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Glosario · Eólica

Área barrida

Superficie del círculo que describen las palas de un aerogenerador al girar; la potencia es directamente proporcional a ella, y crece con el cuadrado del diámetro del rotor.

El área barrida es el parámetro de tamaño más importante de un aerogenerador, porque la potencia disponible en el viento es proporcional a ella:

A = π D² / 4    P = ½ ρ A v³ Cp

Si se duplica el diámetro del rotor, el área barrida se multiplica por cuatro, y con ella la energía captada a una velocidad de viento dada. Este crecimiento cuadrático explica lo deprisa que han aumentado los rotores:

  • Turbina de los años noventa, rotor de 40 m: unos 1.260 m²
  • Turbina terrestre típica de mediados de los 2020, rotor de 150–170 m: 17.700–22.700 m²
  • Gran turbina marina, rotor de 220–260 m: 38.000–53.000 m², más de siete campos de fútbol

La relación entre la potencia nominal y el área barrida se llama potencia específica (W/m²). Los diseños terrestres para vientos flojos se sitúan en 200–300 W/m²; las máquinas para vientos fuertes y las marinas, en 300–450 W/m². Una potencia específica más baja implica una velocidad nominal de viento más baja y un factor de capacidad más alto.

La masa de las palas crece más deprisa que el área barrida (aproximadamente con D elevado a 2,3–2,6 en los diseños modernos, frente a la ley cúbica teórica), y por eso los largueros de fibra de carbono, las palas segmentadas y la logística de transporte se convierten en factores limitantes por encima de 120 m de longitud de pala. El mismo concepto se aplica a las turbinas de corrientes de marea, donde la densidad del agua, de unos 1.025 kg/m³, permite rotores mucho más pequeños.

Términos relacionados

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  • Límite de Betz

    Fracción máxima teórica de la energía cinética del viento que puede extraer un rotor abierto: 16/27, es decir, alrededor del 59,3 %.

  • Curva de potencia

    La relación entre la velocidad del viento a la altura del buje y la potencia eléctrica de un aerogenerador; combinada con la distribución de velocidades del viento, sirve para estimar la producción anual.

  • Velocidad nominal del viento

    La velocidad de viento más baja a la que un aerogenerador alcanza su potencia nominal, normalmente de 10 a 13 m/s en las turbinas modernas de gran escala.

  • Altura de buje

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  • Densidad de potencia eólica

    Potencia media disponible en el viento por metro cuadrado de superficie perpendicular al flujo, en W/m²; es la medida estándar de la calidad del recurso eólico.