Una de las alternativas para la obtención de energías limpias
La energía eólica se obtiene, en la mayoría de los casos, utilizando turbinas eólicas, que convierten la energía cinética del viento a energía mecánica que, a su vez, pueden ser utilizadas directamente para múltiples procesos o bien, puede ser convertida a energía eléctrica. En nuestro país, el aprovechamiento de la energía eólica a través de las turbinas eólicas convencionales, no resulta técnica y económicamente atractivo por la característica del viento, que no es de mucha velocidad. Según publicaciones del 2014 del Ministerio de Obras Públicas y Comunicaciones, acompañado por el mapa de geoprocesamiento del Viceministerio de Minas y Energía, las velocidades promedias oscilan entre 3,2 y 5,9 m/s. También, se apunta que, la máxima velocidad media mensual registrada de 5,9 m/s, ha sido en zonas del departamento de Itapúa. A esto, se suma el comportamiento muy irregular de los vientos en nuestro país. Para utilizar la energía eólica como fuente de energía más constante en nuestro medio, el Ing. Fabio Meyer recomienda el almacenamiento, ya sea convirtiendo a energía eléctrica almacenada en bancos de baterías o en forma de energía potencial, a través de bombeos a otro nivel más elevado u otros mecanismos. De esta forma, se pueden aprovechar mejor las ráfagas de vientos que fluyen en nuestro medio.
Entrevista al Ing. Fabio Meyer Benítez
Docente Investigador, Miembro del Grupo de Investigación en Sistemas Digitales de la Facultad Politécnica UNA – GISD
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| Prototipo (recuperado del artículo: "Turbina ecólica con encauzador para vientos de baja velocidad y direcciones variables". Fabio Meyer y Lucas Frutos). |
¿Cómo las turbinas de viento generan la electricidad?
La energía mecánica obtenida en el eje de la turbina eólica es transformada en energía eléctrica, a través de acople mecánico a un generador de energía eléctrica. En pocas palabras, una turbina eólica funciona de manera contraria al funcionamiento de un ventilador: en lugar de utilizar la electricidad para hacer viento, las turbinas eólicas utilizan el viento para producir electricidad.
Existen varios tipos de turbinas eólicas, que también son llamadas “turbinas de viento”; según la cantidad de palas, pueden ser: bipalas, tripalas, molino holandés (de cuatro palas) y multipalas. Según su disposición: vertical u horizontal. Cada tipo de turbinas presentan sus características de desempeños.
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| Relación velocidad de punta y coeficiente de punta según tipos de turbinas (Ibid) |
¿Entonces, qué tipo de turbina es mejor para utilizar en nuestro país?
En nuestro país, el aprovechamiento de la energía eólica a través de las turbinas eólicas convencionales, no resulta técnica y económicamente atractivo por la característica del viento, que no es de mucha velocidad. Según publicaciones del 2014 del Ministerio de Obras Públicas y Comunicaciones, acompañado por el mapa de geoprocesamiento del Viceministerio de Minas y Energía, las velocidades promedias oscilan entre 3,2 y 5,9 m/s. También, se apunta que, la máxima velocidad media mensual registrada de 5,9 m/s, ha sido en zonas del departamento de Itapúa.
La mayoría de las turbinas comerciales no están preparadas para trabajar con vientos de baja intensidad, por esta razón nos propusimos diseñar un mecanismo que sea capaz de concentrar el flujo de aire para conseguir aumentar su velocidad.
El Proyecto, denominado: “Sistema de turbinas auto orientado con encauzadores”, fue financiado por el Rectorado de la UNA y finalizó en 2018. Tuvo como objetivo: “Analizar en forma experimental las geometrías y las posiciones de las piezas de la turbina para encontrar la mejor orientación, de forma a optimizar el desempeño de cada una de las partes”.
Ver el artículo en el Catálogo de Trabajos de Investigación de la UNA:
Las razones principales que justifican esta investigación son, por una parte, el cuidado del medio ambiente, teniendo en cuenta que la energía generada es energía limpia y, por el otro, la búsqueda de las condiciones técnicas y económicas para motivar la implementación del prototipo en la vida cotidiana.
Se ideó un prototipo que cuente con un encauzador, diseñado para aumentar la velocidad del viento leve, propio de nuestro país. El mismo, está compuesto por tres piezas: un cono o escudo, una tobera muy delgada, y un mecanismo de orientación.
Todas ellas, se encargan de concentrar el flujo del viento, y direccionarlo hacia las paletas o aspas de la turbina.
¿Cuál es la innovación que se buscó con el proyecto?
Se ideó un prototipo que cuente con un encauzador, diseñado para aumentar la velocidad del viento leve, propio de nuestro país. El mismo, está compuesto por tres piezas: un cono o escudo, una tobera muy delgada, y un mecanismo de orientación.
Todas ellas, se encargan de concentrar el flujo del viento, y direccionarlo hacia las paletas o aspas de la turbina.
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| Cono y trayectoria del viento (Ibid.) |
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| Tobera y trayectoria del viento (Ibid.) |
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| Mecanismo de orientación de la turbina (Ibid.) |
El mecanismo del encauzador tiene como función el desvío y el aumento de velocidad del viento para su mejor aprovechamiento.
En cuanto al diseño de las aspas del prototipo de turbina para vientos de baja velocidad, se consideró que fueran cóncavos (o asimétricos), a fin de crear una hiper sustentación constante y ofrecer un buen coeficiente de resistencia para la fuerza de empuje. También, se tuvo en cuenta la orientación de las aspas; se concluyó que se deben posicionar en un ángulo en el que pueda desarrollar el mayor torque y, consecuentemente, una mayor potencia.
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| Posicionamiento genérico de las aspas (Ibid.) |
¿Qué resultados arrojó el prototipo?
Se diseñó un prototipo de turbina eólica con encauzadores para vientos variables y de baja intensidad, con el que se obtuvo el aumento de la velocidad del viento. Al colocar un cono en la parte central del rotor, se captura la parte de flujo del viento que incide sobre el mismo, y se concentra en una faja de superficie circular, próxima a las aspas, evitándose así que el viento pase sin interactuar con ellas. También, es importante que el encauzador externo forme parte del mecanismo retórico, de esta forma, además de concentrar y aumentar la velocidad del viento, también contribuye a la inercia de la turbina, disminuyendo así el efecto fluctuante de la velocidad de rotación creado por las variaciones de la velocidad del viento. Con este diseño, se espera mayor torque, mejor arranque y mejor desempeño con vientos leves de entre 3 a 6 m/s predominante en la mayor parte de nuestro territorio.
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| Ing. Fabio Meyer Benítez (Fotografía: Departamento de Comunicación FP-UNA) |
¿Trabajos futuros?
Estamos trabajando en el diseño y pruebas de un sistema de turbinas (agrupación de pequeñas turbinas eólicas en un solo sistema) que presentan algunas ventajas, especialmente sobre las pequeñas turbinas eólicas aisladas unas de otras. También, la orientación del conjunto de turbinas sobre un solo eje y el aumento de la superficie de captación del viento.-