Aeroturbina para niños
Una aeroturbina, también conocida como turbina eólica o turbina de viento, es una máquina que usa la fuerza del viento para funcionar. Imagina que es como un molino moderno que aprovecha el movimiento del aire para hacer girar un rotor. La energía que se produce al girar el rotor se puede usar para varias cosas. Por ejemplo, los antiguos molinos de viento la usaban para moler granos. Las aerobombas la usan para bombear agua. Y lo más común hoy en día es que las aeroturbinas generen energía eléctrica, en cuyo caso se les llama aerogeneradores.
Hoy en día, hay cientos de miles de grandes turbinas eólicas en lugares llamados parques eólicos. Estas turbinas producen una enorme cantidad de energía, y cada año se añaden más. Las turbinas eólicas son una fuente muy importante de energía renovable. Muchos países las usan para reducir el costo de la energía y depender menos de los combustibles fósiles. Un estudio de 2009 mostró que la energía eólica tiene las menores emisiones de gases que afectan el clima, usa menos agua y tiene los mejores beneficios sociales, comparada con otras fuentes de energía como la solar, la hidroeléctrica o la que usa carbón.
Las aeroturbinas se dividen en dos grupos principales, según cómo esté colocado el eje que gira: pueden ser de eje vertical o de eje horizontal.
Contenido
- ¿Qué es una Aeroturbina y para qué sirve?
- Historia de las Aeroturbinas
- Energía Eólica: ¿Cómo se mide y clasifica?
- Aerogeneradores a la vista del público
- Pequeñas Turbinas Eólicas: Usos y Beneficios
- Véase también
¿Qué es una Aeroturbina y para qué sirve?
Una aeroturbina es una máquina que transforma la energía del viento en energía mecánica. Esta energía mecánica puede luego convertirse en electricidad o usarse para otras tareas. Son clave en la producción de energía limpia.
¿Cómo funcionan las Aeroturbinas?
El viento empuja las palas del rotor de la turbina, haciéndolas girar. Este movimiento de giro se transmite a un eje. Dependiendo del tipo de aeroturbina, este eje puede estar conectado a un molino, una bomba de agua o, en el caso de los aerogeneradores, a un generador eléctrico que produce electricidad.
Tipos de Aeroturbinas: Verticales y Horizontales
La forma más sencilla de clasificar las aeroturbinas es por la posición de su eje principal. Esto influye en cómo capturan el viento y en sus características de funcionamiento.
Aeroturbinas de Eje Vertical: ¿Cuáles son y cómo se usan?
Las aeroturbinas de eje vertical tienen su eje principal de rotación colocado de forma vertical, es decir, de abajo hacia arriba.
Tipos de Verticales: Savonius y Darrieus
- Savonius: Fueron inventadas por el ingeniero finlandés Sigurd J. Savonius en 1922. Son fáciles de fabricar y pueden empezar a girar con poco viento. Sin embargo, giran despacio y no son tan eficientes.
- Darrieus: Nombradas así por el ingeniero francés Georges Darrieus, quien las patentó en 1931. Necesitan vientos un poco más fuertes para arrancar (entre 4 y 5 metros por segundo), pero una vez que lo hacen, giran muy rápido y son bastante eficientes. Tienen 2 a 4 palas con una forma especial que ayuda a capturar el viento.
Ventajas de las Turbinas Verticales
- No necesitan una torre muy alta y fuerte.
- No tienen que orientarse hacia el viento, lo que significa que funcionan bien incluso si el viento cambia de dirección rápidamente.
- Se pueden colocar cerca del suelo, lo que facilita su mantenimiento.
- Pueden aprovechar las irregularidades del terreno que a veces aumentan la velocidad del viento.
- Necesitan menos velocidad de viento para empezar a girar.
- Son menos propensas a dañarse con vientos muy fuertes.
- Son más fáciles de ver para los pájaros, lo que ayuda a evitar accidentes.
Desventajas de las Turbinas Verticales
- La mayoría de las turbinas verticales producen menos energía que las horizontales, aproximadamente la mitad.
- No aprovechan los vientos más fuertes que se encuentran a mayor altura.
Aeroturbinas de Eje Horizontal: ¿Cuáles son y cómo se usan?
Las aeroturbinas de eje horizontal tienen su eje principal de rotación colocado de forma horizontal, como las aspas de un molino de viento tradicional.
Tipos de Horizontales: Molinos de Viento y Aerogeneradores Modernos
- Molino de viento: Son estructuras antiguas, generalmente con cuatro aspas, que se usaron en Europa desde el siglo XII. Eran muy comunes en lugares como España y se usaban para moler granos o bombear agua.
- Aerogenerador: Son las turbinas modernas que ves en los parques eólicos, diseñadas para producir electricidad a gran escala. Su origen se remonta a Dinamarca en la década de 1980. Hoy en día, la industria fabrica aerogeneradores con rotores de hasta 149 metros de diámetro, usando tecnología avanzada. La mayoría tiene tres palas, son de color claro, muy eficientes y están controladas por computadora.
Componentes de un Aerogenerador Moderno
Los aerogeneradores modernos tienen varias partes importantes:
- Rotor: Es la parte que gira y contiene las aspas o palas.
- Góndola o barquilla: Es una caja grande que se conecta al rotor. Dentro de ella están la caja de engranajes y el generador. En algunos modelos muy grandes, incluso podría aterrizar un helicóptero.
- Caja de engranajes: Su función es aumentar la velocidad de giro del rotor para que el generador reciba las revoluciones por minuto necesarias para producir electricidad. Algunos aerogeneradores modernos usan otras tecnologías y no necesitan caja de engranajes.
