Journal of Scientific and Technological Research
Industrial
ISSNe: 2961-211X
PROF-JSTRI-V-00
Vol. 6 N.º 2
(July - December, 2025)
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Journal of Scientific and Technological Research Industrial
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
kecristobalb@ucvvirtual.edu.pe
Universidad César Vallejo, Perú
Kevin Anthony Cristobal Bustillos
dramirezro8@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: 14/08/2025
Aceptado: 14/08/2025
Recibido: 01/08/2025
Open Access
Article scientific
https://doi.org/10.47422/jstri.v6i2.63
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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.
MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se describió bajo un enfoque aplicado, ya que se
orientó a plantear soluciones para problemas concretos
mediante el diseño y la validación de un generador eólico
de eje vertical definido en un contexto urbano con
suministro eléctrico irregular. Para ello, se seleccionó un
diseño preexperimental longitudinal que consistió en
instalar el prototipo en el Mercado San Valentín para ser
monitorizado a lo largo de un periodo definido. Dicho
prototipo fue utilizado y se evaluó el comportamiento del
sistema argumentando condiciones de viento o cargas
eléctricas típicas, como iluminación o balanzas
electrónicas; además, se incorporó la percepción de los
comerciantes sobre su uso. El resultado de esta estrategia
fue el que permitió validar la eficiencia técnica del
generador con la aceptación social del generador,
asegurando la pertinencia de la propuesta en el contexto del
mercado.
RESULTADOS
Se fabricó un prototipo operativo de un aerogenerador de
eje vertical para probarlo en un ambiente urbano real. La
verificación se ejecutó en varios puntos del Mercado San
Valentín, pudiendo observar que las condiciones del
movimiento del aire diferían por la distribución de
corredores, techos y estructuras. En áreas donde el aire se
ventilaba en forma continua y eficaz, el generador de
electricidad procedía a operar en forma correcta,
produciendo electricidad suficiente para dispositivos
sencillos como lámparas LED. En cambio, en áreas de
escaso movimiento del aire, la producción disminuyó
sustancialmente, lo que ilustra que la localización del
equipo es importante para su funcionamiento.
Tabla 1
Evaluación del funcionamiento de la maqueta del generador – Mercado San Valentín (2025)
Zona del mercado
Flujo de viento
(observado)
Observaciones
Entrada principal
Moderado
Giro constante del rotor
Pasillo lateral
Bajo
Requiere mejor orientación
Zona posterior (sin
techo)
Fuerte
Activación inmediata del
generador
Zona central techada
Muy bajo
Bloqueo total del viento
Sector de carga y
descarga
Moderado
Giro estable con velocidad media
El cuadro que se presenta aquí muestra el funcionamiento
del generador eléctrico con energía eólica a través del
Mercado San Valentín. Se ha examinado el funcionamiento
del generador en las distintas secciones del Mercado
teniendo en cuenta las condiciones del aire en el lugar. En
el Mercado San Valentín se acotan las condiciones del aire
y se ha observado que las zonas exteriores como la entrada
principal del propio Mercado y la parte de la parte trasera
sin cubierta cuentan con unas condiciones del aire que
favorecen un funcionamiento continuo y efectivo del
flotador. En cambio, las zonas de cubierta donde se hace
una circulación del aire mucho más reducida se produce
una baja transferencia de energía o bien no se produce. Lo
cual permite llegar a la conclusión de que la ubicación del
material influye en el propio material y que, a medida que
se vaya ampliando lo que se presenta aquí, se tendrá que
tener en cuenta un análisis del flujo del aire antes de su
colocación para poder determinar el rendimiento del
material y su propia autonomía energética según la sección
del mercado en la que se ubique.
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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
1.0
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 Calibración "en campo" desprende que
en ambientes donde la circulación de aire es correcta se
puede satisfacer el suministro energético suficiente para las
necesidades más elementales como son las tareas de
iluminar y los dispositivos electrónicos utilizados en el
comercio. La respuesta a la propuesta por parte de los
comerciantes refleja una amplia aceptación social; la
simpleza, el bajo mantenimiento y el escaso impacto
ambiental que atesora la solución son sus principales
motores de aceptación. En el análisis exhaustivo de las
distintas ubicaciones en el mercado subraya la importancia
de la elección del lugar de instalación, que está
íntimamente ligada a la operatividad del aerogenerador, ya
que depende de la existencia y continuidad del flujo del
viento; este hecho avala la necesidad de la realización
previa de estudios de contorno antes de implementar este
tipo de sistemas a gran escala.
Por otro lado, la investigación sí que avala la replicabilidad
y ampliabilidad de la propuesta en el momento que
adaptemos las características técnicas del generador al
contexto de cada caso en particular, pudiendo ampliar el
uso de los aerogeneradores de eje vertical a los mercados
urbanos o para los espacios comunitarios vulnerables que
promuevan una mayor autonomía energética y, a su vez, 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
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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. Amausson, J. (s.f.). The impact of quantum computing
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