NUPen asmatutako eredu batek aerosorgailuetako palen aerodinamikaren aurreikuspena hobetzen du zikinkeriaren aurrean

CDF metodoak gai honi buruz egiten duen ikerketa hobetzen du, Rubén Gutiérrez Amo ingeniariaren tesiaren arabera 

 

Rubén Gutiérrez Amo ingeniariak (Miranda Ebro, 1995) Nafarroako Unibertsitate Publikoan (NUP) defendatu duen doktoretza tesian modu berri bat proposatzen du industria eolikoko aerosorgailuen paletan aerodinamika aztertzeko erabiltzen den ordenagailu bidezko simulazio eredua doitzeko (CDF metodoa, fluidoen dinamika konputazionalaren ingelesezko siglak). Ikuspegi berri hori partez Herbehereetako Delfteko Unibertsitate Teknikoan (TU-Delft) garatu da eta Nordex SE enpresarekin lankidetzan, eta simulazioen fidagarritasuna hobetzen du. Gero simulazioen emaitzak eredu aeroelastikoetan erabiltzen dira kalkulatzeko zer indar dituen haizeak palan zehar eta eta zenbat energia sortzen duen pieza horrek lodiagoa denean eta higaduragatik edo zikinkeriagatik zimurdurak dituenean, hori funtsezkoa baita aerosorgailuen diseinu aerodinamikoagoa eta eraginkorragoa lortzeko.

“Egungo egoera ekonomikoak eta berotegi-gasen isurketarik gabeko energia-ekoizpenerako premiazko trantsizio energetikoak eragin nabarmena izaten ahal dute aerosorgailuetako palak diseinatzeko prozesuan erabakiak hartzerakoan”, esan du Rubén Gutiérrezek. Alde horretatik, kostuak murrizteko helburuarekin, estrategietako bat izan liteke aerosorgailuen palaren lodiera handitzea material gutxiago erabiltzeko eta, aldi berean, beharrezko zurruntasunari eusteko haren osotasuna ziurtatze aldera.

Lodiera handituz gero aireak “erresistentzia handiagoa du palaren inguruan modu zirkularrean dabilenean”. Lodiagoa denez, aireak presio diferentzia handiagoa du, eta horrek gainditu beharreko oztopo moduko bat sortzen dio. “Horrek ez du eragin nabarmenik energiaren ekoizpenean, baldin eta palaren gainazalaren egoerak airearen abiadura txikiagotzen ez badu”, gehitu du. Nolanahi ere, aerosorgailuek, ingurune natural desberdinetan kokatuta daudenez, ingurumen baldintza desberdinei egin behar diete aurre, eta, horren ondorioz, litekeena da palen gainazala zikintzea edo higatzea, eta horrek palaren zimurtasuna aldatzen du.

Aerosorgailuaren pala batek gainazal zimurtsua duenean, ezin du haizea hain modu eraginkorrean harrapatu, erresistentzia eta turbulentzia intentsitate handiagoari aurre egin behar baitio, eta horrek palaren errendimendu aerodinamikoa txikiagotzen du. “Ondorioz, palaren aerodinamikan eragina izan lezake”, esaten du tesiaren egileak. Patricia Aranguren Garacochea NUPeko Smart Cities Institutuko (ISC)[1] ikertzailea eta Riccardo Zamponi irakaslea (TU-Delft) izan dira tesiaren zuzendariak.

 

Haize tunela Herbehereetan

Arazo hori konpontzeko, Rubén Gutiérrezek hala zenbakizkoa nola esperimentala zen metodo bat landu zuen, palen gainazal zimurtsuari eragiten ahal zitzaion inpaktu aerodinamikoa kuantifikatzeko. Bere tesian egiaztatu zuenez, zeuden metodologiek ondo funtzionatzen zuten pala meheekin, baina mugak zituzten lodiekin. Hala, proba fisikoak egin zituen Delfteko Unibertsitate Teknikoko haize tunelean, neurtzeko teknika aurreratuak erabili zituen (hala nola partikulen irudiaren bidezko belozimetria edo PIV ingelesezko sigletan) eta orobat ordenagailu bidezko simulazioak (lehen aipatutako CFD metodoa), aztertzeko zer-nola mugitzen den airea aerosorgailuen palen inguruan.

Lortutako datuekin, Rubén Gutiérrez ohartu zen zeuden ereduak ez zirela behar bezala aurreikusten ari airearen portaera. Horiek hobetzeko, literatura zientifikoan planteatu bai baina aurretik esperimentalki frogatu gabeko bi zenbakizko zuzenketa aukeratu zituen. Tesiaren emaitzek frogatu zuten zuzenketa horiek ikuspuntu teoriko batetik onargarriak izateaz gain praktikan ere funtzionatzen zutela. Zehazki, zuzenketei esker, % 75 murriztu zen indar aerodinamikoen aurreikuspeneko errorea. Horrek esan nahi du orain ereduak askoz zehatzagoak direla.

Azkenik, tesiak ordenagailu bidezko simulazio ereduaren (CFD metodoa) zehaztasuna hobetzeko ikuspegi berri bat iradokitzen dio komunitate zientifikoari. Metodologia berria aplikatzean, indarrak eta potentzia piezan zehar nola banatzen diren azaltzen duten aurreikuspen zehatzagoak lortzen dira. Lehengo metodologiak, aldiz, erroreak zituen eta aerosorgailuek urtean sortzen ahal zuten energia % 2,5 gutxiago zela jotzen zuen.

 

Curriculum laburra

Rubén Gutiérrez Amo Ingeniaritza Mekanikoan graduatu zen Euskal Herriko Unibertsitatean (EHU) eta Ingeniaritza Mekaniko Aplikatu eta Konputazionaleko Unibertsitate Masterra egin zuen NUPen, non bikain “cum laude” notarekin eta nazioarteko aipamenarekin doktoratu baita.

Ikuspuntu profesionaletik, Rubén Gutiérrez Amok zazpi urteko esperientzia du sektore eolikoan; zehazki, aerosorgailuen aerodinamikaren arloan, non fluidoen dinamikaren simulazioari eta haize-haize-tuneleko entseguei buruzko ezagutzak eskuratu eta aplikatu baititu. Sektore eolikorako erreferentziazko nazioarteko konferentzietan ere parte hartu du, hala nola TORQUE edo WindEurope. Aerosorgailuen paletako zurrunbilo sorgailuei eta gainazaleko zimurdurak pala horietan izandako inpaktu aerodinamikoari buruzko zazpi artikulu zientifikoren egilea da.

Egun palen aerodinamikako ingeniari lanetan ari da Nordex SEko Palen Ingeniaritza arloko Aerodinamika, Diseinua eta Sistemak taldean.

 

Argazkia: Rubén Gutiérrez Amo, NUPeko doktore berria.

 

 

 

[1] https://www.unavarra.es/eu/sites/research-institutes/isc.html