Divya Tyagi, estudiante de posgrado en ingeniería aeroespacial en Penn State, ha resuelto un problema matemático de hace 100 años e impulsa la eficiencia de una turbina eólica a un máximo histórico.
En 1935, Hermann Glauert, experto en aerodinámica, publicó sus estudios teóricos sobre el disco actuador, en el que planteó un método para estimar la eficiencia máxima que un aerogenerador puede alcanzar, mensurable a través de un coeficiente de potencia máxima, parámetro esencial para entender cómo las turbinas eólicas transforman el viento en energía eléctrica.
No obstante, esta ecuación original pasaba por alto factores físicos determinantes en el diseño de las turbinas, como el empuje en dirección del viento y los momentos flectores en la base de las aspas, elementos clave para preservar la estabilidad estructural de los rotores bajo condiciones reales.
Casi un siglo después, Divya Tyagi, estudiante de posgrado en ingeniería aeroespacial en Penn State, ha logrado actualizar y perfeccionar el modelo de Glauert incorporando estos elementos faltantes. Aunque su enfoque parte de los principios desarrollados por Glauert, también añade nuevas variables para lograr una representación más exacta y útil para el diseño de turbinas actuales.
Nueva perspectiva
Como parte de su tesis en el Schreyer Honors College de Penn State, Tyagi aplicó el cálculo de variaciones para simplificar y mejorar el modelo clásico de Glauert. Su nueva fórmula, más clara y aplicable en la práctica, fue publicada en Wind Energy Science y ofrece una comprensión más precisa de las turbinas eólicas. Su asesor, Sven Schmitz, destacó que el modelo original era demasiado complejo y omitía factores clave del diseño actual.
«Si tienes los brazos extendidos y alguien te presiona la palma de la mano, tienes que resistir ese movimiento. A esto lo llamamos fuerza de empuje a favor del viento y momento flector de la raíz, y los aerogeneradores también deben resistirlos«.
ha dicho Sven Schmitz.
Un cambio mínimo y grandes resultados
La importancia del perfeccionamiento de Tyagi reside en su capacidad para mejorar la producción de energía de las turbinas eólicas. Tyagi explicó que incluso un pequeño aumento del 1 % en el coeficiente de potencia podría incrementar drásticamente la producción de energía de una turbina.
“Una mejora del 1% en el coeficiente de potencia podría aumentar notablemente la producción de energía de una turbina, suministrando potencialmente energía a un vecindario entero”.
dijo Tyagi.
La implementación progresiva del modelo de Tyagi en flotas completas de turbinas podría traducirse en una reducción sustancial de los costos energéticos. Al optimizar la forma en que las turbinas enfrentan tensiones estructurales y fuerzas aerodinámicas, su enfoque contribuye a mejorar el desempeño general del sistema, impulsando una producción eficiente y rentable de energía verde.
Divya Tyagi recibió el Premio Anthony E. Wolk por la mejor tesis de grado en ingeniería aeroespacial de Penn State. Su investigación ha sido reconocida tanto por su valor técnico como por su potencial educativo, y su asesor, Sven Schmitz, prevé que su modelo será incorporado en programas académicos y de investigación.
Además de su contribución a la energía eólica, Tyagi aplica su modelo en el ámbito aeroespacial. Actualmente realiza simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) para mejorar la seguridad de los aterrizajes de helicópteros durante su formación de posgrado. Su capacidad para integrar avances en energías renovables y tecnología aeroespacial, perfila a Tyagi como figura clave en el desarrollo de soluciones innovadoras para un futuro más sustentable.
FUENTE: Indian Defence Review.
IMÁGENES: Divya Tyagi / IG / India Today.