Revista de Investigación Científica y Tecnológica
Alpha Centauri
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Vol. 6 N.º 3
(Julio - Setiembre, 2025)
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Aplicación de generadores eólicos de eje vertical como solución
sostenible para el suministro eléctrico en mercados urbanos
vulnerables
Application of vertical axis wind turbines as a sustainable solution for electricity supply in vulnerable urban
markets
José Luis Yovera Sosa
jyoveraso@ucvvirtual.edu.pe
Universidad César Vallejo, Perú
Kevin Anthony Cristobal Bustillos
kecristobalb@ucvvirtual.edu.pe
Universidad César Vallejo, Perú
Danessy Sharon Ramírez Rojas
dramirezro8@ucvvirtual.edu.pe
Universidad César Vallejo, Perú
Oshin Silva Sánchez
osilvasan@ucvvirtual.edu.pe
Universidad César Vallejo, Perú
Resumen
Este trabajo presenta el diseño y la puesta en marcha de un aerogenerador de eje
vertical como alternativa energética sostenible para zonas urbanas que experimentan
cortes frecuentes de electricidad. El proyecto se llevó a cabo en el Mercado San
Valentín, ubicado en San Martín de Porres, Lima, donde la inestabilidad del suministro
eléctrico afecta el desarrollo comercial. Se empleó una metodología integral,
utilizando tanto herramientas cualitativas como cuantitativas, tales como encuestas,
entrevistas, pruebas experimentales del prototipo y validación social. Los resultados
revelaron que el 70% de los comerciantes mostró interés en implementar este sistema,
destacando su eficiencia, bajo mantenimiento, operación silenciosa y escaso impacto
ambiental. Se concluye que la adopción de aerogeneradores de eje vertical en entornos
urbanos representa una solución técnica viable y aceptada socialmente, con potencial
para ser replicada en otras realidades similares.
Palabras claves: energía eólica, generador de eje vertical, mercados urbanos, energías
renovables, autonomía energética.
Abstract
This work presents the design and implementation of a vertical axis wind turbine as a
sustainable energy alternative for urban areas that experience frequent electricity
outages. The project was carried out at the San Valentín Market, located in San Martín
de Porres, Lima, where instability in electrical supply affects commercial
development. An integrated methodology was employed, using both qualitative and
quantitative tools, such as surveys, interviews, experimental testing of the prototype,
and social validation. The results revealed that 70% of the merchants expressed interest
in implementing this system, highlighting its efficiency, low maintenance, quiet
operation, and minimal environmental impact. It is concluded that the adoption of
vertical axis wind turbines in urban environments represents a technically viable and
socially accepted solution, with potential for replication in other similar contexts.
Keywords: wind energy, vertical-axis generator, urban markets, renewable energy,
energy autonomy.
Publicado: 28/07/2025
Aceptado: 28/07/2025
Recibido: 15/07/2025
Open Access
Article scientific
https://doi.org/10.47422/ac.v6i3.202
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Introducción
Estudios recientes han demostrado que la aplicación de
algoritmos genéticos junto con simulaciones de dinámica
de fluidos computacional (CFD) incrementa
significativamente el rendimiento de los rotores de turbinas
eólicas de eje vertical, especialmente en entornos urbanos
con vientos variables. Por ejemplo, Castillo (2024) reporta
mejoras de hasta un 36% en la eficiencia mediante este
enfoque. Asimismo, investigaciones experimentales sobre
turbinas Savonius han evidenciado que la relación entre la
velocidad periférica y el coeficiente de potencia es clave
para optimizar la captación de energía eólica (Torres
Zeballos & Zeballos Hurtado, 2024).
Estas evidencias resaltan la importancia de ajustar los
diseños a las condiciones reales del viento para maximizar
la eficiencia energética. La necesidad de acceso a energía
confiable y sostenible en comunidades con infraestructura
eléctrica deficiente ha impulsado la adopción de soluciones
eólicas de eje vertical. Además, pruebas en túneles de
viento han demostrado que pequeñas modificaciones en el
diseño aerodinámico pueden impactar considerablemente
la generación eléctrica, subrayando la relevancia de la
validación experimental y la adaptación tecnológica al
entorno para reducir pérdidas y mejorar la microgeneración
en zonas urbanas.
