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TESIS DOCTORAL

Los dientes serrados pueden reducir el ruido de las palas de aerogeneradores

La técnica centra la tesis doctoral de la ingeniera Elena Llorente quien asegura que, además, el sistema aumenta la producción

La ingeniera Elena Llorente Trujillo.

La ingeniera Elena Llorente Trujillo.

UPNA
Actualizada 22/02/2020 a las 13:31
  • Europa Press. Pamplona
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Elena Llorente Trujillo ha investigado en su tesis doctoral cómo influye en el rendimiento aerodinámico de los aerogeneradores la instalación de dientes serrados en el borde de salida de las palas. "Estos dispositivos y su eficacia en la reducción de ruido han sido ampliamente estudiados, pero hasta la fecha no había ningún análisis sobre el efecto que esas soluciones tenían en el funcionamiento de los aerogeneradores", señala.

Su tesis doctoral ha obtenido la calificación de sobresaliente y ha sido dirigida por el profesor del Departamento de Ciencias de la UPNA, Miguel Arana Burgui y por el profesor del Departamento de Aerodinámica, Energía Eólica y Propulsión de la Universidad Técnica de Delft, Daniele Ragni.

Según explica la autora de la tesis, "se está produciendo un aumento continuo y estable de la potencia eólica en todo el mundo, lo que implica la instalación de parques eólicos en zonas más cercanas a núcleos urbanos y que el tamaño de los rotores también sea mucho más grande".

"Estos dos factores hacen que el ruido emitido por el aerogenerador pueda llegar a ser motivo de queja si se superan ciertos niveles", indica. Para evitarlo, la industria ha planteado distintas soluciones que reducen el nivel de la potencia sonora emitida; entre ellas, la instalación de dientes serrados en el borde de salida de las palas.

En su tesis 'Trailing edge serrations effect on the aerodynamic performance of wind turbines' ha analizado el impacto que los dientes serrados tienen en el comportamiento aerodinámico del aerogenerador. En primer lugar realizó distintos análisis teóricos del problema y simulaciones de geometrías 2D y 3D del flujo de aire alrededor de un perfil con dientes serrados, un perfil con una placa plana y del perfil sin ningún dispositivo instalado. Esto permitió comparar y analizar coeficientes aerodinámicos, perfiles de velocidad, turbulencia, modificación de la estela, etc, explica en una nota la UPNA.

"En ese estudio teórico también se investiga el impacto del ángulo de montaje de los dientes serrados en la pala y la influencia del espesor de estos dispositivos en el comportamiento aerodinámico del perfil", apunta.

Uno de los resultados más importantes del estudio teórico ha sido la derivación de una ley empírica que predice el coeficiente de sustentación del perfil con dientes serrados a partir de los datos del perfil original. Para validar esta ley de predicción se realizó una campaña experimental en el túnel de viento LTT de la Universidad Técnica de Delft (Países Bajos).

En los resultados experimentales se observó cómo la presencia de dientes serrados en el perfil causa un incremento en los coeficientes de sustentación y resistencia y que estos coeficientes aumentan según el ángulo de montaje. "Estos datos se han podido comparar con los datos calculados a partir de la ley propuesta y se ha constatado un buen ajuste entre ambos resultados", destaca la investigadora.

El siguiente paso fue utilizar esa ley para extender el análisis teórico al aerogenerador completo, con dientes serrados instalados en sus palas, "y se confirmó un incremento tanto en producción como en cargas". Finalmente, para validar los datos teóricos de producción se realizó una campaña experimental en un aerogenerador real al que se le instalaron dientes serrados y "se vio un incremento de producción significativamente superior en el caso real, frente a la calculada teóricamente". Del mismo modo, se realizó un estudio experimental del impacto acústico de los citados dispositivos en el ruido emitido por el aerogenerador y se comprobó "una reducción de la potencia acústica por encima de 2dBA".

CURRICULUM ELENA LLORENTE

Elena Llorente es Ingeniera Industrial por la Universidad Carlos III de Madrid, en la especialidad de Tecnologías Energéticas. Ha trabajado en empresas ligadas al campo de las energías renovables primero en Siemens Gamesa donde desarrolló su actividad profesional en el campo de la aerodinámica y aeroacústica como responsable de palas, elaborando estrategias de reducción de cargas y aumento de producción así como estrategias para la disminución del ruido emitido por los aerogeneradores.

Actualmente trabaja en Nordex Energy Spain, donde desempeña el puesto de responsable de aerodinámica en el área de palas, coordina los proyectos de diseño aerodinámico de palas, realiza trabajos de análisis de dispositivos de reducción de ruido de aerogeneradores y ensayos de perfiles aerodinámicos en túnel de viento. Es experta en ruido emitido por aerogeneradores, campo en el que ha presentado su tesis doctoral.


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