Fenómenos de inestabilidad aerodinámica controlada

El término fenómenos de inestabilidad aerodinámica controlada fue utilizado por primera vez por Cristiano Augusto Trein ^{[ 1 ]} en el Decimonoveno Simposio KKCNN sobre Ingeniería Civil ^{[ 2 ]} celebrado en Kioto, Japón, en 2006. El concepto se basa en la idea de que los fenómenos de inestabilidad aerodinámica , como la calle de vórtices de Kármán , el aleteo , el galope y las turbulencias , pueden ser impulsados ​​hacia un movimiento controlado y ser utilizados para extraer energía del flujo, convirtiéndose en un enfoque alternativo para los sistemas de generación de energía eólica .

Hoy en día, cuando se habla de la generación de energía eólica, lo primero que viene a la mente es la imagen de una gran turbina eólica girando gracias al viento. Sin embargo, en las últimas décadas se han propuesto enfoques alternativos que demuestran que las turbinas eólicas no son la única opción para aprovechar la energía eólica con fines de generación eléctrica.

En 1977, Jeffery ^{[ 3 ]} experimentó con un sistema de perfil aerodinámico oscilante basado en un ala pivotante montada verticalmente que aleteaba con el viento. Farthing ^{[ 4 ]} descubrió que este aleteo libre podía cesar automáticamente para la protección contra vientos fuertes y desarrolló modelos flotantes y sobre pilotes para bombear agua superficial y de pozo, así como para comprimir aire con carga de batería auxiliar . McKinney y DeLaurier ^{[ 5 ]} propusieron en 1981 un sistema llamado wingmill , basado en un perfil aerodinámico horizontal rígido con cabeceo y descenso articulados para extraer energía del flujo. Este sistema impulsó a Moores ^{[ 6 ]} en 2003 a realizar investigaciones adicionales sobre las aplicaciones de esta idea.

Siguiendo la misma tendencia, ya se han realizado otros estudios, por ejemplo, el sistema de generación de energía por aleteo propuesto por Isogai et al. ^{[ 7 ]} en 2003, que utiliza la inestabilidad de aleteo causada por el viento en un perfil aerodinámico para extraer energía del flujo. En esta rama, Matsumoto et al. ^{[ 8 ]} fueron más allá, proponiendo mejoras para ese sistema y evaluando la viabilidad de su uso con cuerpos romos. Los "motores de cometa" de Dave Santos utilizan inestabilidades de perfiles aerodinámicos. ^{[ 9 ]}

El viento interactúa con los obstáculos que encuentra a su paso, transfiriendo parte de su energía a dichas interacciones, las cuales se convierten en fuerzas sobre los cuerpos, provocando distintos niveles de movimiento que dependen directamente de sus características aeroelásticas y geométricas. Se han realizado numerosos estudios e investigaciones sobre estas interacciones y sus interdependencias, con el objetivo de comprender los fenómenos aerodinámicos que surgen a raíz de ellas, como la calle de vórtices de Kármán, el galope, el aleteo y el aleteo, principalmente en cuerpos romos. La comprensión de estos fenómenos permite predecir inestabilidades y sus movimientos consecuentes, proporcionando a los diseñadores los datos necesarios para el correcto diseño de las estructuras.

En la gran mayoría de los casos —por ejemplo, en edificios civiles— estos movimientos son inútiles e indeseables, por lo que todos los enfoques de diseño se centran en evitarlos. Sin embargo, estas inestabilidades también pueden aprovecharse: si se controlan y se dirigen hacia un movimiento predecible, pueden proporcionar energía mecánica para el funcionamiento de turbinas , maquinaria y generadores eléctricos .

Así pues, mediante el conocimiento adquirido hasta ahora sobre dichas inestabilidades aerodinámicas y el desarrollo de nuevas características, es posible proponer maneras de estimularlas hasta un estado óptimo, utilizándolas para la generación de energía. De este modo, se pueden proponer y desarrollar enfoques alternativos para el molino de viento. Farthing Econologica aplica los requisitos prácticos para un molino de viento, reduciendo considerablemente las posibilidades.

• Sistemas de cometas de energía