Material y métodos
La investigación se planteó bajo un enfoque aplicado,
orientado a resolver problemas concretos mediante el
diseño y validación de un generador eólico de eje vertical
en un entorno urbano con suministro eléctrico irregular. Se
optó por un diseño preexperimental longitudinal, donde se
instaló y monitoreó el prototipo en el Mercado San
Valentín durante un periodo determinado. Se evaluó el
desempeño del sistema bajo diferentes condiciones de
viento y cargas eléctricas típicas, como iluminación y
balanzas electrónicas, y se recogió la percepción de los
comerciantes sobre su funcionamiento. Este método
permitió validar tanto la eficiencia técnica del generador
como su aceptación social, asegurando la pertinencia de la
propuesta en un contexto real.
Resultados
Se construyó un prototipo funcional de aerogenerador de
eje vertical para evaluar su desempeño en un entorno
urbano real. Las pruebas se realizaron en diferentes puntos
del Mercado San Valentín, observándose que la circulación
del aire variaba según la disposición de pasillos, techos y
estructuras. En las zonas con mayor ventilación, el
generador operó de forma continua y eficiente,
proporcionando energía suficiente para dispositivos
básicos como iluminación LED. En cambio, en áreas con
escaso flujo de aire, la producción disminuyó
considerablemente, lo que evidencia que la ubicación del
equipo es determinante para su rendimiento.
Tabla 1
Evaluación del funcionamiento de la maqueta del generador – Mercado San Valentín (2025)
Zona del mercado
Flujo de viento (observado)
Funcionamiento del rotor
Observaciones
Entrada principal
Moderado
Óptimo
Giro constante del rotor
Pasillo lateral
Bajo
Limitado
Requiere mejor orientación
Zona posterior (sin techo)
Fuerte
Óptimo
Activación inmediata del
generador
Zona central techada
Muy bajo
Nulo
Bloqueo total del viento
Sector de carga y descarga
Moderado
Bueno
Giro estable con velocidad
media
En este cuadro se muestra el funcionamiento del generador
de energía eólica en diferentes sectores del Mercado San
Valentín, tomando en cuenta las condiciones de viento en
cada zona. Se observó que las áreas al aire libre, como la
entrada principal y la sección trasera sin techo, tienen un
flujo de aire más pronunciado, lo que posibilita una
activación eficiente y continua del rotor. En cambio, en las
zonas cerradas o cubiertas, el rendimiento fue reducido o
inexistente, debido a la limitada circulación del aire. Se
deduce que la posición del equipo afecta de manera
significativa su rendimiento, y que para una futura
expansión, será esencial llevar a
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cabo un análisis del flujo de aire antes de su colocación,
para asegurar su eficacia y autonomía energética en cada
sector del mercado.
Tabla 2
Proyección de energía generada por una turbina eólica de eje vertical
Zona del mercado
Velocidad media estimada
del viento (m/s)
Potencia estimada (W)
Carga que podría abastecer
Entrada principal
3.5
60
Giro constante del rotor
Pasillo lateral
2.1
35
Requiere mejor orientación
Zona posterior (sin techo)
4.2
95
Activación inmediata del
generador
Zona central techada
1
10
Bloqueo total del viento
Esta tabla permite visualizar cómo el desempeño del
generador depende directamente del flujo de viento en cada
zona del mercado. Se evidencia que áreas abiertas o
parcialmente ventiladas (zona posterior, entrada y sector de
carga) ofrecen mayor potencial de generación. En cambio,
espacios cerrados como la zona central techada limitan
significativamente la producción de energía, lo cual deberá
ser considerado en una futura implementación a escala real
Discusión
Para comenzar, el diagnóstico en el lugar hizo posible
muestreo experimental junto con un análisis visual del
ambiente circundante. Esto ayudó a establecer la prioridad
de los lugares más idóneos para la instalación del generador
eólico.
En este sentido, Limaco Valencia (2023) llevó a cabo un
diseño experimental factorial 3² para examinar cómo la
velocidad del viento y la disposición del rotor afectan el
rendimiento de la energía. Sus resultados indicaron que la
combinación de una velocidad de viento más alta (8. 5 m/s)
y una configuración simple del rotor genera una densidad
de energía óptima de 55. 3 W/m². Esta rigurosidad
metodológica subraya la importancia de orientar el diseño
del prototipo hacia las condiciones reales del mercado.
Asimismo, Elgue Álvarez (2023) creó una instalación de
prueba en un túnel de viento para caracterizar modelos de
rotores del tipo Savonius, determinando las dimensiones
geométricas que maximizan su eficacia aerodinámica. En
nuestro trabajo con la maqueta funcional, los resultados
fueron coherentes: las áreas al aire libre del mercado con
un buen flujo de aire facilitaron el movimiento del rotor,
mientras que en las zonas cubiertas sin viento, el
desempeño fue limitado o inexistente. Esto confirma que la
adaptación al entorno físico es crucial para asegurar la
viabilidad técnica.
