Discussione: Pale (quantità, profilo alare / profili alari, materiali, ecc.) : QUI TUTTE LE DOMANDE E DUBBI

A questo link:

http://www.dpa.unina.it/coiro/italiano/index.html

si può vedere in quale direzione si stanno muovendo alcuni ricercatori.

Considerando le collaborazioni dovremmo pensare che la cosa sia seria.

Il profilo alare della turbina verticale sembra interessante per la sua semplicità,
ma volevo chiedere ai forumisti se qualcuno aveva già realizzato prototipi con
tale profilo e tecnica di costruzione.

Mi fate conoscere le vostre impressioni ?

saluti - heim

Buon giorno a tutti.
Visto che sono nuovo inanzi tutto mi presento.
Mi chiamo Fulvio, mi occupo di manutenzione in aeronautica, per passione volo in aliante.

Da un po' di settimane ( prima di scoprire questo forum ), complice anche una gita volovelistica nel nord europa e la vista di distese di generatori eolici, mi balocco con l'idea di realizzare un generatore eolico casalingo. (Pensavo ad un rotore di circa 150-200 cm di diametro)
Mi piacerebbe concentrarmi piu' sulla realizzazione della turbina che sulla parte elettrica visto che mastico un po' meglio l'aerodinamica e posso mettere a frutto un po' d'esperienza aeromodellistica.
O cosi iniziato a scaricare qualche documento, tra i vari rintracciati su internet, che parlava di turbine eoliche.
Se da una parte ho trovato molto materiale per calcolare rendimenti teorici ecc.. non ho trovato nulla sui tipi di profili impiegati nella realizzazione delle pale.
Su internet si trovano molti listati di profili ma si riferiscono sempre o a eliche, o a rotori d'elicottero o ali di aerei o aeromodelli.

Siete a conoscenza di profili dedicati? e naturalmente alla reperibilità delle loro coordinate?

Ho notato che molti generatori di piccole dimensioni ( tipicamente quelli per uso marino) usano delle pale praticamente prive di profilo... in pratica lamiere appena incurvate.

L'idea è di realizzare le pale in poliuretano ricoperto di fibra di vetro similmente alle semiali degli aeromodelli di maggiori prestazioni.
Per la sperimentazione dei profili le pale potrebbero essere lasciate senza il rivestimento e la sagoma in poliuretano ottenuta iniettando la schiuma direttamente in uno stampo contenente un longheroncino in legno o aluminio.

Un saluto a tutti, Fulvio

Edited by PescatoreDiNuvole - 13/9/2005, 14:30

CIAO

come tè sono alle prese con la costruzione di un rotore per un generatore orrizzontale .....

io ho osservato i generaoti eolici che offre il mercato....... ho notato che quelli con il miglior rendimento hanno pale a profilo alare ..... con parte più larga al centro e via via a punta all'estremità , (l'inverso delle ventole per fare aria) ..

La forma è dovuta al fatto che la velocità periferica della pala è talmente alta che li la spinta del vento è nulla .... mentre la spinta del vento è tutta concentrata verso il centro del rotore dove la velocità di rotazione è inferiore (mantenedo costante la velocita di rotazione angolare) e il vento spinge la pala.

poi un'altra cosa o notato l'angolo medio che la pala fa con il perno di rotazione è intorno ai 15 ° ......


ciao

CITAZIONE (Dan73 @ 13/9/2005, 14:41)

CIAO

come tè sono alle prese con la costruzione di un rotore per un generatore orrizzontale .....

io ho osservato i generaoti eolici che offre il mercato....... ho notato che quelli con il miglior rendimento hanno pale a profilo alare ..... con parte più larga al centro e via via a punta all'estremità , (l'inverso delle ventole per fare aria) ..

