Una vez más el La ciencia y la tecnología se inspiran en la naturaleza. para desarrollar diseños innovadores.
Ingenieros de la Universidad de Alberta en Canadá están diseñando turbinas de viento basado en las alas del pájaro más pesado del mundo: el cóndor andino, capaz de volar más de 200 km en un solo planeo, aprovechando las corrientes ascendentes provocadas por la orografía.
La biomímesis, biomímesis o biomímesis, es el proceso de observar, comprender y aplicar principios biológicos y biomateriales de la naturaleza para resolver desafíos humanos.
El nuevo diseño se centra en un detalle en particular: Winglets, un tipo de punta de ala que se estrecha y se curva hacia arriba.. Los Winglets se pueden ver con frecuencia en aviones y planeadores, y sirven para optimizar el rendimiento del vuelo, porque ayudan a recorrer mayores distancias consumiendo menos energía.
Ingenieros de Alberta, en asociación con la empresa Biome Renewables, proponen colocar estos Winglets en forma de C en palas de turbinas eólicas.
Sostienen que al reducir la resistencia, aumenta la eficiencia de la turbina hasta en un 10%. Los investigadores simularon la rotación de las palas de la turbina mediante dinámica de fluidos computacional.
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“Esta incorporación tiene como objetivo incrementar la producción de energía de una turbina eólica y requiere sólo una modesta inversión de capital. Los resultados indican que la adición de Este diseño supone un aumento del 9,69% en la producción de energía“, escriben en el estudio publicado en la revista Ciencia Directa.
Diseñado como una modernización de turbinas existentes, el ala podría reducir el precio de la electricidad para los habitantes de Alberta y al mismo tiempo reducir el consumo de combustibles fósiles.
“Esto marcará la diferencia. Podría hacer algunos de nuestros Los parques eólicos son más viables económicamente. en días en los que no hay mucho viento”, afirmó Brian Fleck, experto en dinámica de fluidos y líder de la investigación.
El secreto de los cóndores: la física detrás de las aletas
Las alas de un avión generar sustentación por la diferencia de presión entre la parte inferior y superior (intradós y extradós, respectivamente).
Él El perfil del ala de un avión está diseñado para acelerar el flujo de aire. en la parte superior y ralentizarlo en la parte inferior. Esto crea menos presión en la parte superior y más presión en la parte inferior, creando una fuerza hacia arriba llamada sustentación. Este principio se basa en la ley de Bernoulli y el principio de conservación del impulso.
Cuando el flujo de aire se mueve a lo largo del ala del avión, tiende a formar remolinos en las puntas, conocidos como vórtices. Estos vórtices crean una resistencia aerodinámica adicional, que puede reducir la eficiencia y la estabilidad del vuelo.
Los Winglets son extensiones verticales en las puntas de las alas. que ayudan a reducir la formación de vórtices al cambiar la distribución del flujo de aire alrededor de los extremos.
Esto disminuye la resistencia inducida. Por tanto, los winglets reducen la resistencia aerodinámica y mejoran el rendimiento del vuelo. Algo que el cóndor conoce desde hace miles de años.
Referencia de noticias:
Khashayar Rahnamay Bahambary, Mohammad Reza Kavian-Nezhad, Alexandra Komrakova, Brian A. Fleck. Un estudio numérico de modificaciones bioinspiradas en las puntas de las alas de turbinas eólicas modernas. Energía, Volumen 292, 2024.
