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¿Cómo giran las eolicas?

marzo 17, 2022
¿Cómo giran las eolicas?

Pequeña turbina eólica

Los molinos de viento han ayudado a la humanidad a convertir la energía contenida en el viento en muchas otras formas útiles durante los últimos 2000 años. Los aerogeneradores actuales son capaces de convertir una gran cantidad de energía del viento en electricidad. Esto se debe a las palas, que se desarrollan utilizando el análisis aerodinámico más avanzado y el resto de equipos que mejoran el rendimiento. En este artículo, exploraremos estos diferentes conjuntos de tecnología de una manera sencilla, pero científica.

La pala tiene una gran cantidad de secciones transversales aerodinámicas de diferentes tamaños y formas desde la raíz hasta la punta. La tecnología simple de los perfiles aéreos hace que la pala del aerogenerador gire. Esto significa que se produce una fuerza de sustentación cuando un fluido se mueve sobre un perfil aerodinámico.

En la Fig.1 se puede observar que en la raíz, la forma del perfil aerodinámico es muy gruesa. La razón de esto es más estructural que aerodinámica. En la raíz, la resistencia mecánica requerida es realmente alta debido al elevado momento de flexión inducido allí. De este modo, el aerogenerador consigue la rotación básica que estamos acostumbrados a ver.

Pala de aerogenerador

Componentes del aerogenerador: 1-Fundación, 2-Conexión a la red eléctrica, 3-Torre, 4-Escalera de acceso, 5-Control de la orientación del viento (control de guiñada), 6-Nacelle, 7-Generador, 8-Anemómetro, 9-Freno eléctrico o mecánico, 10-Caja de cambios, 11-Pala del motor, 12-Control del paso de la pala, 13-Cubo del motor

El diseño de un aerogenerador es el proceso de definir la forma y la configuración de una turbina eólica para extraer energía del viento[1]. Una instalación consta de los sistemas necesarios para captar la energía del viento, orientar la turbina hacia el viento, convertir la rotación mecánica en energía eléctrica y otros sistemas para arrancar, parar y controlar la turbina.

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En 1919, el físico alemán Albert Betz demostró que para una hipotética máquina ideal de extracción de energía eólica, las leyes fundamentales de conservación de la masa y la energía no permitían capturar más de 16/27 (59,3%) de la energía cinética del viento. Este límite de la ley de Betz puede acercarse a los diseños modernos de turbinas que alcanzan entre el 70 y el 80% de este límite teórico.

Además de las palas, el diseño de un sistema completo de energía eólica debe tener en cuenta el buje, los controles, el generador, la estructura de soporte y los cimientos. Las turbinas también deben integrarse en las redes eléctricas.

Turbina eólica vertical

La forma en que los modernos aerogeneradores generan electricidad se inspira en la industria aeroespacial. Uno de los elementos más importantes es el diseño de las palas de los aerogeneradores. Al utilizar palas de diseño aerodinámico, la velocidad de las palas crea una presión negativa en la superficie curva de las palas, con lo que éstas entran en rotación, del mismo modo que la presión negativa en la superficie superior de las alas de los aviones los mantiene en el aire. Para garantizar unas condiciones óptimas, el rotor debe estar perpendicular a la dirección del viento. En la góndola del aerogenerador se coloca una veleta para medir la velocidad y la dirección del viento.

La gran mayoría de los aerogeneradores actuales tienen tres palas. Es posible fabricar aerogeneradores de una o dos palas, pero la pala de un aerogenerador de una pala tiene que ser tres veces más ancha para generar la máxima potencia eólica posible.

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Además, los componentes de un aerogenerador de una o dos palas deben ser más potentes que los de un aerogenerador de tres palas para contrarrestar la presión desigual en la torre del aerogenerador. La presión desigual se produce porque los vientos son más fuertes a mayor altura.

Peso del aerogenerador

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