La investigadora Elena Llorente Trujillo, en su tesis doctoral, ha estudiado cómo influye en el rendimiento aerodinámico de los aerogeneradores la instalación de dientes serrados en el borde de salida de las palas. Sus resultados podrían aumentar la eficiencia de las turbinas eólicas.
Estos dispositivos y su eficacia en la reducción de ruido han sido ampliamente estudiados, pero hasta la fecha no había ningún análisis sobre el efecto que esas soluciones tenían en el funcionamiento de los aerogeneradores.
Elena Llorente Trujillo.
La tesis doctoral ha obtenido la calificación de sobresaliente y ha sido dirigida por el profesor del Departamento de Ciencias de la Universidad Pública de Navarra, Miguel Arana Burgui y por el profesor del Departamento de Aerodinámica, Energía Eólica y Propulsión de la Universidad Técnica de Delft, Daniele Ragni.
Según explica la autora de la tesis, se está produciendo un aumento continuo y estable de la potencia eólica en todo el mundo, lo que implica la instalación de parques eólicos en zonas más cercanas a núcleos urbanos y que el tamaño de los rotores también sea mucho más grande.
Estos dos factores hacen que el ruido emitido por el aerogenerador pueda llegar a ser motivo de queja si se superan ciertos niveles.
Elena Llorente Trujillo.
Para evitarlo, la industria ha planteado distintas soluciones que reducen el nivel de la potencia sonora emitida; entre ellas, la instalación de dientes serrados en el borde de salida de las palas.
En su tesis “Trailing edge serrations effect on the aerodynamic performance of wind turbines” ha analizado el impacto que los dientes serrados tienen en el comportamiento aerodinámico del aerogenerador.
En primer lugar realizó distintos análisis teóricos del problema y simulaciones de geometrías 2D y 3D del flujo de aire alrededor de un perfil con dientes serrados, un perfil con una placa plana y del perfil sin ningún dispositivo instalado. Esto permitió comparar y analizar coeficientes aerodinámicos, perfiles de velocidad, turbulencia, modificación de la estela, etc.
En ese estudio teórico también se investiga el impacto del ángulo de montaje de los dientes serrados en la pala y la influencia del espesor de estos dispositivos en el comportamiento aerodinámico del perfil.
Elena Llorente Trujillo.
Resultados satisfactorios
Uno de los resultados más importantes del estudio teórico ha sido la derivación de una ley empírica que predice el coeficiente de sustentación del perfil con dientes serrados a partir de los datos del perfil original. Para validar esta ley de predicción se realizó una campaña experimental en el túnel de viento LTT de la Universidad Técnica de Delft (Países Bajos).
En los resultados experimentales se observó cómo la presencia de dientes serrados en el perfil causa un incremento en los coeficientes de sustentación y resistencia y que estos coeficientes aumentan según el ángulo de montaje.
Estos datos se han podido comparar con los datos calculados a partir de la ley propuesta y se ha constatado un buen ajuste entre ambos resultados.
El siguiente paso fue utilizar esa ley para extender el análisis teórico al aerogenerador completo, con dientes serrados instalados en sus palas, “y se confirmó un incremento tanto en producción como en cargas”.
Finalmente, para validar los datos teóricos de producción se realizó una campaña experimental en un aerogenerador real al que se le instalaron dientes serrados y “se vio un incremento de producción significativamente superior en el caso real, frente a la calculada teóricamente”. Del mismo modo, se realizó un estudio experimental del impacto acústico de los citados dispositivos en el ruido emitido por el aerogenerador y se comprobó una reducción de la potencia acústica por encima de 2dBA.
Vía www.unavarra.es
Más información: www.sciencedirect.com
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