La forma è dovuta al fatto che la velocità periferica della pala è talmente alta che li la spinta del vento è nulla .... mentre la spinta del vento è tutta concentrata verso il centro del rotore dove la velocità di rotazione è inferiore  (mantenedo costante la velocita di rotazione angolare) e il vento spinge la pala.

poi un'altra cosa o notato l'angolo medio che la pala fa con il perno di rotazione è intorno ai 15 ° ......


ciao

Ciao a tutti!
Dan non sono daccordo con te! Non è vero che la parte periferica della pala non riceve spinta dal vento, altrimenti che motivo ci sarebbe di averla!!!????.....il discorso è ben più complesso e dipende dalla velocità di ogni singolo punto lungo la pala, che chiaramente è massima all'estremità e pari a zero al centro. Ad esempio per un rotore di 2 metri di diametro cher gira a 300 giri/min sia ha che all'estrimtà la velocità periferica sarà pari a 113 Km/h, mentre se prendiamo un punto posto a 0,5 metri dal centro la velocitàò sarà di 56,5 Km/h.

Altra cosa su cui non sono daccordo: non è vero che l'angolo medio delle pale è di 15 gradi.....se proverai a costruire un pala ad inclinazione unica di 15° vedrai che il tuo rotore girerà molto piano....


http://www.ds-cats.com/~kurisawa/aeronauti...ls/01-0027.html

Al link sopra trascritto trovate tantissimi profili aerodinamici......l'unico problema è che è in giapponese (credo), ma comunque si riesce ad avere tutti i disegni e le coordinate dei profili....

Ciao Paolo

Si hai ragione il discorso è un po più complesso ........... ,
il fatto di rastremare le pale all'estremità,
...... come dicevi ...... tu le velocità periferiche delle pale sono in genere superiori alla velocità del vento, per quello che ho letto questo fa si che il vento in prossimità dell'estremità contribuisca pochissimo o niente nello spingere la pala;

L'angolo di rotazione delle pale di 15..... è quello che in genere si trova sui generatori in commercio ......

Poi la velocità di rotazione è influenzata non solo dalla forma della pala ma sopratutto dal numero di pale , + PALE - VELOCITA' DI ROTAZIONE

Cosa ne pensi ?

Ciao

Dunque...
Quello che segue deriva dall'esperienza con eliche d'aereo e rotori d'elicottero per cui prendetelo con beneficio d'inventario e spero di non mettere nessuno fuori strada..

...verso l'estremità le pale sono rastremate, credo, per ridurre la resistenza indotta (Similmente a quanto avviene per le ali elittiche degli aeroplani o le eliche dei medesimi) , mentre per compensare la differente velocità a cui lavora il profilo alle diverse distanze dal centro di rotazione si interviene sia sul profilo medesimo ( modificandolo dalla radice all'estremità) sia ( ed in maniera vistosa) sullo svergolamento della pala, ovvero la corda media del profilo non è parallale dalla radice all'estremita ma torta per matenere il piu' costante possibile l'angolo d'incidenza che è dato dalla composizione della velocità e direzione del vento con la velocità e direzione di rotazione del profilo.

l'angolo di rotazione..... quello che conta è l'angolo d'incidenza con cui lavora il profilo in ogni singola sezione della pala. Questo è molto diverso dall'angolo con cui il vento investe il rotore per quanto scritto sopra. a 15° gradi di incidenza la maggior parte dei profili è già stallata generalmente se ricordo bene si ha la massima efficienza attorno ai 6-9 gradi e la massima portanza attorno ai 12-13.

Purtroppo per quanto sia difficile progettare un elica d'aereo... credo sia piu' semplice ottimizzarla per il lavoro che vogliamo farle fare.
Questo perchè in un elica i parametri a cui lavora li decide il pilota che sa' a quale velocità e numero di giri questa da' il meglio delle prestazioni.
Un generatore eolico invece deve adattarsi ai capricci del vento al quale purtoppo ( ma forse per fortuna ) non possiamo imporre di spirare alle velocità per cui abiamo deciso di calcolare il nostro rotore.

Quanto alla velocità di rotazione non sono convinto che dipenda dal numero di pale ma forse piu' dal diametro.... ci devo riflettere... anche l'efficienza di un rotore eolico mi pone dei problemi... in un elica minore è il numero di pale maggiore è l'efficienza... non so se la cosa si sposta in automatico nel caso di un generatore eolico.

