Escamas de tiburón en álabes para aumentar la eficiencia de las turbinas eólicas
Los grandes tiburones depredadores como el tiburón blanco presentan una adaptación singular en su piel escamosa que reduce la resistencia al avance y mejora la velocidad y la eficiencia energética. Estas pequeñas escamas especializadas o «riblets» suavizan el flujo del agua, reducen la turbulencia y evitan pérdidas de energía. Ingenieros aeroespaciales se vienen interesando por estas estructuras desde los años ochenta del siglo pasado y han logrado importantes progresos tecnológicos con ellas. El proyecto financiado con fondos europeos Riblet4Wind se propuso trasladar la tecnología de riblet ya demostrada en el sector aeroespacial a aplicaciones eólicas renovables, un sector que acumula más y más importancia con el paso del tiempo.
De los tiburones a los aviones y a las turbinas eólicas
Los ingenieros de Riblet4Wind partieron de un recubrimiento de riblets anterior y automatizaron una tecnología de aplicación en un solo paso. Según la coordinadora del proyecto Dorothea Stübing, «los experimentos en el túnel del viento anteriores a Riblet4Wind mostraron que el rendimiento aerodinámico de los perfiles alares dotados con un recubrimiento de riblets era mejor y aumentaba el coeficiente de deslizamiento en hasta un 30 %. Las pruebas de vuelo con parches de recubrimiento estructurados en riblets y las investigaciones exhaustivas sobre la influencia del envejecimiento y el desgaste sobre el rendimiento aerodinámico corroboraron el potencial de la tecnología». Al igual que cada tiburón tiene «características» de riblet determinadas para cumplir con sus requisitos, cada perfil alar precisa de un diseño de riblet a medida para obtener el resultado idóneo. Esta diferenciación en los diseños se logró mediante simulaciones aerodinámicas nuevas de álabes de turbinas recubiertos de riblets con las que determinar las dimensiones óptimas y su ubicación en los álabes. Los científicos de Riblet4Wind también modificaron materiales y procesos para sacar los diseños adelante. Una vez logradas las tecnologías necesarias, se procedió a montar una demostración a escala real en una turbina eólica.
Superar obstáculos y expectativas y planificar el futuro
El camino hacia las innovaciones puede ser arduo y el equipo se encontró con varios obstáculos que menoscabaron las condiciones de demostración planeadas para la tecnología. Uno de los retos fundamentales fue el contar con una turbina de veinte años de antigüedad con la que demostrar la tecnología y sus beneficios en cuanto a producción eléctrica. Stübing señala que a pesar de los escollos: «Logramos implementar un recubrimiento de riblets en tres álabes del rotor —logro con el que superamos los avances de la industria aeronáutica— y medir el impacto en el rendimiento durante nueve meses de funcionamiento. El trabajo aerodinámico ejecutado en el proyecto superó con creces las tareas planeadas». Experimentos exhaustivos en el túnel del viento con perfiles de álabe recubiertos de riblets generaron una base de conocimientos básicos en relación a la influencia de estos dispositivos sobre el rendimiento aerodinámico de los álabes a distintos ángulos de ataque. Riblet4Wind se encuentra ahora estudiando las posibilidades de comprobar la tecnología en turbinas eólicas modernas en un parque eólico equipado con infraestructuras de medición y rendimiento energético. Las nuevas pruebas ofrecerán la oportunidad de demostrar la fiabilidad, el aumento de la potencia y la reducción de ruidos de los álabes recubiertos de riblets en un sistema de última generación. Los datos tendrán un valor incalculable de cara a la comercialización y popularización de la tecnología. Hasta entonces, los socios trabajan en modelos de negocio con los que vender cada una de las tecnologías creadas en el proyecto. Tal y como resume Stübing: «La naturaleza ha desarrollado soluciones interesantes para todo tipo de problemas y con nuestras capacidades tecnológicas hemos podido transformarlas en aplicaciones técnicas». Los modelos perfeccionados y recubrimientos mejorados influirán enormemente en el desarrollo de perfiles alares en el sector aeroespacial y álabes en el eólico, así como en muchos otros campos.
Palabras clave
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