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¿Cómo mejorar el diseño y la potencia de turbinas eólicas?

Generación de energía Tecnología de Simulación

Por ser renovables, limpias, escalables y con precios competitivos, las turbinas eólicas son una excelente fuente generadora de energía.  

En Europa, España se destaca como el segundo país del continente y el quinto del mundo con mayor capacidad eólica, superando el 23% de la cobertura energética nacional en 2021.

En cuanto a Portugal, la energía eólica representa el 56% del consumo eléctrico nacional. La energía eólica está aún en crecimiento en varios países, ya que GWEC prevé un récord de 680 gigawatts de capacidad eólica instalada en todo el mundo para 2027.

En América Latina, Brasil despunta situándose en el 6º lugar en el ranking mundial. Los datos proceden del Consejo Global de Energía Eólica (en inglés, Global Wind Energy Council – GWEC), el cual sitúa a China y Estados Unidos como líderes en capacidad energética.

A pesar de la expansión del mercado, siguen existiendo desafíos en el desarrollo y el mantenimiento de turbinas eólicas. Por este motivo, los proyectos deben contar con tecnologías que permitan resolver los problemas de forma eficiente, ágil y optimizada. 

Los desafíos de desarrollar turbinas eólicas

Las turbinas eólicas, presentan diversos desafíos dependiendo del tamaño y la complejidad del equipo. Los profesionales implicados deben prestar atención al diseño y la construcción de las turbinas para que sean lo más eficientes posible.

En este sentido, el diseño de la turbina debe garantizar que se extraiga la máxima cantidad posible de energía del viento, lo que implica optimizar el diseño de las aspas, la aerodinámica y el sistema de control, entre otros.

Además, otros desafíos que repercuten en la producción son la dificultad de diseñar equipos que maximicen la potencia y el volumen de ruido y vibraciones. La industria se ha esforzado por diseñar aspas más silenciosas y mejorar el aislamiento acústico de los componentes mecánicos.

En este escenario, la energía eólica desempeña un papel crucial en la transición hacia un sistema energético más sostenible, por lo que es necesario afrontar estos desafíos para que siga siendo una solución viable y eficaz para el abastecimiento energético global.

Accede al webinar Diseño y mantenimiento de turbomáquinas en el mercado de España para más información. 

Cómo usar simulación para optimizar el diseño de turbinas eólicas

La simulación computacional puede aplicarse para mejorar el diseño de turbinas eólicas, optimizando las palas y los componentes para aumentar la eficiencia aerodinámica y la producción de energía, al tiempo que se reducen ruidos y vibraciones no deseadas.

Para mostrar cómo la ingeniería, la simulación y la tecnología son esenciales en la creación de soluciones a la crisis climática y energética, Ansys ha creado la serie Ansys Rescue. Esta serie muestra lo que están haciendo hoy empresas visionarias para concebir nuevas ideas en la lucha contra el cambio climático.

El segundo episodio aborda los nuevos modelos de generación de energía, incluidas las plataformas eólicas off-shore. Accede al episodio completo:


 

Utilizando softwares de análisis estructural (FEA), por ejemplo, los ingenieros pueden analizar tensiones, deformaciones y fatiga en las aspas y otros componentes de la turbina. También es posible evaluar condiciones específicas para modelos onshore y offshore con análisis fluidodinámicos, analizando diversos escenarios como la dirección y velocidad del viento, el cambio climático, etc. 

La simulación computacional ayuda a desarrollar turbinas eólicas más grandes y eficientes al permitir simular diversos escenarios y mejorar el rendimiento utilizando tecnología digital twins, lo que contribuye a ahorrar tiempo y recursos.

Para más información accede al blog post sobre digital twins. 

Cómo escoger la mejor solución de simulación computacional 

La simulación computacional se ha convertido en una herramienta indispensable en el escenario actual, ya que permite a ingenieros y diseñadores optimizar el diseño de las turbinas eólicas para que estos equipos sean más eficientes. Por ello, la elección de simulación es un paso crucial para obtener los beneficios deseados.

Las herramientas Ansys lideran el mercado de la simulación computacional. Con un completo portfolio, es posible modelar una gama increíblemente amplia de fenómenos físicos así como analizar diversos escenarios.

Ansys Mechanical, por ejemplo, es una herramienta de análisis por elementos finitos que permite simular interacciones estructurales de productos o sistemas en un entorno virtual. Al introducir las especificaciones de los materiales, las condiciones de contorno y las cargas, el software calcula cómo se comportará el sistema bajo las condiciones especificadas.

Por su parte, la solución Ansys Maxwell se especializa en simulaciones electromagnéticas. Puede utilizarse para diseñar y analizar componentes electromagnéticos y electrónicos, incluidas las turbinas eólicas. Los solvers avanzados permiten comprender el rendimiento de los sistemas aún antes de construir un prototipo.

Otro ejemplo de solución sumamente útil para el diseño de turbinas eólicas es Ansys CFX. Este software específico para turbomáquinas cuenta con una computación de alto rendimiento que agiliza las simulaciones de bombas, ventiladores, compresores y turbinas. Además, esta herramienta ayuda a resolver rápidamente los problemas de estos equipos y permite a los ingenieros disponer de más tiempo para concentrarse en otros aspectos del proyecto

Para aprovechar todos los beneficios de la simulación computacional, ESSS cuenta con un equipo altamente especializado y un profundo conocimiento de los productos Ansys. Además cuentas con la experiencia y el soporte de nuestros ingenieros para encontrar las herramientas más adecuadas para tus proyectos.

Si estás buscando simulación computacional para la industria energética, ponte en contacto con especialistas de ESSS y garantiza más seguridad y eficiencia energética en tus proyectos.



Computer Simulation Experts

ESSS reúne conocimiento en ingeniería y ciencias de la computación para ofrecer, a los diversos sectores de la industria, las más avanzadas herramientas y soluciones en simulación numérica, ayudando a ingenieros y diseñadores a tomar mejores decisiones en las diferentes etapas de la vida de un producto o proceso (diseño, selección de materiales, construcción, resolución de problemas, mantenimiento). Es el representante oficial de Ansys en toda América del Sur.


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