Ho visitato il sito ma mi paiono normali profili naca per ali e carenature. Ne trovi parecchi e anche un programmino in italiano che li cataloga e ti permette di stamparti le varie sezioni dalla radice all'estremità. ( prova a cercare su google profili-2 se nn sbaglio si chiama cosi).
Io cercavo qualche cosa di specifico per generatori eolici.
Saluti, Fulvio.

Edited by PescatoreDiNuvole - 14/9/2005, 19:06

Ciao a tutti
Non vorrei smorzare l' entusiasmo di nessuno, ma le pale d'aereo con relativi profili NACA servono a ben poco...In Italia la velocità media del vento è molto bassa, ritengo quindi inutile in un contesto simile lo studio di un generatore ad asse orizzontale, a meno che non si voglia studiarlo per cultura. Per realizzare qualcosa di funzionante, è necessario quindi rivolgersi ad altre forme e progetti. Nei post precedenti si è parlato di Derreius, Savonius, Windside ecc. molto più adatte a velocità del vento basse e con altissime coppie e forse anche più adatte al nostro paesaggio essendo assimilabili a grossi camini.

Salutoni
Furio57

CITAZIONE (Furio57 @ 14/9/2005, 23:08)

Ciao a tutti
Non vorrei smorzare l' entusiasmo di nessuno, ma le pale d'aereo con relativi profili NACA servono a ben poco...In Italia la velocità media del vento è molto bassa, ritengo quindi inutile in un contesto simile lo studio di un generatore ad asse orizzontale, a meno che non si voglia studiarlo per cultura. Per realizzare qualcosa di funzionante, è necessario quindi rivolgersi ad altre forme e progetti. Nei post precedenti si è parlato di Derreius, Savonius, Windside ecc. molto più adatte a velocità del vento basse e con altissime coppie e forse anche più adatte al nostro paesaggio essendo assimilabili a grossi camini.

Salutoni
Furio57

Be le mie intenzioni sono di tentare qualche cosa utilizzando parte delle conoscenze che ho di aerodinamica.

Procedendo nel documentarmi ho scoperto alcune cose che immaginavo.
Molti generatori usano profili NACA serie 23xxx o 44xx o Wortmann FX sviluppati per aerobili a bassa velocità.
In particolare i Wortmann sono usati su alianti e aeromodelli d'aliante ad altissima efficienza (spesso superiore ad 1:60).
Non concordo pienamente ( ma seguo da poco la cosa ) sulla superiorità delle turbine ad asse verticale.
Quanto all'impatto ambientale la cosa si puo' vedere sia dal punto di vista culturale che da quello del'alterazione dell'ambiente.
Dal primo punto di vista, quello culturale, forse hai ragione ( ma ad esempio in Olanda o Spagna l'impatto ambientale sarebbe abbattere i vecchi mulini a vento ad asse orizzontale), da quello ambientale invece credo che il minore impatto globale sia dato dal mezzo ( o generatore ) che ha la maggiore efficienza, ed in questo caso secondo me è quello ad asse orizzontale.

( immagina di sostituire i " campi " di generatori ad asse orizzontale del nord europa con tante turbine ad asse verticale fino a garantire la stessa potenza prodotta...).

Quanto alla velocità del vento da considerare per il progetto a mio avviso, non è quella media, ma la velocità che si presenta con piu' frequenza e regolarità.
Ad esempio nel mio caso si tratta della brezza di valle che si genera per circa 4 ore al giorno in un senso e 4 in quello opposto. (Un caso simile immagino sia quello delle coste marine)

Se calcolassi un valore medio otterei dei valori molto piu' bassi ( nelle restanti 16 ore nn c'è vento) ma dimensionando il tutto per questo valore medio perderei in efficienza, perchè in assenza di vento comunque non girerebbe e quado si presenta la brezza questa sarebbe superiore alla velocità per cui ho dimensionato il tutto.

