Evaluación del Potencial Eólico en el Huila, Colombia: Diseño y Análisis de un Aerogenerador de Eje Horizontal

Abstract

Objective: To evaluate the wind potential at the La Legiosa site in the municipality of Colombia, Huila, through the statistical analysis of the local wind resource and the design of a horizontal-axis wind turbine optimized for the site’s specific conditions. Methodology: A quantitative approach was applied using mathematical modeling and numerical simulation, utilizing wind speed and direction data from 2020 to 2025 obtained from NASA POWER and processed with Python and MATLAB. Tools such as the Weibull distribution, Betz's Law, and vertical velocity profiles were employed to characterize the wind and estimate the generated energy. Results: The estimated mean wind speed extrapolated to 60 m was 3.33 m/s (α = 0.25). With a 50 m rotor and a 60 m hub height, using Cp = 0.52 and ρ = 1.06 kg/m³, the estimated average power is approximately ~19.95 kW. Annual energy production is estimated at ~198 MWh/year, with a capacity factor of ~0.12 (calculated by probabilistic integration of the power curve weighted by Weibull). Discussions: It was demonstrated that the site possesses favorable conditions for decentralized wind generation, although limitations were identified regarding the lack of detailed meteorological data and implementation costs. Conclusions: The site shows a moderate resource, and final feasibility depends on higher-resolution measurements and a comprehensive techno-economic analysis.Objetivo: Evaluar el potencial eólico en el sitio de la vereda La Legiosa municipio de Colombia, Huila, mediante el análisis estadístico del recurso eólico local y el diseño de un aerogenerador de eje horizontal optimizado para las condiciones del sitio. Metodología: Se aplicó un enfoque cuantitativo con modelado matemático y simulación numérica, utilizando datos de velocidad y dirección del viento entre los años 2020 a 2025, obtenidos de NASA POWER y procesados con Python y MATLAB. Se emplearon herramientas como la distribución de Weibull, la Ley de Betz y perfiles verticales de velocidad para caracterizar el viento y estimar la energía generada. Resultados: La velocidad media estimada extrapolada a 60 m fue de 3.33 m/s (α = 0.25). Con rotor de 50 m y buje a 60 m, usando Cp = 0.52 y ρ = 1.06 kg/m³, la potencia promedio estimada es del orden de ~19.95 kW y la producción anual se estima en ~198 MWh/año, con un factor de capacidad ~0.12 (calculado por integración probabilística de la curva de potencia ponderada por Weibull). Discusiones: Se demostró que el sitio posee condiciones favorables para la generación eólica descentralizada, aunque se identificaron limitaciones asociadas a la falta de datos meteorológicos detallados y a los costos de implementación. Conclusiones: El sitio muestra un recurso moderado y la viabilidad final depende de mediciones de mayor resolución y del análisis técnico–económico