegramente una solución viable del concepto expuesto en la patente.