Sono comunque d'accordo sulla maggior semplicità di realizzazione e di posizionamento mimetico delle turbine ad asse verticale che ne facilitano il posizionamento casalingo, magari in centro al paese.
Ma ripeto, vorrei realizzare qualche cosa di sperimentale che si avvicini alla mia cultura di tipo aeronautico.
Proprio per poter sperimentare, sto studiando anche il metodo di realizzare velocemente diversi tipi di pala.

Se il prossimo WE piove.... investiro il tempo ed i soldi risparmiati dal volo in aliante per cominciare la realizzazione pratica della prima pala :-)

Un saluto, Fulvio

Ciao a tutti
Ciao PescatoreDiNuvole Desidero puntualizzare alcuni passi di quanti hai scritto:

CITAZIONE (PescatoreDiNuvole @ 15/9/2005, 10:47)

...Be le mie intenzioni sono di tentare qualche cosa utilizzando parte delle conoscenze che ho di aerodinamica.
Procedendo nel documentarmi ho scoperto alcune cose che immaginavo.
Molti generatori usano profili NACA serie 23xxx o 44xx  o Wortmann FX sviluppati per aerobili a bassa velocità.
In particolare i Wortmann sono usati su alianti e aeromodelli d'aliante ad altissima efficienza (spesso superiore ad 1:60).
Non concordo pienamente ( ma seguo da poco la cosa ) sulla superiorità delle turbine ad asse verticale.

Sono daccordo sull'uso migliore dei profili aeronautici per migliorare l'efficienza degli stessi, ma non ho mai scritto che le turbine ad asse verticale siano superiori a quelle orizzontali, hanno ciascuna peculiarità che le rendono vantaggiose in ambienti diversi.

CITAZIONE

 
Quanto all'impatto ambientale la cosa si puo' vedere sia dal punto di vista culturale che da quello del'alterazione dell'ambiente.
Dal primo punto di vista, quello culturale, forse hai ragione ( ma ad esempio in Olanda o Spagna l'impatto ambientale sarebbe abbattere i vecchi mulini a vento  ad asse orizzontale), da quello ambientale invece credo che il minore impatto globale sia dato dal mezzo ( o generatore ) che ha la maggiore efficienza, ed in questo caso secondo me è quello ad asse orizzontale.

Rispetto ai vantaggi energetici e ancora di più la mancata generazione di Co2 nell'ambiente, rende l'impatto ambientale di secondaria importanza. Infatti ho parlato di "paesaggio" non d'impatto ambientale, per esempio in Toscana il problema è molto sentito. In Olanda e Spagna, e aggiungerei la Grecia, i mulini a vento stanno bene dove sono, perchè appunto fanno parte del paesaggio tipico di quelle zone.

CITAZIONE

( immagina di sostituire i " campi " di generatori ad asse orizzontale del nord europa con tante turbine ad asse verticale fino a garantire la stessa potenza prodotta...)

Perchè sostituirli, girano nel loro ambiente più adatto. Sarebbe una grossa sciocchezza.

CITAZIONE

Quanto alla velocità del vento da considerare per il progetto a mio avviso, non è quella media, ma la velocità che si presenta con piu' frequenza e regolarità.
Ad esempio nel mio caso si tratta della brezza di valle che si genera per circa 4 ore al giorno in un senso e 4 in quello opposto. (Un caso simile immagino sia quello delle coste marine)
Se calcolassi un valore medio otterei dei valori molto piu' bassi ( nelle restanti 16 ore non c'è vento) ma dimensionando il tutto per questo valore medio perderei in efficienza, perchè in assenza di vento comunque non girerebbe e quando si presenta la brezza questa sarebbe superiore alla velocità per cui ho dimensionato il tutto.

Non proprio! la velocità che si presenta con piu' frequenza e regolarità, in Italia è comunque bassa, la Windside sembra la turbina più efficiente in assoluto e genera già da bassisima velocità di vento fino alla bufera autolimitandosi e con rumore praticamente assente, al contrario delle turbine ad asse orizzontale che sono rumorosissime.

