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¿Por qué los aerogeneradores tienen 3 palas?

marzo 17, 2022
¿Por qué los aerogeneradores tienen 3 palas?

Por qué tres palas en un aerogenerador

La respuesta rápida es que un aerogenerador de dos palas ya es excelente por su gran eficiencia. Con dos palas se necesitan muchos menos costes de material, construcción y mantenimiento. Una tercera o cuarta pala del rotor hace que el aerogenerador sea marginalmente más eficiente, mientras que los costes de construcción y material aumentan considerablemente. Las cuatro palas de nuestros históricos molinos de viento eran más bien una opción práctica.

Albert Betz formuló en 1919 la ley de que un rotor ideal puede extraer un máximo del 59% de la energía del viento. Si se obtiene más energía del viento, éste se ralentiza más, lo que reduce el suministro de viento a la turbina. Un rotor ideal tiene unas palas infinitamente estrechas, pero según un documento que Siemens elaboró en 2007 y en el que aborda nuestra cuestión, se afirma que los modernos aerogeneradores de tres palas llegan al 80% del límite de Betz gracias a un diseño inteligente de las palas y a una velocidad de rotación bien elegida; una turbina de dos palas lograría un 5% menos de eficiencia, pero tendrá un mayor retorno de la inversión por los menores costes.

El diseño de aerogenerador más eficiente

Tener menos palas reduce la resistencia. Pero las turbinas de dos palas se tambalean cuando giran de cara al viento. Esto se debe a que su momento angular en el eje vertical cambia dependiendo de si las palas están verticales u horizontales. Con tres palas, el momento angular se mantiene constante porque cuando una pala está arriba, las otras dos apuntan en ángulo. Así, la turbina puede girar hacia el viento sin problemas.

Luis se formó como zoólogo, pero ahora trabaja como profesor de ciencia y tecnología. En su tiempo libre construye robots impresos en 3D, con la esperanza de salvarse cuando la revolución llegue inevitablemente.

Turbina eólica Hawt

La energía eólica es barata, renovable, no daña el medio ambiente y se espera que se convierta en una de las fuentes de energía de más rápido crecimiento en el mundo. Esto significa que el icónico aerogenerador será cada vez más visible en todo el mundo. Y como ocurre con todo lo icónico, cabe preguntarse: ¿por qué tiene ese aspecto? ¿Por qué tiene tres aspas?

La respuesta está en encontrar un término medio, como explica Real Engineering.  Una turbina con dos palas, por ejemplo, sería más rápida, generando más velocidad y ruido. Más ruido haría que las turbinas fueran más molestas para los que viven cerca. Cuatro turbinas aumentarían el precio porque las palas son caras. Tres palas reducen el precio y el ruido:

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Generador de turbinas eólicas

Si alguna vez has pasado por delante de un parque eólico, te habrás dado cuenta de que lo más probable es que las turbinas tengan tres palas. No dos, ni cinco, sino tres. Ahora bien, puede pensar que si el objetivo de un aerogenerador es capturar el viento, ¿cinco palas no capturarían más viento que tres? La respuesta depende de lo que se entienda por captar el viento. El objetivo de una turbina de generación de electricidad no es exactamente capturar la mayor cantidad de viento posible. Es capturar el viento con la mayor eficiencia. Y los ingenieros han descubierto que tres palas es la forma más eficiente y menos problemática de captar el viento. Pero como también son más ligeras y tienden a girar más rápido, también son más ruidosas. Además, estos diseños requieren un cubo basculante especial que actúa como una especie de amortiguador, lo cual es caro. Por un lado, el material adicional necesario para construir las palas aumenta el coste. Y cuantas más palas haya, más ligeras y finas deberán ser. Las palas relativamente finas son más flexibles, por lo que son propensas a doblarse y romperse. Son suficientemente potentes sin ser excesivamente caras. Y son menos ruidosas que sus primas de dos palas.

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