Curiosidades, construcción y diseño de las palas de los aerogeneradores
¿Te has preguntado alguna vez cómo una torre de aerogenerador puede soportar tanto peso? ¿O por qué están todas las palas orientadas en la misma dirección? Así son las palas de los aerogeneradores, los gigantes de las energías renovables.
Seguro que cuando viajas por carretera y te has alejado un poco de la ciudad te has cruzado con un parque eólico. Es curioso ver cómo las palas de los aerogeneradores parecen trabajar en sincronía. Es como ver a un equipo de fútbol, con todos sus miembros estratégicamente colocados y girando en la misma dirección.
Puede parecer una casualidad, pero no lo es: todos los detalles de su funcionamiento se rigen por razones bien estudiadas y definidas. Vamos a descubrirlas.
¿Cómo funcionan los aerogeneradores?
Las palas de los aerogeneradores producen electricidad aprovechando la energía natural del viento para impulsar un generador. El viento es una fuente de energía limpia y sostenible que nunca se agota, y la transformación de su energía cinética en energía eléctrica no produce emisiones.
Las palas de los aerogeneradores son la evolución natural de los molinos de viento y hoy son dispositivos de alta tecnología. Las palas de la mayoría de las turbinas generan electricidad en cuanto el viento alcanza una velocidad de entre 3 y 4 metros por segundo, generan una potencia máxima a 15 metros por segundo y se desconectan para evitar daños cuando hay tormentas con vientos que soplan a velocidades medias de más de 25 metros por segundo durante un intervalo temporal de 10 minutos.
¿Por qué las turbinas eólicas de tres palas son las más utilizadas?
A lo largo de la historia se han utilizado muchos tipos de turbinas o máquinas para aprovechar la energía cinética producida por el viento. De todas ellas, la más utilizada y extendida en la actualidad es la de tres palas que se mueven a lo largo de un eje horizontal. Es la opción más eficiente desde el punto de vista técnico: cuantas menos palas, mejor es el equilibrio.
¿Por qué las palas de los aerogeneradores están siempre orientadas en la misma dirección?
Características de un aerogenerador
Efecto multiplicador
El rotor (un conjunto de tres palas montadas en el buje) hace girar un eje lento conectado a una caja de cambios que aumenta la velocidad de rotación de unas 13 a unas 1.500 revoluciones por minuto.
Orientación automática
La pala del aerogenerador se orienta automáticamente para aprovechar al máximo la energía cinética del viento, basándose en los datos registrados por la veleta y el anemómetro incorporados en la parte superior. La góndola gira sobre una corona situada en el extremo de la torre.
Generación de energía
La caja de engranajes, a través del eje rápido, transfiere su energía al generador acoplado, que produce electricidad.
Velocidad de rotación de las palas
El viento hace girar las palas, que comienzan a moverse a velocidades de viento de unos 3,5 m/s y proporcionan la máxima potencia a unos 11 m/s. Con vientos muy fuertes (25 m/s) las palas se colocan en bandera y el aerogenerador se ralentiza para evitar esfuerzos excesivos.
Evacuación de la energía
La energía generada se conduce por el interior de la torre hasta la base y, desde allí, a través de una línea de metro hasta la subestación, donde se eleva su tensión para inyectarla en la red eléctrica y distribuirla a los puntos de consumo.
Monitorización del sistema
Todas las funciones críticas de las palas del aerogenerador se monitorizan y supervisan desde la subestación y el centro de control para detectar y resolver cualquier incidencia.
Otras preguntas y curiosidades sobre los aerogeneradores
Algunas de las preguntas más frecuentes sobre el diseño de las palas de los aerogeneradores y los parques eólicos son las siguientes.
¿Cómo mueve el viento las palas?
A veces resulta difícil imaginar cómo las palas de los aerogeneradores, con semejante tamaño y peso, consiguen moverse en condiciones normales de viento. La razón radica en su forma, la llamada aerodinámica: cuando el viento incide sobre ellas perpendicularmente, genera una fuerza de sustentación que las hace moverse.
¿Cómo soporta la torre tanto peso?
La torre de un aerogenerador es el componente estructural sobre el que se fijan el rotor y la góndola. También soporta toda la fuerza del viento. La clave está en su diseño y composición, ya que tiene que ser capaz de soportar el peso de hasta 15 elefantes adultos.
Material de las palas del aerogenerador
La mayoría de las palas están hechas de poliéster o de epoxi reforzado con fibra de vidrio. La fibra de carbono o las aramidas (Kevlar) también se utilizan como material de refuerzo. Actualmente se está investigando la posibilidad de utilizar compuestos de madera, como madera-epoxi o madera-fibra-epoxi.
¿Cómo se realiza el mantenimiento?
Existen dos tipos de mantenimiento: preventivo y correctivo. El primero consiste en inspecciones periódicas para determinar el estado de las palas y encontrar posibles fallos. Estas comprobaciones se realizan con diferentes técnicas: desde el suelo, con teleobjetivos de alta precisión; subiendo a las palas con cuerdas, grúas o plataformas elevadoras; y a distancia, con drones teledirigidos. El mantenimiento correctivo consiste en reparar o reconstruir las palas y góndolas para reparar los daños que aparecen, tanto en la superficie como en su estructura.
¿Cómo se reparan las palas?
Las palas de los aerogeneradores pueden sufrir grietas, daños causados por rayos y pájaros, o aberturas en el borde de ataque o de salida, entre otros daños. Las reparaciones las llevan a cabo trabajadores en altura, que se cuelgan de las palas con cuerdas o se elevan hasta ellas mediante plataformas suspendidas. Actualmente se están estudiando sistemas alternativos de reparación y limpieza, como los drones, para evitar que los operarios tengan que subir a las turbinas.
¿Cómo se decide dónde instalar un parque eólico?
Para analizar la viabilidad de un proyecto de energía eólica, es necesario hacer una evaluación de cuánto producirá el parque eólico durante su vida útil. Para ello, una de las principales estimaciones son las características del viento, así como la presión y la temperatura del aire. La campaña de medición permite transferir los datos extraídos de cuatro o cinco torres meteorológicas, con mediciones de varios años (2-3) y a diferentes alturas, 50 o 60 metros.
Crosby Airpes es su proveedor de equipos para la instalación y el mantenimiento de sus parques eólicos.
Diseñamos y fabricamos herramientas para tareas especiales de elevación, instalación y transporte para la industria eólica. Desarrollamos soluciones personalizadas adaptadas a las necesidades de su proyecto.