CITAZIONE

Sono comunque d'accordo sulla maggior semplicità di realizzazione e di posizionamento mimetico delle turbine ad asse verticale che ne facilitano il posizionamento casalingo, magari in centro al paese.
Ma ripeto, vorrei realizzare qualche cosa di sperimentale che si avvicini alla mia cultura di tipo aeronautico.
Proprio per poter sperimentare, sto studiando anche il metodo di realizzare velocemente diversi tipi di pala.
Se il prossimo WE piove.... investiro il tempo ed i soldi risparmiati dal volo in aliante per cominciare la realizzazione pratica della prima pala

Buon lavoro allora!

Salutoni
Furio57

Ciao, visto che fin ora mi siete stati molto utili chiedo ancora un piccolo aiutino:
Mi servirebbe la descrizione, o anche solo dove andarla a cercare, di come sono fatte le sezioni delle pale dei generatori eolici, preferibilmente ad asse verticale ma vanno benissim anche quelli ad asse orizzontale.
Grazie mille
Federica

Ciao federica ,i profili utilizzati piu' spesso negli assi verticali sono i naca 0012 o i naca0015 sono del tipo simmetrico ; negli assi orizzontali sono:naca4415 ,naca4418, naca23015, naca23018 (naturalmente ce ne sono un'infinita', e alla fine confondono solo le idee ) , sono del tipo biconvesso asimetrico ed hanno un alto rendimento anche se non lavorano nel corretto angolo di incidenza
ciao ciao

Ma io sapevo che anche il naca 0012 andava benissimo per l'asse orizzontale, e solo che non stalla rapidamente....non mi pare che il problema sia di efficienza.

In realtà quello che mi serve non è il tipo di profilo, in quanto l'ho già scelto (NACA0012) ma capire come è fatta la sezione, la struttura della pala.

Cara Federica,
se fai una ricerca su google con i termini "calcolo profilo NACA0012" troverai sicuramente materiale interessante.

Ciao.

questo link . http://warlock.com.au/bladecalc.htm puoi scaricare un programmino che ti aiuta a disegnare i profili.

Ciao a tutti. sono nuovo del forum (ma ho letto i post prima di iscrivermi e prima di fare domande... ).

non me la sono sentita di aprire una nuova discussione e mi sono "appeso" a quella che mi sembrava + inerente. La domanda comunque è la seguente:

il nr. delle pale di ua aereogeneratore ad asse orrizzontale influisce e in che maniera sul rendimento? nel senso che dalla formula generale della potenza ricavabile dal vento si parla di area della zona interessata, quindi teoricamente 2 pale bastano ed avanzano, presumibilmente perchè + facili da bilanciare e perchè cosi c'è meno massa sospesa da far girare. Ma allora perchè i vecchi mulini a vento (spagna, olanda, Grewcia,ecc...) avevano molte "pale" fatte a vela?


Saluti a tutti e buone ferie....

Ciao tequyla72 , il numero delle pale influisce relativamente sul rendimento ,il parametro piu' importante e' il rapporto di solidita' ed e' il rapporto area totale pale -area totale del rotore , e piu' e' alto , e piu' e' alta la coppia d'avviamento e bassa la velocita' periferica (vedi mulini cretesi ,multipala,olandesi ) . Nei rotori per la produzione elettrica ,per risparmiare sul gruppo di moltiplica , si tende a tenere bassa la solidita' usando pale molto sottili e in numero limitato ( ci sono i rotori monopala della riva-calzoni ) che pero' hanno dei grossi problemi di rumore ,stress strutturale , ed equilibratura.
Il rapporto di solidita' determina la lambda che sarebbe il rapporto velocita' periferica del rotore - velocita' del vento e quindi in base al diametro ,la velocita' di rotazione.
A parita' di solidita' si tende a costruire rotori con piu' pale per motivi di efficienza aerodinamica ( senza esagerare , normalmente nei rotori ad alta velocita' non si superano le 3 pale ).
I mulini cretesi , spagnoli sono costruiti con criteri di economia e durata anche a scapito dell' efficienza
ciao ciao

Edited by snowstorm - 9/8/2006, 15:07

Ho visto le eliche come sono fatte.

