Metodología de Diseño de Álabes de Turbinas Eólicas de Material Compuesto Combinando Optimización Metaheurística y Topológica

Abstract

Uno de los desafíos actuales de la industria eólica es el diseño de álabes de material compuesto que sean de gran porte y bajo peso. En este contexto, este trabajo propone una metodología de optimización para minimizar el peso de un alabe de material compuesto de 28.5-m de largo, que pertenece a una turbina de 1.5-MW. En primer lugar, se determina el laminado optimo de espesor variable para la piel exterior de los álabes combinando elementos finitos con esquemas de optimización basada en algoritmos genéticos con restricciones. Posteriormente, se utiliza optimización topológica para modificar la configuración estructural interna de los álabes, removiendo material de los largueros (shear webs) que es menos esencial para mantener la rigidez y resistencia de la pieza. La metodología propuesta demostró ser una herramienta de rediseño robusta, en la cual optimización topológica se utiliza como un complemento al problema clásico de diseño óptimo de la piel exterior de los álabes.