Cómo el pájaro más pesado de la Tierra inspira a los científicos a construir mejores turbinas eólicas

Los ingenieros están encontrando nuevas formas de hacer que las turbinas eólicas sean más eficientes robando claves de diseño de una de las aves aéreas más pesadas del mundo, el cóndor andino. esto depende Nueva búsqueda Publicado en una revista académica. energía.

Según los autores, agregar «winglets» o puntas curvas, que recuerdan a las puntas de las alas de los cóndores, a los extremos de las palas de las turbinas eólicas existentes podría aumentar la producción de energía en aproximadamente un 10 por ciento. Esta es una gran ganancia, especialmente considerando que la mayoría de los parques eólicos incluyen docenas, si no cientos, de turbinas individuales.

«La incorporación de esta nueva modernización, inspirada en el ave más pesada del mundo, el cóndor andino, tiene como objetivo aumentar la producción de energía de las turbinas eólicas y requiere sólo una modesta inversión de capital», dijeron los investigadores, dirigidos por Khashiar Rahnamaibhambari de la universidad. Alberta. «Los resultados indican que agregar esta modernización da como resultado un aumento del 9,69% en la producción de energía».

El cóndor andino merece la atención de la comunidad de ingenieros aeroespaciales. En primer lugar, la aerodinámica del cóndor le permite planear distancias de hasta 250 kilómetros (150 millas) sin batir sus alas. Esto es esencial para los carroñeros aéreos, ya que sus grandes cuerpos (hasta 16 kg/35 lb) significan que cada aleteo de sus alas tiene un alto costo metabólico. Los datos indican que los cóndores baten sus alas menos del 1% del tiempo en vuelo.

Parte de la solución de la evolución para mantener a los cóndores volando distancias tan largas son las puntas de las alas curvas y orientadas hacia arriba que se pueden encontrar al final de sus alas. Esto les ayuda a utilizar «térmicas», o columnas verticales de aire caliente ascendente, para mantenerse en el aire consumiendo poca energía. De hecho, a los buitres andinos les gusta descansar en lugares altos, como acantilados rocosos, donde pueden lanzar fácilmente un patrón de vuelo planeado extendido mientras buscan carroña.

Esta característica única de diseño de «perfil aerodinámico» se ha utilizado en otras aplicaciones de ingeniería. Se puede encontrar, por ejemplo, en la mayoría de los aviones modernos, tanto comerciales como militares. «La adición de perfiles aerodinámicos a las alas de los aviones da como resultado una disminución del coeficiente de resistencia inducida y aumenta los momentos de flexión cerca de la punta», dicen los investigadores.

Pero los ingenieros ahora están explorando cómo los diseños biomiméticos y bioinspirados pueden ayudar a desarrollar molinos de viento más eficientes. Esta es una buena noticia para la comunidad de la energía sostenible, ya que muchos proyectos de turbinas eólicas todavía están buscando un camino hacia la viabilidad económica.

El cóndor andino es un ejemplo de ave voladora. Las aves planeadoras, como cóndores, águilas, halcones, albatros, gaviotas, cigüeñas y alcatraces, generalmente dependen de sus grandes alas y de las plumas divididas en la punta para mantenerse en vuelo con poco aleteo. Es una de las aves voladoras más grandes del mundo.

Otras formas de alas que se encuentran en el reino animal aéreo incluyen las elípticas, de alta velocidad y flotantes. Las alas elípticas (que se encuentran en cuervos, mirlos, cuervos, zorzales y gorriones) están optimizadas para ráfagas cortas y de alta velocidad. Las alas ovaladas permiten el vuelo acrobático, lo que permite a las aves dar volteretas, rodar y sumergirse con relativa facilidad.

Los diseños de alas de alta velocidad, que tienden a ser largas y delgadas, permiten un vuelo rápido y al mismo tiempo mantienen altas velocidades durante largos períodos de tiempo. Ejemplos de aves que tienen este tipo de alas incluyen patos, halcones, vencejos y playeros.

Finalmente, las alas flotantes, como las de un colibrí, están adaptadas a movimientos rápidos, lo que permite a las aves de este diseño flotar aparentemente en un solo punto en el espacio durante largos períodos de tiempo.

Cada uno de estos tipos de alas contiene pistas valiosas para los ingenieros que buscan soluciones creativas a los desafíos de la aviación de la humanidad.