Ideas Poderosas: Las Palas De Las Turbinas Eólicas Cambian De Forma

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Una turbina eólica que se adapta a condiciones de viento puede aprovechar más energía.

Las cuchillas de transformación hechas de materiales compuestos avanzados que pueden cambiar rápidamente su forma dependiendo del viento podrían ayudar a generar turbinas de viento avanzadas que funcionen mejor y duren más.

La energía eólica es cada vez más popular en todo el mundo. Actualmente, Estados Unidos es el mayor generador de energía eólica del mundo por megavatios totales, y para 2030, el Departamento de Energía predice que hasta una quinta parte de la potencia de la nación podría provenir del viento. Per cápita, otras naciones están aún más adelantadas que Estados Unidos: Dinamarca, por ejemplo, ya recibe una quinta parte de su poder del viento.

Para ayudar a que los aerogeneradores avancen aún más, los científicos están estudiando las palas cambiantes, que pueden cambiar rápidamente su perfil aerodinámico para adaptarse mejor a las condiciones del viento prevalecientes.

"La idea nació de una simple observación de un pez en un acuario", dijo la investigadora Asfaw Beyene, ingeniera mecánica de la Universidad Estatal de San Diego. "Muchos animales que vuelan y nadan tienen una eficiencia superior a la de los dispositivos hechos por el hombre. La diferencia principal entre el movimiento natural y el movimiento de los dispositivos hechos por el hombre es la falta de adaptabilidad geométrica a diferentes condiciones de flujo.

"En las criaturas voladoras y nadadoras, las geometrías se transforman para adaptarse a una condición de flujo", agregó Beyene. "En los dispositivos hechos por el hombre, típicamente la geometría permanece rígida a pesar de las condiciones de flujo que varían ampliamente".

Beyene está liderando un equipo que explora las cuchillas morphing para turbinas eólicas. Otro equipo está trabajando en la Universidad de Bristol en Inglaterra.

"El viento puede ser muy duro con las aspas: las turbinas se apagan si el viento es demasiado fuerte o las aspas se romperán contra el viento", explicó el investigador Paul Weaver, ingeniero aeroespacial de la Universidad de Bristol.

"Una hoja morphing usa el viento para su ventaja en lugar de luchar contra él, adaptando su forma para obtener un mayor rendimiento", agregó Weaver. "Esto tiene el potencial de aliviar significativamente las tensiones no deseadas en las cuchillas, aumentando su eficiencia y ayudando a prolongar su vida".

Las palas de los aerogeneradores modernos suelen estar hechas de una combinación de vidrio y plásticos reforzados con fibra de carbono. Durante la fabricación, la resina plástica se calienta y se enfría de manera controlada para que se adhiera a las fibras y se fije para formar una estructura rígida.

Al controlar cuidadosamente la dirección y la tensión de las fibras, los investigadores de la Universidad de Bristol señalan que también es posible crear un compuesto que pueda encajar entre dos formas rígidas distintas. Por ejemplo, cuando se le da una señal eléctrica, la cuchilla puede flexionarse de una manera en lugar de otra, mostrando más o menos su superficie al viento.

Weaver notó que su equipo había logrado una demostración de trabajo de una pala de rotor de helicóptero cambiante. Él y sus colegas ahora han firmado un acuerdo con Vestas Wind Systems con sede en Dinamarca para desarrollar materiales compuestos para futuros productos.

Beyene visualiza palas de turbina eólica de morfina hechas de materiales plásticos similares al caucho de uretano que se doblan y giran de forma flexible para alcanzar los ángulos óptimos que obtienen la mayor cantidad de energía del viento, dependiendo de la fuerza del viento. Explicó que han completado las pruebas de laboratorio con una serie de rotores de aproximadamente 3 pies de ancho (de un metro de ancho) hechos de diferentes materiales.

"Los resultados son muy prometedores", dijo Beyene.


Suplemento De Vídeo: HÉLICES, COMO HACERLA DE FORMA FÁCIL. (Brico Búho).




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