- Generador eléctrico: Contiene imanes y bobinas que, al girar, producen energía eléctrica.
- Torre del aerogenerador: Es la estructura alta que soporta la góndola y el rotor. Por dentro, se usa para subir a la turbina y para el cableado. La torre también tiene un motor que permite que la turbina gire para orientarse hacia la dirección del viento más favorable.
Ventajas de las Turbinas Horizontales
- Se usan para generar grandes cantidades de energía, especialmente las más altas.
Desventajas de las Turbinas Horizontales
- Tienen dificultades para funcionar cerca del suelo debido a las turbulencias del viento.
- Las torres altas y las palas largas son difíciles de transportar, lo que puede ser costoso.
- Son complicadas de instalar y requieren grúas muy potentes y operadores expertos.
- Las turbinas muy altas pueden interferir con los radares de los aeropuertos.
- A veces, la gente se queja de que afectan el paisaje.
- Necesitan un control muy cuidadoso para evitar daños en su estructura.
- Deben orientarse siempre hacia la dirección del viento.
Historia de las Aeroturbinas
Uno de los primeros registros de una máquina impulsada por el viento fue la rueda de viento de Herón de Alejandría, hace casi 2000 años. Sin embargo, los primeros molinos de viento prácticos se construyeron en Persia (actual Irán) alrededor del siglo VII. Estos eran molinos de viento de eje vertical con palas rectangulares, usados para moler granos o extraer agua.
La energía eólica llegó a Europa en la Edad Media. Hay registros de su uso en Inglaterra en los siglos XI y XII. En el siglo XIV, los molinos de viento holandeses se usaban para drenar zonas pantanosas. El inventor croata Fausto Verancio describió turbinas eólicas avanzadas en su libro "Machinae Novae" en 1595.
La primera turbina eólica que generó electricidad fue instalada en julio de 1887 por el académico escocés James Blyth para iluminar su casa de vacaciones en Escocia. Poco después, el inventor estadounidense Charles F. Brush construyó la primera aeroturbina que funcionaba de forma automática para producir electricidad.
Para el año 1900, Dinamarca tenía unas 2500 turbinas eólicas que se usaban para tareas mecánicas como bombear y moler. En 1908, había 72 generadores eléctricos impulsados por el viento en Estados Unidos. En la época de la Primera Guerra Mundial, los fabricantes estadounidenses producían 100 000 molinos de viento agrícolas cada año, principalmente para bombear agua.
En la década de 1930, los generadores de viento para electricidad eran comunes en las granjas, sobre todo en Estados Unidos, donde aún no había sistemas de distribución eléctrica.
Un modelo temprano de los aerogeneradores modernos de eje horizontal funcionó en Yalta, URSS, en 1931. Era un generador de 100 kilovatios en una torre de 30 metros. En 1941, la primera aeroturbina de megavatios se conectó a una red eléctrica en Vermont, Estados Unidos.
A pesar de estos avances, el desarrollo de los sistemas de energía basados en combustibles fósiles hizo que las grandes aeroturbinas casi desaparecieran. Sin embargo, a principios de la década de 1970, el interés por la energía limpia en Dinamarca llevó a la creación de microturbinas. Esto, junto con el apoyo de activistas y gobiernos en otros países, impulsó la industria eólica en las décadas de 1980 y 1990.
Energía Eólica: ¿Cómo se mide y clasifica?
La Densidad de Energía Eólica (WPD) es una forma de medir cuánta energía del viento hay disponible en un lugar. Se calcula como la energía promedio anual por cada metro cuadrado que barren las palas de una turbina, y se mide a diferentes alturas. Este cálculo tiene en cuenta la velocidad del viento y la densidad del aire.
Las aeroturbinas se clasifican según la velocidad del viento para la que están diseñadas. Hay clases desde la I hasta la III, y dentro de cada clase, las letras A, B o C indican la intensidad de la turbulencia del viento.
| Clase | Velocidad media del viento (m/s) | Turbulencia |
|---|---|---|
| IA | 10 | 16% |
| IB | 10 | 14% |
| IC | 10 | 12% |
| IIA | 8.5 | 16% |
| IIB | 8.5 | 14% |
| IIC | 8.5 | 12% |
| IIIA | 7.5 | 16% |
| IIIB | 7.5 | 14% |
| IIIC | 7.5 | 12% |
Aerogeneradores a la vista del público
En algunos lugares, los aerogeneradores se convierten en atracciones. Se construyen centros de visitantes o plataformas de observación cerca de ellos. Aunque su función principal es generar electricidad, también sirven para mostrar la tecnología, educar al público y promover las energías renovables.
Pequeñas Turbinas Eólicas: Usos y Beneficios
Las pequeñas turbinas eólicas son muy versátiles. Se pueden usar para dar energía a casas, ya sea conectadas a la red eléctrica o no. También alimentan torres de telecomunicaciones, plataformas en el mar, escuelas y clínicas en zonas rurales, y sistemas de monitoreo a distancia. Pueden ser tan pequeñas como un generador de 50 vatios, ideal para un barco o una caravana.
Cada vez más, se usan sistemas híbridos que combinan energía solar y eólica para señales de tráfico, especialmente en áreas rurales. Esto evita la necesidad de instalar cables largos desde la red eléctrica. El Laboratorio Nacional de Energías Renovables de EE. UU. define las pequeñas turbinas eólicas como aquellas de menos de 100 kilovatios. Las más pequeñas suelen usar generadores sencillos, palas flexibles y rodamientos duraderos, además de una veleta para detectar la dirección del viento.
Véase también
En inglés: Wind turbine Facts for Kids
- Turbina
- Energía eólica
- Aerogenerador
- Molino de viento
- Aerobomba
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