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CANCHÉ VENTURA, Y.G., MAY-CEN, I.J., TAMAYO LOEZA, E.J., NOVELO CETINA, E. Y MEZQUITA MARTÍNEZ, R.S.
Eje vertical: La particularidad de estos aerogeneradores es
que son mucho más cómodos de reparar pues todos los
elementos de transformación de la energía del viento se
encuentran en el suelo. De allí sale el eje vertical que se
extiende al centro de dos palas curvadas que salen de la parte
inferior del eje hasta su parte superior final. La forma ovalada
de las palas permite hacerlo girar y producir electricidad. El
inconveniente de este tipo de turbinas es que el eje no supera
mucha altura y las velocidades del viento disminuyen al
llegar al suelo por efecto de la rugosidad de este. La
velocidad del viento es muy superior a más altura, con lo que
estos aerogeneradores han ido quedando atrás con respecto a
los de eje horizontal.
Eje horizontal: Los aerogeneradores de eje horizontal, a
diferencia de los anteriores, aprovechan más el viento. La
altura que se consigue situar el eje que mueve el generador
es muy superior a los anteriores y ahí radica que estas
turbinas eólicas sean las más utilizadas en la actualidad, pues
su tecnología sigue creciendo no solo por la altura sino por la
calidad y medios mejorados de los componentes que se
utilizan en la generación de electricidad.
La potencia eólica en todo el mundo llegó a 336.327 MW a
finales de junio de 2014, de los cuales 17.613 MW se
añadieron en los primeros seis meses de 2014. Sin embargo,
en muchos países, especialmente aquellos en desarrollo, los
pequeños aerogeneradores aislados de la red eléctrica son
eficientes y son la clave para solucionar los problemas de
suministro de energía en regiones remotas sin acceso a las
redes de electricidad (Corral et. al. 2016). Con la expansión
de la red eléctrica, y la reducción de áreas sin conexión a la
red, los pequeños aerogeneradores son ahora aplicados tanto
en campos como ciudades para iluminación de calles y en
estaciones de comunicación. Sin embargo, la
industrialización de estas turbinas sigue siendo menor en
comparación con la de las grandes turbinas, por lo cual existe
un gran potencial en el desarrollo de técnicas y aplicaciones
en este campo que espera ser explotado (The World Wind
Energy Association, 2014).
En lo que concierne exclusivamente al recurso eólico, en
México los sitios identificados con el potencial eólicos
destacados son: La Rumorosa en Baja California Sur, el
Cerro de la Virgen en Zacatecas, la costa de Tamaulipas, la
Zona de Campeche, el istmo de Tehuantepec, la Península de
Yucatán. De tal manera que gran parte del litoral mexicano
cuenta con recurso eólico aprovechable. Los estudios en
National Renewable Energy Laboratory (NREL) del
departamento de energía en los Estados Unidos de
Norteamérica y de diversas instituciones mexicanas como la
Asociación Nacional de Energía Solar (ANES), la
Asociación Mexicana de Energía Eólica (AMDEE) y el
Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE), han cuantificado
un potencial superior a los 40, 000 MW en el país; Yucatán
cuenta con un potencial de 352 MW y la Rivera Maya con
157 MW (Ramírez y Torres, 2006).
La Asociación Mundial de Energía Eólica (The World Wind
Energy Association, 2014) reportó en marzo de 2013 un
crecimiento del 35 % de la capacidad de potencia instalada
de turbinas eólicos pequeños en comparación de los años
anteriores y en este reporte se pronostica que este índice de
crecimiento se mantenga un año más hasta el 2015 y crezca
un 20% más entre el 2015 y 2020.
En los últimos registros la península de Yucatán cuenta con
potencial eólico para aplicaciones rurales a 30 m de altura. A
esta altura la potencia del viento tiene una densidad entre
150-200 W/m² con velocidades que varían de 5.0 a 5.6 m/s
(NREL, 2012; Miranda y Saldaña, 2005). Las turbinas
eólicas pequeñas tienen gran potencial de aplicación en la
región norte del estado de Yucatán debido a las velocidades
de viento existentes antes mencionadas, por lo que el
desarrollo de la tecnología en esta especialidad es prometedor
(Zárate & Fraga, 2016).
Algunas aplicaciones se pueden encontrar en los servicios
públicos municipales como escuelas, hospitales y para el
bombeo de agua potable. Otra aplicación es el autoconsumo
en los hogares y en las mismas empresas. Estos sistemas
eólicos también pueden ser interconectados en la red para un
mayor rendimiento del recurso eólico.
Unas de las razones para estudiar el análisis de las curvas de
sustentación y arrastre de perfiles aerodinámicos con
software especializados (De Alba, Fernández & Almonacid,
2010), es que usualmente estas se encuentran situadas cerca
al lugar de empleo de la carga y éste suele ser un sitio con
poco viento. Debido a que las turbinas pequeñas no tienen un
ajuste automático del ángulo de inclinación de aspas, es
necesario, llevar a cabo un diseño aerodinámico adecuado
sobre las aspas que permita una fuerza de sustentación
suficiente para iniciar con el giro del rotor a bajas velocidades
del viento.
El aspa es el componente crítico en el funcionamiento de una
turbina eólica, debe estar diseñada para aprovechar la
máxima potencia disponible en el recurso eólico que actúa
sobre ella y resistir a las cargas aerodinámicas distribuidas a
lo largo de la longitud. Estas cualidades están relacionadas
con las características geométricas del aspa y la velocidad del
viento a la que está sujeta.
Actualmente existen diversos fabricantes alrededor del
mundo de turbinas eólicas pequeñas (WWAE, 2013). En
nuestro país se han instalado turbinas eólicas pequeñas en
distintos puntos, por ejemplo, en el estado de Yucatán, donde
diversas empresas comerciales están autorizadas para
importar esta tecnología y encargarse de la instalación. Sin
embargo, estas turbinas se encuentran diseñadas para
funcionar a su potencia nominal a velocidades de viento
arriba de 10 m/s. Por ejemplo, el modelo colibrí de 5 Kw de
la empresa Potencia Industrial en México genera 5 Kw
cuando el viento es mayor a 9.39 m/s (ficha técnica del
aerogenerador).
76 REVISTA DEL CENTRO DE GRADUADOS E INVESTIGACIÓN. INSTITUTO TECNOLÓGICO MÉRIDA Vol. 33 NÚM. 70