martes, 19 de mayo de 2015

Aerodinámica aplicada: turbinas eólicas sin palas


Resultado de imagen de Vortex Bladeless
Una empresa española llamada Vortex Bladeless quiere cambiar la fisonomía de los parque eólicos a los que ya estamos acostumbrados.

Esta compañía quiere revolucionar este campo con una turbina eólica radicalmente distinta a lo que conocíamos.  ¿Dónde están las palas? No hacen falta. El diseño consiste en una especie de aguja de grandes dimensiones, pero eso no impide que su objetivo sea exactamente el mismo que el de las turbinas tradicionales: convertir las brisas y los vientos en energía que pueda usarse en la red eléctrica. La captura de esas corrientes de aire, no obstante, es muy distinta.


En vez de extraer energía con el movimiento circular de una hélice, las turbinas "Vortex", aprovechan el efecto aerodinámico llamado "vorticidad" o creación de vórtices. Este efecto se puede ver en el foto cuando el aire pasa por los dos lados de una pletina. Los vórtices giran y en el giro se puede extraer energía.



Este efecto es bien conocido no solo en aerodinámica, sino también en arquitectura e ingeniería. En todas estas disciplinas tenían que contrarrestar los efectos adversos de estos remolinos, ya que la vorticidad puede inducir un movimiento oscilatorio en estructuras que con el tiempo podría acabar destruyendolas. Esto es debido al pandeo. Este es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos, y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión. En ingeniería estructural el fenómeno aparece principalmente en pilares y columnas, y se traduce en la aparición de una flexión adicional en el pilar cuando se halla sometido a la acción de esfuerzos axiales de cierta importancia. Esto es como lo que ocurrió con el puente de Tacoma Narrows.



Sin embargo ese efecto puede ser aprovechado si sabemos transferir el movimiento y eso es precisamente lo que han hecho los ingenieros españoles David Suriol, David Yáñez y Raúl Martín, que comenzaron a trabajar en su sistema en 2010 para convertir esa energía vibratoria en algo productivo. La forma del Vortex ha sido diseñada por ordenador para asegurar que los vórtices de corrientes giratorias de aire se producen de forma síncrona a lo largo de todo el mástil.

Los conos están fabricados con fibra de carbono y fibra de vidrio, algo que permite que ese mástil vibre lo máximo posible. En la base contamos con dos anillos de imanes que se repelen y que actúan como un motor no eléctrico. Cuando el cono oscila en un sentido los imanes lo repelen en el otro, y esa energía cinética se convierte en electricidad con un alternador. En esta estructura no existen complicados engranajes, tornillos o partes mecánicas móviles, esto permite una fabricación y mantenimiento muy barato.

Su Vortex Mini, que tiene una altura de 12 metros y medio, es capaz de capturar hasta el 40% de esa energía procedente del viento en condiciones ideales (cuando éste sopla a unos 42 km/h). Aunque la captura de energía es aproximadamente un 30% inferior a las turbinas eólicas tradicionales, eso se compensa con el hecho de que es posible poner el doble de turbinas Vortex en el mismo espacio. El coste de cada una de ellas es alrededor de la mitad de una turbina eólica convencional pero además es totalmente silenciosa y es más segura para las aves.

Vortex Bladeless ya ha logrado una inversión de un millón de dólares de capital privado y de fondos del gobierno en España, y parece que también cerrarán una ronda de inversión en Estados Unidos muy pronto. Esperan tener su primer producto -una versión más reducida de 3 meses y 100 W para países en vías de desarrollo- a finales de año, mientras que el Vortex Mini estará listo dentro de un año. 




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