Evaluación comparativa de los modelos DMST y LLFVW para la predicción del desempeño aerodinámico de turbinas eólicas de eje vertical

Resumen

Las turbinas eólicas de eje vertical (VAWT) requieren modelos aerodinámicos eficientes que permitan predecir su desempeño con un costo computacional reducido, especialmente en etapas preliminares de diseño y análisis paramétrico. En este trabajo se presenta una evaluación comparativa de dos modelos aerodinámicos simplificados ampliamente utilizados: el modelo de Doble Tubo de Corriente Múltiple (DMST) y el modelo de Línea Sustentadora con Estela de Vórtices Libres (LLFVW). Ambos enfoques se aplican a una turbina tipo Darrieus-H de pequeña escala y se validan mediante datos experimentales reportados en la literatura. Se analizan dos configuraciones de modelado con distinto nivel de complejidad física, considerando la influencia de las pérdidas por inducción, la expansión de la estela y los efectos aerodinámicos no estacionarios. Los resultados muestran que el modelo DMST tiende a sobreestimar el coeficiente de potencia máximo y a desplazar el punto de operación óptimo hacia valores mayores de la razón de velocidad de punta (TSR), incluso cuando se incorporan correcciones por pérdidas en punta y factores de inducción variables. En contraste, el modelo LLFVW reproduce con mayor fidelidad la dinámica de la estela y los efectos no estacionarios, logrando un mejor acuerdo con los datos experimentales a lo largo de todo el rango operativo. En particular, el LLFVW captura con mayor precisión tanto la magnitud como la posición del pico de desempeño, identificándose como un modelo más confiable para la predicción aerodinámica de VAWTs.