Por entrada en pérdidas (Stalling)
Existe un efecto conocido como "entrada en pérdidas" o "stalling" que produce un descenso de la fuerza de sustentación (lifting) que hace girar las palas (ver ¿Por qué giran las palas? ) Este efecto es el que se presenta cuando un avión aumenta el angulo de ataque al viento de sus alas, por encima de un determinado valor, como se muestra en los gráfico siguiente.
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Cuando el angulo es pequeño no se rompe el flujo laminar alrededor del ala o de la pala. |
Cuando el angulo supera un cierto valor, el flujo laminar desaparece de las zonas finales de la pala, y aparecen turbulencias, con lo que se reduce la superficie que contribuye a la sustentación, y por tanto la fuerza que "tira" hacia arriba de la pala (lifting), respecto del caso anterior. |
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Es posible también inducir la creación de turbulencias cambiando el sentido del angulo de ataque. Esta técnica se usa en la solución de control llamada "Active Stall". La ventaja aquí consiste en que es necesario un angulo mucho más pequeño que en el caso anterior para entrar en pérdidas. |
Fig 1
En la siguiente figura se muestran las curvas correspondientes a la evolución de las fuerza de empuje vertical (lifting) y en el sentido del viento (dragging) en función del Pitch. Ver en ¿Por qué giran las palas? la relación de estas fuerzas con las que determinan las fuerzas de giro de las palas y de empuje sobre la Torre.
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Fig 2.
La siguiente figura muestra la curva de potencia obtenida del viento para aerogeneradores de pala fija, en la que se ve el efecto de la entrada en pérdidas sobre la potencia. En estos casos, la pala está diseñada de forma que el nivel del viento al que se produce la entrada en pérdidas es algo mayor que el Viento Nominal. Esta respuesta pasiva ayuda a la controlabilidad del aerogenerador: es decir, contribuye a que no se embale cuando aumenta mucho el viento.
Fig 3.
La siguiente figura muestra el resultado del uso de la entrada en pérdidas con la técnica de control "Active Stall", en la que se utiliza el Pitch para "forzar" la entrada en pérdidas con viento inferior al propio de la pala. En esta figura se pueden apreciar dos zonas:
a) en la zona de viento por debajo del viento nominal (alrededor de 12 m/s en el gráfico) el Pitch se mantiene en 0º, lo que corresponde con un Cp máximo (ver Coeficiente aerodinámico);
b) por encima del viento nominal, cuando necesitamos reducir la potencia obtenida del viento, la pala se pone un pequeño angulo contra el viento (signo negativo de Pitch). El valor absoluto de ese angulo va disminuyendo conforme aumenta el viento, lo cual refleja el mismo fenómeno de entrada en pérdidas que se aprecia en las palas con ángulo fijo.
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Fig 5.
Como se puede comprobar comparando las figuras 3 y 5, la producción con vientos superiores al Viento Nominal mejora notablemente en para el caso de aerogeneradores con angulo de pitch variable y método "Active Stall".
