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IV International Conference on Sustainable Energy Development "CIDES 2025"

IV International Conference on Sustainable Energy Development

CIDES 2025

DESIGN, CONSTRUCTION AND VALIDATION OF A ROTOR WITH TRUNCATED CURVED BLADE WITH FIBONACCI SPIRAL GEOMETRY FOR A VERTICAL-AXIS WIND TURBINE
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This work focuses on the design, manufacture, and validation of a vertical wind rotor with curved blades based on the Fibonacci spiral geometry and aspect ratio considering the golden ratio, supported by laboratory tests in a wind tunnel and real operating conditions.

To study the behavior of the rotor, a statistical design of factorial experiments N=3K is established, with a number of factors or input variables (K) equal to Two. These factors are: number of blades (NA) 2, 4 and 6, wind speed (Vv), minimum level 6.4 m/s, medium level 7.6 m/s and high level 8.8 m/s. Output variables: wind power (Pe), rotor power (Pr), the TSR (Tip-Speed Ratio); turbine efficiency as a function of the power coefficient (Cp) and rotational speed (rpm). A wind tunnel was used for these effects, which allows varying the wind speed in the range of 2.5 to 10 m/s. Empirical mathematical models show the influence of the factors under study on power, efficiency, turbine revolutions and TSR. The results show an efficiency of Cp=0.55 to 0.57, a wind power of 0.588 kW to 1.586 kW, a power in the rotor of 0.344 kW to 0.887 kW; a TSR= 0.64 to 0.85 and angular speed of 155.6 rpm to 288.62 rpm. The proposed rotor is efficient for the generation of energy in mini-wind systems and mini-wind-solar hybrid systems.

El presente trabajo se centra en el diseño, fabricación y validación de un rotor eólico vertical de álabes curvos basado en la geometría de la espiral de Fibonacci y relación aspecto considerando la proporción áurea, respaldada por ensayos a nivel de laboratorio en túnel de viento y condiciones reales de explotación.

Para estudiar el comportamiento del rotor se establece un diseño estadístico de experimentos factorial N=3K, con un número de factores o variables de entrada (K) igual a Dos. Tales factores son: número de álabes (NA) 2, 4 y 6, velocidad del viento (Vv), nivel mínimo 6.4 m/s, nivel medio 7.6 m/s y nivel alto 8.8 m/s. Variables de salida: potencia eólica (Pe), potencia del rotor (Pr), el TSR (Tip-Speed Ratio); eficiencia de la turbina en función del coeficiente de potencia (Cp) y velocidad de rotación (rpm). Se utilizó un túnel de viento para tales efectos que permite variar la velocidad del viento en rango de 2.5 a 10 m/s. Modelos matemáticos empíricos muestran la influencia de los factores objeto de estudio sobre la potencia, la eficiencia, las revoluciones de la turbina y el TSR. Los resultados muestran una eficiencia de Cp=0.55 a 0.57, una potencia eólica de 0.588 kW a 1.586 kW, una potencia en el rotor de 0.344 kW a 0.887 kW; un TSR= 0.64 a 0.85 y velocidad angular de 155.6 rpm a 288.62 rpm. El rotor propuesto resulta eficiente para la generación de energía en sistemas de mini - eólica y sistemas híbridos mini-eólico-solar.

About The Speaker

Jose del Carmen Onofre Lopez

Jose del Carmen Onofre Lopez

UNACAR Flag of Mexico

Discussion

Practical Info
Spanish / Español
October 21, 2025 11:15 AM
14 minutes
Sala Virtual
Authors
Jose del Carmen Onofre Lopez
Emilio Augusto Álvarez Garcia
Ph. D. Cristobal Patiño Carachure
Manuel May Alarcón
Xochil Aguilar Osorio
Francisco Ismael Celis Rodríguez
Dr. Francisco Eneldo López Monteagudo
Keywords
airfoil profiles
coeficiente de potencia.
perfiles aerodinámicos
potencia eólica
power coefficient
turbina eólica vertical
vertical wind turbine
wind power