El objetivo de desarrollar turbinas eólicas de mayor tamaño que permitan, a su vez, incrementar la producción energética, se ha visto frustrado hasta la fecha por el peso de las aspas. Ahora, ingenieros e investigadores de la Case Western Reserve University de Estados Unidos han logrado crear un prototipo de aspa que es significativamente más ligero y ocho veces más resistente y duradero que el de las aspas empleadas en la actualidad. Por Pablo Javier Piacente.
Nuevas aspas de poliuretano reforzado con nanotubos de carbono podrían hacer finalmente realidad la fabricación de aerogeneradores de mayor tamaño y una producción energética superior. El desarrollo, llevado a cabo por especialistas de la Case Western Reserve University de Estados Unidos, es mucho más ligero y posee mayor resistencia, en comparación con las aspas utilizadas en las turbinas eólicas actuales.
El principal responsable de este prototipo ha sido Marcio Loos, un investigador post-doctoral de la mencionada Universidad, que trabajó con un equipo de colaboradores de la Case Western Reserve University y con investigadores de Bayer MaterialScience y Molded Fiber Glass. El proyecto de Loos comenzó al comparar las propiedades de nuevos materiales con las tendencias actuales utilizadas en la confección de aspas para aerogeneradores.
Loos trabajó a partir de entonces en una nueva aspa de poliuretano reforzado con nanotubos de carbono. El primer propósito del especialista fue comprobar si el compuesto podía ser moldeado de forma adecuada para este tipo de desarrollos, manteniendo a su vez las propiedades.
La idea consiste en la fabricación de una lámina de 29 pulgadas, que es sustancialmente más ligera, rígida y resistente que los materiales empleados actualmente para las aspas. Detrás de esta investigación subyace la necesidad de desarrollar materiales más fuertes y más ligeros, que permitan la fabricación de aspas de mayor tamaño para aerogeneradores.
Más livianas y más rígidas
La investigación de Loos y su equipo ha sido el tema principal de un artículo publicado recientemente en Science Daily, aunque previamente el avance fue difundido a través de una nota de prensa de la propia Case Western Reserve University y de un artículo aparecido en EurekAlert!, el servicio de noticias online de la American Association for the Advancement of Science (AAAS).
Las características obtenidas en este prototipo permitirán solucionar dos limitaciones de las aspas para aerogeneradores. Por un lado, el aumento de peso que supondría el desarrollo de aspas de mayor magnitud, lo que propiciaría un descenso en la producción energética. Por otro, la necesidad de una mayor rigidez en las aspas para optimizar la generación eólica.
Las nuevas aspas serán más livianas y rígidas, lo que permitirá optimizar al máximo la producción energéticac. Según el profesor Ica Manas-Zloczower, de la Escuela de Ingeniería de la Case Western Reserve University, los resultados de los ensayos mecánicos realizados sobre el poliuretano reforzado con nanotubos de carbono permiten concluir que este material supera a las resinas utilizadas actualmente para la confección de las aspas.
En una comparación entre distintos materiales, los investigadores constataron que la nueva combinación era más ligera que la fibra de carbono y el aluminio, y que superaba en más de cinco veces a la fibra de carbono y en más de 60 veces al aluminio, en lo que a resistencia a la tracción se refiere.
Resultados prometedores
Por otro lado, otras pruebas determinaron que el compuesto de poliuretano reforzado con nanotubos de carbono alcanza una duración ocho veces mayor que la resina epoxi reforzada con fibra de vidrio. El nuevo material también demostró ser ocho veces más duro en las pruebas de delaminación por fractura.
El rendimiento en las pruebas realizadas alcanzó aún mejores resultados al comparar el nuevo compuesto con viniléster reforzado con fibra de vidrio, otro material de amplia aplicación en las aspas para aerogeneradores. Asimismo, también superó con claridad en distintos parámetros al rendimiento obtenido con otras resinas.
En este momento, Loos y el resto del equipo de ingenieros e investigadores trabajan para lograr las condiciones óptimas en este compuesto, sobre todo en cuanto a la estabilidad de los nanotubos de carbono, su distribución precisa en el poliuretano y los métodos para lograr que esto suceda, pensando en una futura fabricación a nivel comercial.
Los investigadores desarrollaron aspas con el nuevo material a modo de prototipo, destinadas a una turbina eólica de 400 vatios. La efectividad conseguida permite concluir que los sistemas de poliuretano reforzado con nanotubos de carbono tienen un importante potencial para su empleo en la próxima generación de aspas para aerogeneradores. La investigación fue financiada por el Departamento de Energía de los Estados Unidos y Bayer MaterialScience.
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