Torres
de aerogeneradores, Navarra (España)
Foto
© 1999 Soren Krohn |
La torre del aerogenerador soporta la góndola y el
rotor.
En los grandes aerogeneradores las torres
tubulares pueden ser de acero, de celosía o de hormigón.
Las torres tubulares tensadas con vientos sólo se utilizan
en aerogeneradores pequeños (cargadores de baterías,
etc.).
Torres
tubulares de acero
La mayoría
de los grandes aerogeneradores se entregan con torres tubulares
de acero, fabricadas en secciones de 20-30 metros con bridas
en cada uno de los extremos, y son unidas con pernos "in
situ". Las torres son tronco-cónicas (es decir, con
un diámetro creciente hacia la base), con el fin de aumentar
su resistencia y al mismo tiempo ahorrar material.
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Torres
de celosía
Las
torres de celosía son fabricadas utilizando perfiles de
acero soldados. La ventaja básica de las torres de celosía
es su coste, puesto que una torre de celosía requiere
sólo la mitad de material que una torre tubular sin sustentación
adicional con la misma rigidez. La principal desventaja de este
tipo de torres es su apariencia visual (aunque esa cuestión
es claramente debatible). En cualquier caso, por razones estéticas,
las torres de celosía han desaparecido prácticamente
en los grandes aerogeneradores modernos.
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Torres
de mástil tensado con vientos
Muchos
de los aerogeneradores pequeños están construidos
con delgadas torres de mástil sostenidas por cables tensores.
La ventaja es el ahorro de peso y, por lo tanto, de coste. Las
desventajas son el difícil acceso a las zonas alrededor
de la torre, lo que las hace menos apropiadas para zonas agrícolas.
Finalmente, este tipo de torres es más propensa a sufrir
actos vandálicos, lo que compromete la seguridad del conjunto.
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Consideraciones
de coste
Generalmente, el precio de la torre de la turbina eólica
supone alrededor de un 20 por ciento del coste total de la turbina.
Para una torre de unos 50 metros, el coste adicional de otros
10 metros es de unos 15.000 dólares americanos. Por lo
tanto, es bastante importante para el coste final de la energía
construir las torres de la forma más óptima posible.
Consideraciones
aerodinámicas
Generalmente, es una ventaja disponer de una torre alta en zonas
con una elevada rugosidad del terreno, dado que la velocidad
del viento aumenta conforme nos alejamos del suelo, tal y como
se vio en la página sobre cizallamiento
del viento.
Las torres de celosía y las de mástil
tensado con vientos tienen la ventaja de ofrecer menos abrigo
que una torre maciza.
Consideraciones
de dinámica estructural
Las palas de rotor de turbinas con torres relativamente cortas
estarán sometidas a velocidades de viento muy diferentes
(y, por lo tanto, a diferente flexión) cuando la pala
se encuentre en su posición más elevada y en su
posición más baja, lo que provoca un aumento de
las cargas de fatiga en la
turbina.
Elección
entre torres altas y bajas
Obviamente, obtendrá más energía de una
turbina más grande que de otra pequeña, pero si
echa un vistazo a los tres aerogeneradores de abajo, que son
de 225 kW, 600 kW y 1500 kW, respectivamente, y con diámetros
de rotor de 27, 43 y 60 metros, observará que las alturas
de las torres también son diferentes.
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Claramente, un rotor de 60 metros de diámetro no podrá
ser instalado sobre una torre de menos de 30 metros. Pero si
consideramos el coste de un gran rotor y un gran generador y
multiplicador, sería seguramente un desperdicio instalarlos
sobre una torre pequeña, ya que se dispone de velocidades
de viento mucho más altas y, por lo tanto, de mucha más
energía con una torre alta (ver la sección sobre
recursos eólicos). Cada
metro de torre cuesta dinero, por supuesto, por lo que la altura
óptima de la torre es función de :
- Coste por metro de torre (10 metros más de torre le
costarán actualmente alrededor de 15.000 dólares
americanos).
- Cuánto varían los vientos locales con la altura
sobre el nivel del suelo, es decir, la rugosidad
promedio del terreno local (las grandes rugosidades van mejor
con una torre alta).
- El precio que el propietario de la turbina obtiene por un
kWh adicional de electricidad.
Los fabricantes suelen servir máquinas donde la altura
de la torre es igual al diámetro del rotor. Estéticamente,
mucha gente piensa que las turbinas son más agradables
a la vista cuando la altura de la torre es aproximadamente igual
al diámetro del rotor.
Consideraciones
sobre seguridad en el trabajo
La elección de un determinado tipo de torre
tiene consecuencias sobre la seguridad en el trabajo: esto es
tratado en profundidad en la página sobre seguridad
en turbinas eólicas.
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