Prendiamo per esempio un'elica raggio di circonferenza 1 metro, la larghezza di una pala è di pochi centimetri, praticamente 2 o 3 gradi di un giro.

E se ogni pala fosse larga 30 centimetri (90 gradi di apertura ) ?

Non sfrutterebbe meglio il vento ?

La forza motrice di una singola pala da cosa dipende ?

Sempre un'elica di rsggio 1 metri, se la larghezza fosse un solo millimetro ? (riuscirebbe l'elica a spostare una zanzara) ?


Forse le eliche eoliche di tutto il mondo sono progettate male perché la portanza dipende dalla superficie esposta al vento e la portanza è troppo bassa.

Qual'è l'equazione per calcolare la forza motrice di un elica o di una singola pala ?
Dipende dalla superficie ?
45 gradi di inclinazione non sarebbe l'ideale ?

Perché se fosse zero gradi la ventola non gira proprio e se fosse 90 gradi uguale, 45 non è forse la via di mezzo ? quindi la migliore inclinazione ?

Se l'elica stesse ferma, allora 45° potrebbe essere la soluzione migliore, ma si spera sempre che l'elica si muova, allora il profilo diventa una curva che dipende fortemente dalla velocità relativa di vento ed elica. Purtroppo il calcolo dell'aerodinamica tra flusso d'aria e rotazione della pala non è semplice e neppure sarei più in grado di descrivertelo con una formula: è trascorso troppo tempo da quando lo studiai, poi il mio lavoro mi ha portato altre competenze e conoscenze.

E' difficile che con un equazioncina,descrivi una cosa che prevede l'impostazione di un ragionamento e la valutazione di vari parametri

Aumentando la larghezza aumenta anche il peso....

La potenza dipende anche dalla velocità del vento.In sostanza,i profili delle pale e la pala stessa è progettata in modo da garantire l'utilizzo della magior parte della velocità in ingresso alla pala da parte del vento.
Quindi l'utilizzazione della maggior parte dell'energia cinetica portata dal vento

Questa energia iniziale,si va perdendo a mano a mano che la massa d'aria passa dalla zona di ingresso a quella di uscita della pala.
Ci sono varie ragioni......una parte si perde in attriti un'altra parte si perde nel caso non è dimensionato bene il profilo,che deve cercare di accompagnare la massa d'aria
Anche nelle giranti di pompe e comrpessori,si fanno studi sui "triangoli di velocità" nelle pale,si cerca di ottimizzare il valore di velocità nei vari punti della pala in modo da guadagnare il più possibile energia e non perderla per urti,attriti e altro ancora..

http://www.scoraigwind.com/wpNotes/bladeDesign.pdf

c'è la risposta alle domande che hai posto.

http://www.ecoblog.it/post/3890/ha-14-anni...-turbina-eolica

anche questo ha delle risposte

c'è qualche sito che spieghi come costruire 3 pale per un generatore eolico ? perlomeno a disegnare il profilo

http://otherpower.com/blades.html

http://www.velacreations.com/chispito.html

Si, naturalmente ce ne sono parecchi. Detta pero' cosi' la richiesta e' vaga, occorre qualche dato in piu' sulla potenza che ti prefiggi di ottenere da quella si puo' risalire al profilo e di conseguenza al metodo di costruzione piu' idoneo.
Pale se ne possono fare in varie maniere, da un tubo PVC, da stampo in fibra da positivo in fibra di legno di tela ... insomma non c'e' che l'imbarazzo di scegliere ...
Riguardo al profilo i NACA vanno bene quasi tutti, in genere tutti i profili progettati per bassi numeri di Reynolds vanno egualmente bene.

io pensavo dal lato matematico, come si calcolano i profili, c'è qualche foglio excel che gira in internet.