Las
aerogeneradores desvían el viento
La imagen de la página anterior sobre la energía en el viento está
algo simplificada. En realidad, un aerogenerador desviará
el viento antes incluso de que el viento llegue al plano del
rotor. Esto significa que nunca seremos capaces de capturar toda
la energía que hay en el viento utilizando un aerogenerador.
Discutiremos esto más tarde, cuando hablemos de la ley
de Betz.
En la imagen de arriba tenemos el viento
que viene desde la derecha y usamos un mecanismo para capturar
parte de la energía cinética que posee el viento
(en este caso usamos un rotor de tres palas, aunque podría
haberse tratado de cualquier otro mecanismo).
El
tubo de corriente
El rotor de la turbina eólica debe obviamente frenar el
viento cuando captura su energía cinética y la
convierte en energía rotacional. Esto implica que el viento
se moverá más lentamente en la parte izquierda
del rotor que en la parte derecha.
Dado que la cantidad de aire que pasa a través
del área barrida por el rotor desde la derecha (por segundo)
debe ser igual a la que abandona el área del rotor por
la izquierda, el aire ocupará una mayor sección
transversal (diámetro) detrás del plano del rotor.
Este efecto puede apreciarse en la imagen
superior, donde se muestra un tubo imaginario, el llamado tubo
de corriente, alrededor del rotor de la turbina eólica.
El tubo de corriente muestra cómo el viento moviéndose
lentamente hacia la izquierda ocupará un gran volumen
en la parte posterior del rotor.
El viento no será frenado hasta su
velocidad final inmediatamente detrás del plano del rotor.
La ralentización se producirá gradualmente en la
parte posterior del rotor hasta que la velocidad llegue a ser
prácticamente constante.
Distribución
de la presión del aire en la parte delantera y trasera
del rotor
El gráfico
de la izquierda muestra la presión del aire en el eje
vertical, siendo el eje horizontal la distancia al plano del
rotor. El viento llega por la derecha, estando situado el rotor
en el centro del gráfico.
La presión del aire aumenta gradualmente
a medida que el viento se acerca al rotor desde la derecha, ya
que el rotor actúa de barrera del viento. Observe que
la presión del aire caerá inmediatamente detrás
del plano del rotor (parte izquierda), para enseguida aumentar
de forma gradual hasta el nivel de presión normal en el
área.
¿Qué
ocurre corriente abajo?
Corriente abajo, la turbulencia del viento
provocará que el viento lento de detrás del rotor
se mezcle con el viento más rápido del área
circundante . Por lo tanto, el abrigo del
viento disminuirá gradualmente tras el rotor conforme
nos alejamos de la turbina. Veremos esto más ampliamente
en la página sobre el efecto del parque.
¿Por
qué no un tubo de corriente cilíndrico?
Ahora usted podría objetar que una turbina giraría
incluso situándola dentro de un tubo cilíndrico
normal, como el que se muestra abajo. ¿Por qué
insistimos entonces en que el tubo de corriente tiene forma de
botella?
Por supuesto, usted estaría en lo cierto al pensar
que el rotor de una turbina podría girar si lo situásemos
dentro de un enorme tubo de cristal como el de arriba, pero vea
que es lo que ocurre:
El viento de la parte izquierda del rotor
se mueve a menor velocidad que el de la parte derecha. Pero al
mismo tiempo sabemos que el volumen de aire que entra al tubo
por la derecha cada segundo debe ser el mismo que el volumen
de aire que sale del tubo por la izquierda. Con ello puede deducirse
que si el viento encuentra algún obstáculo dentro
del tubo (en este caso nuestro rotor), parte del viento que llega
desde la derecha debe ser desviado de la entrada del tubo (debido
a la alta presión del aire en el extremo derecho del tubo).
Por tanto, el tubo cilíndrico no es
una representación muy exacta de lo que ocurre cuando
el viento encuentra una turbina eólica, por lo que la
imagen del principio de la página es
la correcta.
© copyright 2000 Søren Krohn
Actualizado el 20 de enero 2000
http://www.windpower.org/es/tour/wres/tube.htm
