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Aerogeneradores de eje vertical y horizontal: tipos, ventajas e inconvenientes

Industria, Energía y Medioambiente
 16-jul-2018 | Structuralia

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Como todos sabéis, un aerogenerador es un equipo encargado de captar la energía cinética del viento y transformarla en energía mecánica que a su vez será posteriormente transformada en energía eléctrica mediante un generador colocado en la red. Hoy os contamos un poco más acerca de los dos tipos de aerogeneradores existentes en función de la orientación de su eje: vertical u horizontal.

 
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Aerogeneradores de eje vertical

En este tipo de aerogeneradores verticales las palas rotan en torno a un eje central vertical, presentando por lo tanto tres ventajas fundamentales con respecto a los de eje horizontal, los cuales son utilizados de forma más asidua:

  • La sujeción de las palas es de fácil diseño y ejecución.  

  • No precisan sistema de orientación para captar la energía del viento.  

  • Fácil ubicación del tren de potencia, generador y transformador, a nivel del suelo.

De forma general podemos decir que el rendimiento de los aerogeneradores de eje vertical se encuentra por debajo de la mitad que el correspondiente a aerogeneradores de eje horizontal, hecho que ha dirigido la industria al desarrollo de esto últimos frente a los primeros. A continuación os mostramos los principales modelos de aerogeneradores de eje vertical:

Aerogenerador de eje vertical tipo Darrieus

Deben su nombre al ingeniero G.J.M. Darrieus, y consta de dos o más palas dispuestas según se muestra en la siguiente imagen:

 

Aerogenerador Darrieus

Aerogenerador Darrieus.

 

Los inconvenientes principales de este diseño son la necesidad de monitorización debida a que los perfiles aerodinámicos y la simetría de las palas no permiten el autoarranque. Otro inconveniente importante es la necesidad de utilizar tensores para garantizar la estabilidad estructural de la turbina.

Aerogenerador de eje vertical tipo Savonious

Al igual que el anterior, este debe su nombre a su creador, S.J. Savonious. La disposición y forma de las palas puede apreciarse en la siguiente imagen:

Aerogenerador Savanious

Aerogenerador Savonious.

 

En este caso los principales inconvenientes son su bajo rendimiento y su escasa velocidad de giro, aunque, al contrario que el anterior, este modelo sí que permite el autoarranque.

Aerogeneradores de eje horizontal

Este tipo de aerogeneradores, con disposición de su eje en horizontal, se caracterizan por girar las palas en dirección perpendicular a la velocidad del viento. Se clasifican a su vez en aeroturbinas lentas y rápidas, según la velocidad de giro de sus rotores. Las últimas son las que se conectan a la red, mientras que las primeras suelen funcionar en “isla”.

La velocidad de giro de las turbinas es inversamente proporcional al número de palas que tiene. Utilizando términos más precisos, diremos que una aeroturbina rápida es aquella en la que la componente de sustentación es mayor que la componente de resistencia, dando lugar a unas velocidades específicas altas. A continuación, os contamos un poco más acerca de estos dos tipos:

Aero turbina lenta

Suelen tener entre 6 y 24 palas, lo que les confiere elevados pares de arranque y reducida velocidad de giro. No se destinan a generación eléctrica sino, tradicionalmente, a aplicaciones como bombeo de agua. En estas máquinas el coeficiente λ, relación entre velocidad lineal en punta de pala y velocidad del viento, es igual a 1.

aero turbina lenta

Aeroturbina lenta.

 

Aero turbina rápida

Suelen tener entre dos y tres palas, siendo éstos últimos los más frecuentes, con un adecuado perfil aerodinámico. Presentan un coeficiente λ mayor de 4, alcanzando valores hasta de 12 y 14, lo que las hace muy adecuadas para la generación de energía eléctrica por requerir un multiplicador de menor tamaño y coste.

aero turbina rapida

Aerogenerador bipala y monopala.

 

Estas aeroturbinas se clasifican a su vez según la disposición del rotor, distinguiéndose disposición a barlovento (el viento incide inicialmente sobre el rotor y luego sobre la torre) o a sotavento (el viento incide inicialmente sobre la torre y por último sobre el rotor).

La configuración más usada en el sector energético en la disposición a barlovento y rotores de tres palas.

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