Finalmente, la intención de ampliar el proyecto a una
versión de mayor capacidad cuenta con apoyo en los
estudios previamente citados, los cuales evidencian
mejoras significativas en la densidad de energía y
eficiencia con rotaciones simples y condiciones óptimas de
viento. Esto se relaciona con la necesidad de fomentar
sistemas energéticos sostenibles, que sean silenciosos y
autónomos, como respuesta a la inestabilidad del
suministro eléctrico durante y tras la pandemia.
Conclusiones
La experiencia obtenida con el aerogenerador eólico de eje
vertical en el Mercado San Valentín permite afirmar que
esta tecnología representa una alternativa factible y
eficiente para la generación de energía en entornos urbanos
con acceso limitado o inestable a la red eléctrica
convencional.
La validación en campo demostró que, en zonas con
adecuada circulación de aire, el sistema es capaz de
suministrar energía suficiente para cubrir necesidades
básicas, como iluminación y el funcionamiento de
dispositivos electrónicos de uso comercial. Además, la
respuesta positiva por parte de los comerciantes evidencia
una alta aceptación social, motivada por la sencillez
operativa, el bajo mantenimiento requerido y el impacto
ambiental reducido de la solución propuesta.
El análisis detallado de las distintas ubicaciones dentro del
mercado puso de manifiesto la importancia de seleccionar
cuidadosamente el sitio de instalación, ya que la eficiencia
del aerogenerador depende directamente de la
disponibilidad y constancia del flujo de viento. Este
hallazgo resalta la necesidad de realizar estudios previos de
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las condiciones ambientales antes de implementar este tipo
de sistemas a mayor escala.
Por otro lado, la investigación confirma que la
replicabilidad y escalabilidad del proyecto son viables,
siempre que se adapten las características técnicas del
generador a las particularidades de cada entorno. La
posibilidad de extender el uso de aerogeneradores de eje
vertical a otros mercados urbanos o espacios comunitarios
vulnerables abre la puerta a una mayor autonomía
energética y a la diversificación de fuentes renovables en la
ciudad.
En síntesis, la integración de tecnologías eólicas de eje
vertical en contextos urbanos no solo contribuye a la
reducción de la dependencia de la red eléctrica tradicional,
sino que también promueve el desarrollo sostenible y la
resiliencia energética de comunidades afectadas por cortes
frecuentes de suministro. Se recomienda, para futuras
implementaciones, complementar el análisis técnico con
estrategias de educación y sensibilización dirigidas a los
usuarios, a fin de maximizar el impacto social y ambiental
de la iniciativa.
Referencias bibliográficas
1. Castillo, F. A. (2024). Modelado de un impulsor de
viento para turbina eólica de eje vertical usando CFD
[Tesis de licenciatura, Universidad Autónoma de
Querétaro]. Repositorio Institucional UAQ.
https://ring.uaq.mx/handle/123456789/10999
2. Elgue Álvarez, I. (2023). Ensayo de rotores de
aerogeneradores de eje vertical: Banco de ensayos en
túnel de viento [Tesis de maestría, Universidad de la
República, Uruguay]. Repositorio Institucional.
https://hdl.handle.net/20.500.12008/38460
3. Limaco Valencia, F. A. (2023). Evaluación
experimental de la turbina eólica de eje vertical
Ugrinsky para mejorar la densidad de potencia [Tesis
de pregrado, Universidad Nacional del Centro del
Perú]. Repositorio Institucional.
http://hdl.handle.net/20.500.12894/10335
4. -Linares, S., & Pejerrey, A. (2023). Aplicación de la
planificación de requerimiento de distribución (DRP)
para reducir tiempos de distribución en las entregas de
conservas de pescado. Ingnosis, 9(1), 1–12.
https://doi.org/10.18050/ingnosis.v9i1.3068
5. Rubio Rodríguez, B. J. (2024). Estudio de caso:
energía eólica para generación de energía eléctrica a
nivel urbano [Trabajo de titulación, Universidad de
Guayaquil]. Repositorio Institucional.
https://www.researchgate.net/publication/379568651_
ESTUDIO_DE_CASO_ENERGIA_EOLICA_PARA
_GENERACION_DE_ENERGIA_ELECTRICA_A_
NIVEL_URBANO
6. Torres Zeballos, R., & Zeballos Hurtado, N. (2024).
Influencia de la relación de velocidad periférica en el
coeficiente de potencia en turbina tipo Savonius.
Revista Ciencia y Tecnología, 20(2), 15-22.
Universidad José Carlos Mariátegui.
https://revistas.ujcm.edu.pe/index.php/rctd/article/vie
w/229/197
