Mejoras en el diseño de turbinas eólicas

Las palas de las hélices y las de los aerogeneradores se diseñan basándose en principios aerodinámicos que se describieron matemáticamente por primera vez hace más de un siglo. Pero hace tiempo que los ingenieros se dieron cuenta de que estas fórmulas no funcionan en todas las situaciones. Para compensar, han añadido “factores de corrección” ad hoc basados en observaciones empíricas.

Ahora, por primera vez, unos ingenieros han desarrollado una nueva teoría para la aerodinámica de los rotores. Esta teoría puede utilizarse para determinar las fuerzas, velocidades de flujo y potencia de un rotor, tanto si extrae energía del flujo de aire, como en una turbina eólica, como si la aplica al flujo, como en la hélice de un barco o la de un avión. La teoría funciona en ambas direcciones.

Y la han concretado en un modelo completo, basado en la física, que representa con precisión el flujo de aire alrededor de los rotores incluso en condiciones extremas, como cuando las palas funcionan con fuerzas y velocidades elevadas, o están inclinadas en determinadas direcciones.

El modelo podría mejorar el diseño de los propios rotores, pero también la disposición y el funcionamiento de los parques eólicos.

Respecto a esto último, los operadores de parques eólicos deben ajustar constantemente diversos parámetros, como la orientación de cada turbina, así como su velocidad de rotación y el ángulo de sus palas, para maximizar la producción de energía manteniendo los márgenes de seguridad. El nuevo modelo puede proporcionar una forma sencilla y rápida de optimizar esos factores en tiempo real.

El avance logrado por Liew y sus colegas podría mejorar la forma en que se diseñan las palas de los aerogeneradores y cómo se controlan estos. (Foto: equipo de investigación / MIT. CC BY-NC-ND 3.0)

Este avance es obra de Jaime Liew, Kirby S. Heck y Michael F. Howland, todos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos.

El estudio se titula “Unified momentum theory for rotor aerodynamics across operating regimes”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Communications. (Fuente: NCYT de Amazings)