Turbina eólica

mejora de los parques eolicos

La energía eólica es una de las más importantes en el mundo de las energías renovables. Por ello, debemos conocer bien cuáles su funcionamiento. La turbina eólica es uno de los elementos fundamentales de este tipo de energía. Tiene un funcionamiento bastante completo y existen diferentes tipos de turbinas dependiendo del parque eólico donde nos encontremos.

En este artículo vamos a contarte todo lo que debes saber sobre la turbina eólica, sus características y cuál es su funcionamiento.

Qué es una turbina eólica

turbina eolica caracteristicas

Una turbina eólica es un dispositivo mecánico que convierte la energía eólica en energía eléctrica. Las turbinas eólicas están diseñadas para convertir la energía cinética del viento en energía mecánica, que es el movimiento del eje. Luego, en el generador de turbina, esta energía mecánica se convierte en energía eléctrica. La electricidad generada puede almacenarse en una batería o utilizarse directamente.

Hay tres leyes básicas de la física que gobiernan la energía disponible del viento. La primera ley establece que la energía producida por la turbina es proporcional al cuadrado de la velocidad del viento. La segunda ley establece que la energía disponible es proporcional al área barrida de la pala. La energía es proporcional al cuadrado de la longitud de la hoja. La tercera ley establece que la eficiencia teórica máxima de un aerogenerador es del 59%.

A diferencia de los antiguos molinos de viento de Castilla La Mancha o los Países Bajos, en estos molinos de viento el viento empuja las palas a girar, y los aerogeneradores modernos utilizan principios aerodinámicos más complejos para captar la energía eólica de forma más eficaz. De hecho, la razón por la que una turbina eólica mueve sus palas es similar a la razón por la que un avión se mantiene en el aire, y se debe a un fenómeno físico.

En las turbinas eólicas, se generan dos tipos de fuerzas aerodinámicas en las palas del rotor: una se llama empuje, que es perpendicular a la dirección del flujo del viento, y la otra se llama resistencia, que es paralela a la dirección del flujo de aire.

El diseño de las palas de la turbina es muy similar al del ala de un avión y se comporta como este último en condiciones de viento. En el ala de un avión, una superficie es muy redondeada, mientras que la otra es relativamente plana. Cuando el aire circula a través de las cuchillas del molino de este diseño, la circulación de aire a través de la superficie lisa es más lenta que la circulación de aire a través de la superficie redonda. Esta diferencia de velocidad a su vez producirá una diferencia de presión, que es mejor en una superficie lisa que en una superficie redonda.

El resultado final es una fuerza que actúa sobre la superficie lisa del ala propulsora. Este fenómeno se denomina «efecto Venturi», que es parte de la razón del fenómeno de «elevación», que a su vez explica por qué la aeronave permanece en el aire.

Interior de los generadores eólicos

turbina eolica

Las palas de una turbina eólica también utilizan estos mecanismos para provocar un movimiento de rotación alrededor de su eje. El diseño de la sección de la hoja facilita la rotación de la manera más eficiente. Dentro del generador, el proceso de convertir la energía de rotación de la cuchilla en energía eléctrica se lleva a cabo mediante la ley de Faraday. Debe incluir un rotor que gire bajo la influencia del viento, acoplado a un alternador, y convierta la energía mecánica giratoria en energía eléctrica.

Elementos de una turbina eólica

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Las funciones implementadas por cada elemento son las siguientes:

  • Rotor: Recoge la energía eólica y la convierte en energía mecánica rotatoria. Incluso en condiciones de muy baja velocidad del viento, su diseño es fundamental para girar. Se puede ver del punto anterior que el diseño de la sección de la pala es la clave para asegurar la rotación del rotor.
  • Sistema de acoplamiento o soporte de turbina: adapte el movimiento de rotación de la pala al movimiento de rotación del rotor del generador al que se acopla.
  • Multiplicador o caja de cambios: En velocidades normales del viento (entre 20-100 km / h), la velocidad del rotor es baja, alrededor de 10-40 revoluciones por minuto (rpm); para generar electricidad, el rotor del generador debe estar Funciona a 1.500 rpm, por lo que la góndola debe contener un sistema que convierta la velocidad del valor inicial al valor final. Esto se logra mediante un mecanismo similar a la caja de cambios de un motor de automóvil, que utiliza un conjunto de múltiples engranajes para hacer girar la parte móvil del generador a una velocidad adecuada para generar electricidad. También contiene un freno para detener la rotación del rotor cuando el viento es muy fuerte (más de 80-90 km / h), lo que puede dañar cualquier componente del generador.
  • Generador: Es un conjunto rotor-estator que genera energía eléctrica, que se transmite a la subestación a través de cables instalados en la torre que soporta la góndola, y luego se vierte a la red. La potencia del generador varía entre 5 kW para la turbina mediana y 5 MW para la turbina más grande, aunque ya hay turbinas de 10 MW.
  • Motor de orientación: permite que los componentes giren para colocar la góndola en la dirección del viento predominante.
  • Mástil de soporte: Es el soporte estructural del generador. Cuanto mayor es la potencia de la turbina, mayor es la longitud de las palas y, por lo tanto, mayor es la altura a la que debe ubicarse la góndola. Esto aporta una complejidad adicional al diseño de la torre, que debe soportar el peso del grupo electrógeno. La hoja también debe tener una alta rigidez estructural para soportar fuertes vientos sin romperse.
  • Palas y anemómetros: dispositivos ubicados en la parte trasera de las góndolas que contienen generadores; determinan la dirección y miden la velocidad del viento, y actúan sobre las palas para frenarlas cuando la velocidad del viento supera un umbral. Por encima de este umbral, existe un riesgo estructural de la turbina. Suele ser un diseño de tipo turbina Savonious.

Espero que con esta información puedan conocer más sobre la turbina eólica y sus características.


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