La naturaleza del viento

La cantidad de radiación solar que recibe la Tierra es tan enorme, que tan solo un 2% de ella es necesaria para alimentar los mecanismos que crean el viento, las olas y las corrientes oceánicas de nuestro planeta.

Un efecto de los que se producen en lo que cabría definir como fantástico motor de calor que percibimos como el clima, es la constante creación de zonas de altas y bajas presiones sobre la superficie del Globo. El mecanismo por el que estas altas y bajas presiones interaccionan es complejo, pero baste conocer que la atmósfera está en constante emigración desde zonas de alta presión a aquellas de baja presión buscando el equilibrio en un proceso interminable.

El viento, es así, nuestra atmósfera en movimiento. El aire que la constituye tiene una masa, es cuantificable y por tanto cuando está en movimiento posee la energía de todo cuerpo moviéndose y que se conoce como energía cinética.

Influencia de la Topografía

El aire, como todo fluido en movimiento, se rige de acuerdo a unas normas entre las que mencionaremos la teoría de la capa límite.

Cuando un fluido en contacto con algún recipiente se mueve, lo hace de forma que las moléculas pegadas a la superficie están quietas y conforme nos alejamos de ella, las diferentes
capas del fluido van aumentando su velocidad hasta llegar a alcanzar la velocidad que lleve el mismo. Dependiendo del fluido y de las condiciones de la superficie, la velocidad límite, que es en definitiva la que asignamos a ese fluido, se consigue a más o menos distancia de la superficie. Este fenómeno se visualiza en la Figura 1. En ella se observa que la velocidad del fluido va creciendo conforme nos alejamos de la superficie sobre la que circula, y es la que utilizamos para explicar como se comportaría el viento ante determinados obstáculos orográficos.

Una superficie llena de obstáculos tenderá de forma natural a reducir la velocidad del viento en las zonas cercanas al terreno de forma que la velocidad límite haya que encontrarla en los puntos cada vez más altos. Por ello la tecnología eólica ha ido desarrollandose elevando la posición del aerogenerador.

Por otro lado ciertos accidentes topográficos pueden aumentar la velocidad del viento en determinada zona.

Como norma general la velocidad aumenta cuando el viento corre canalizado. Por otro lado también aumenta ligeramente en zonas próximas al suelo de colinas de suave pendiente cuando el aire sopla hacía ellas, Figura 2 pero decrece y forma remolinos en la zona posterior o en sombra.

Una superficie llena de obstáculos tenderá de forma natural a reducir la velocidad del viento en las zonas cercanas al terreno de forma que la velocidad límite haya que encontrarla en los puntos cada vez más altos.

Conviene recordar que éstas y otras consideraciones que se puedan hacer, no son dogmas de fé que deban seguirse a “rajatabla”, porque el viento es un fenómeno que no se ve y por ello, es difícil de tabular cual es su comportamiento.

No obstante, existen instrumentos y modelos matemáticos que permiten averiguar con gran aproximación su comportamiento. Bogaris Energy utiliza los sistemas más avanzados de predicción y cuantificación del recurso eólico para seleccionar los mejores emplazamientos para sus proyectos.

Los generadores eólicos y sus aplicaciones

Los generadores eólicos podrían agruparse en dos grupos cuyas características de funcionamiento son básicamente diferentes.

El primer grupo es aquel que se basa en que la superficie del rotor gira por el simple hecho de que el viento la empuja. Eso se traduce en una cualidad importante, como es que la superficie que tiene expuesta al viento hace que empiecen a girar en cuanto el viento adquiere una mínima velocidad y, además, le transmite al eje una fuerza muy elevada.

Estas características los hace especialmente útiles en diseños que lo que requieren es realizar un trabajo mecánico como puede ser moler grano, elevar agua de un pozo. o comprimir aire.

De entre el tipo de generadores eólicos que funcionan de acuerdo a este principio físico, podemos citar los primeros molinos de viento inventados en Persia y China, los molinos Holandeses y los que conocemos en España, el generador multipala o "molineta" de extracción de agua y el llamado rotor Savonius.
 

Todos estos modelos tienen en común la simplicidad, bajo mantenimiento y alta fiabilidad. Así, cuando lo que se requiere de un generador eólico es algo que entra de lleno en las características que se ha apuntado, éste tipo de modelo no tiene competencia incluso contando con el otro tipo de modelo más sofisticado y eficiente.

El otro tipo indicado, se basa en un principio físico completamente diferente del que hemos citado, y por tanto, sus características son drásticamente diferentes. Aunque a ambos los mueve el mismo viento.

El principio por el cual este tipo de generador gira es el mismo que permite volar a los aviones: la aerodinámica. El viento no empuja las palas, sino que las “barre”. Al pasar por las dos caras de la pala a distinta velocidad, se genera una succión en una de ellas que es la fuerza que hace mantenerse al avión en el aire o girar al molino.
 

Esta succión se conoce como coeficiente de sustentación y aumenta al aumentar la velocidad del aire. La pala del generador eólico puede girar a mucha mayor velocidad que la velocidad del viento. Esto le permite ser mucho más eficiente y adecuado para las características de la generación de electricidad.

Los molinos que podemos ver en la mayoría de los parques eólicos que hay por el país pertenecen a este tipo. Suelen disponer de dos o tres palas y una potencia muy elevada. Como se puede ver en la figura 5, el desarrollo parece imparable en tanto en cuanto se desarrollen los materiales adecuados.
 

Haciendo uso de este tipo de aerogenerador, se construyen parques eólicos que se instalan tanto en los lugares más ventosos de nuestra geografía terrestre o marina, ya que este tipo de máquina también se puede ubicar en medio del mar.