Aerogenerador de 3 palas frente a 5 palas
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Un elemento de diseño común a los aerogeneradores de eje horizontal es que prácticamente siempre tienen tres palas. Pero, ¿cómo deciden los ingenieros de aerogeneradores utilizar tres palas y no dos, cuatro o incluso cinco?
La mayoría de los aerogeneradores del mundo tienen tres palas porque son más equilibrados. Los aerogeneradores de dos palas sufren un fenómeno llamado “precesión giroscópica”, y un aerogenerador de una sola pala necesitaría un contrapeso y, por tanto, sería poco práctico e ineficaz.
Normalmente, una turbina de tres palas es la mejor si se tienen en cuenta numerosos factores, pero esto no es un hecho. Además, a medida que la industria de la energía eólica madura y avanza, el número de palas de las nuevas turbinas también podría cambiar.
Si una turbina tiene una sola pala, no está equilibrada en el rotor mientras gira. Además, la pala se atascaría en la posición de las 6 en punto y sería difícil conseguir que empezara a girar. De hecho, algunos fabricantes han hecho aerogeneradores con una sola pala, pero entonces necesitan un contrapeso para ayudar a resolver los problemas de equilibrio. Por desgracia, añadir el contrapeso puede anular las ventajas de unas palas de turbina más ligeras, por lo que este diseño es poco común.
¿Cuántas palas son óptimas para un aerogenerador? ¿Por qué?
Las diferencias entre las palas de un aerogenerador y las de un ventilador de techo se deben a los distintos criterios de diseño: el aerogenerador debe captar el viento a gran velocidad para generar electricidad de forma eficiente, mientras que el ventilador de techo debe mover el aire a baja velocidad con componentes baratos.
Para mantener bajos los costes de transmisión, una turbina eólica debe captar la energía del aire que se mueve rápidamente y girar a una velocidad relativamente alta, dentro de unos límites, para evitar una generación excesiva de ruido. (Una rotación lenta aumentaría el par y requeriría componentes de transmisión más pesados y caros). Esta conversión de energía de alto rendimiento exige el uso de álabes de turbina elevables, similares a las alas de los aviones, con formas aerodinámicas retorcidas y cónicas. El diseño de las palas crea una diferencia de presión en el viento -presión alta en un lado y presión baja en el otro- que hace girar las palas. Una combinación de consideraciones estructurales y económicas impulsa el uso de tres palas esbeltas en la mayoría de los aerogeneradores: el uso de una o dos palas implica una dinámica estructural más compleja, y más palas significa un mayor gasto para las palas y sus fijaciones a la turbina.
Aerogenerador de 4 palas
Los ingenieros de aerogeneradores modernos evitan construir grandes máquinas con un número par de palas. La razón más importante es la estabilidad de la turbina. Un rotor con un número impar de palas (y al menos tres palas) puede considerarse similar a un disco a la hora de calcular las propiedades dinámicas de la máquina.
Un rotor con un número par de palas dará problemas de estabilidad a una máquina con una estructura rígida. La razón es que en el mismo momento en que la pala superior se dobla hacia atrás, porque obtiene la máxima potencia del viento, la pala inferior pasa a la sombra del viento delante de la torre.
, y tiende a ser un estándar con respecto al cual se evalúan otros conceptos. La gran mayoría de las turbinas vendidas en los mercados mundiales tienen este diseño. El diseño básico se introdujo por primera vez con el renombrado
Los diseños de aerogeneradores bipala tienen la ventaja de ahorrar el coste de una pala del rotor y su peso, por supuesto. Sin embargo, suelen tener dificultades para penetrar en el mercado, en parte porque requieren una mayor velocidad de rotación para producir la misma cantidad de energía. Esto supone una desventaja tanto en lo que respecta al ruido como a la intrusión visual. Últimamente, varios fabricantes tradicionales de máquinas de dos palas han pasado a diseños de tres palas.
Efecto del número de palas en la turbina eólica
El diseño de un aerogenerador es el proceso de definir la forma y las especificaciones de una turbina eólica para extraer energía del viento. Una instalación eólica 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.
Además del diseño aerodinámico de las palas, el diseño de un sistema completo de energía eólica también debe abordar el diseño del buje, los controles, el generador, la estructura de soporte y los cimientos. La integración de los aerogeneradores en la red eléctrica plantea otras cuestiones de diseño.
Una turbina eólica está diseñada para producir un máximo de potencia a una amplia gama de velocidades del viento. Todos los aerogeneradores están diseñados para una velocidad máxima del viento, llamada velocidad de supervivencia, por encima de la cual no continúan. La velocidad de supervivencia de los aerogeneradores comerciales oscila entre 40 m/s (144 km/h, 89 MPH) y 72 m/s (259 km/h, 161 MPH). La velocidad de supervivencia más común es de 60 m/s (216 km/h, 134 MPH). Los aerogeneradores tienen tres modos de funcionamiento: