Las turbinas eólicas son sistemas complejos diseñados para transformar energía cinética del viento en electricidad útil. Pero que estén funcionando no siempre significa que estén operando de forma eficiente. Aquí es donde entra la auditoría energética, una herramienta clave para analizar el rendimiento real de cada componente, desde el generador hasta las aspas.
Una auditoría permite identificar pérdidas que no siempre son evidentes: desalineaciones en el sistema de orientación (yaw), fallas o desajustes en el control del ángulo de las aspas (pitch), o incluso equipos auxiliares que consumen más de lo necesario. También es útil para comparar la producción real con la esperada según la curva de potencia del fabricante y las condiciones locales de viento.
Ahora, si hay un componente que impacta directamente en el rendimiento de una turbina, es el diseño aerodinámico de las aspas. Cada aspa tiene una forma específica "perfil aerodinámico" que debe maximizar la sustentación y minimizar el arrastre. Este diseño varía a lo largo del radio del aspa, ya que las condiciones de flujo no son las mismas en la raíz que en la punta.
Los perfiles como el S809 o S814 son comunes en turbinas de mediana y gran escala, y se diseñan para trabajar bien en rangos específicos de número de Reynolds y ángulos de ataque. Si el diseño no es adecuado para el sitio o las condiciones reales, la turbina perderá eficiencia. Además, con el tiempo, factores como erosión, suciedad o deformaciones pueden alterar ese perfil, afectando el rendimiento aerodinámico.
El uso de simulaciones CFD (dinámica de fluidos computacional) es clave para estudiar estos perfiles. Con ellas se puede visualizar cómo se comporta el flujo alrededor de las aspas, detectar fenómenos como separación de flujo o turbulencias, y hacer ajustes en el diseño si es necesario. En campo, se pueden usar inspecciones con drones, sensores de vibración o cámaras térmicas para detectar desgaste o desbalanceo, que también se traduce en pérdida de eficiencia.
Por otro lado, una auditoría también evalúa la eficiencia del sistema eléctrico: inversores, transformadores, cables y sistemas de control. Una falla o mala configuración en cualquiera de estos puede reducir el rendimiento general de la turbina, incluso si las aspas están funcionando bien.
En resumen, una auditoría energética en una turbina eólica permite identificar cuellos de botella, pérdidas evitables y oportunidades de mejora. Y si se analiza con detalle el diseño aerodinámico de las aspas junto con los datos operativos reales, se pueden tomar decisiones técnicas bien fundamentadas para maximizar la producción energética.
Referencias
Astolfi, D., Reale, F., Vagnoni, E., & Guaita, M. (2022). Wind turbine static errors related to yaw, pitch or anemometer apparatus. Energies, 15(18), 6710. https://doi.org/10.3390/en15186710
Astolfi, D., Reale, F., Vagnoni, E., & Guaita, M. (2019). A study of the impact of pitch misalignment on wind turbine performance. Machines, 7(4), 71. https://doi.org/10.3390/machines7040071
