Estudio de las características del viento y su influencia sobre tecnologías de energías renovables instaladas sobre las cubiertas de las edificaciones del Instituto Tecnológico de Santo Domingo mediante métodos CFD

Abstract

En la presente investigación discute la utilización de los softwares de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) como herramienta para evaluar el comportamiento del viento en el Instituto Tecnológico de Santo Domingo (INTEC) para determinar el efecto que pueda tener sobre tecnologías de energía renovables. El análisis de parámetros como líneas de corrientes y vectores de velocidades, sus direcciones y contornos de presiones en el dominio computacional, permite tener criterios acerca de la acción del viento con el parque fotovoltaico, así como para la instalación de otras tecnologías de energías renovables en un futuro, definiendo las regiones con mejores condiciones. El autor realizó un estudio de antecedentes de trabajos sobre modelaciones del viento en un entorno urbano en busca de criterios a tener en cuenta para el desarrollo de la investigación. Para la realización de los ensayos numéricos se utilizó el software ANSYS 16.1-FLUENT, el cual se seleccionó bajo el criterio de sus potencialidades de cálculo, así como de la estrategia del mismo en la resolución de problemas de mecánica de los fluidos. Para las modelaciones numéricas no se consideran las características del terreno, y sí las velocidades predominantes y los rumbos donde se registraban las mayores frecuencias de incidencias, se realizaron 3 ensayos bajo estas condiciones, bajo el modelo de turbulencia de Re-Normalización de Grupo k-ε (RNG k-ε). Se presenta el análisis solo para una dirección y tres diferentes velocidades del viento, se comprobó la viabilidad que tienen varios lugares en la zona de estudio donde se puede instalar pequeñas máquinas eólicas, así como el efecto que tiene la acción del viento sobre los paneles solares instalados.

In the present research, we discuss the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) software as a tool to evaluate wind behavior at the Instituto Tecnológico de Santo Domingo (INTEC) to determine the effect it may have on renewable energy technologies. The analysis of parameters such as lines of currents and velocity vectors, their directions and pressure contours in the computational domain, allows to have criteria about the wind action with the photovoltaic park as well as for the installation of other technologies of renewable energies in a future, defining the regions with better conditions. The author carried out a background study of works on wind modeling in an urban environment in search of criteria to be taken into account for the development of the research. ANSYS 16.1-FLUENT software was used to carry out the numerical tests, which was selected according to its computational potential as well as its strategy in solving problems of fluid mechanics. For the numerical modeling we do not consider the terrain characteristics, but the predominant speeds and the bearings where the highest incidence frequencies were recorded, three trials were carried out under these conditions, under the model of Re-Normalization turbulence of Group k- Ε (RNG k-ε). The analysis is presented only for one direction and three different wind speeds, it was verified the viability of several places in the study area where small wind machines can be installed, as well as the effect that the wind has on the solar panels Installed.