Un equipo de investigación del Departamento de Energía de la Universidad de Oviedo ha logrado identificar de forma precisa la velocidad crítica del viento que termina provocando la ruptura de los seguidores fotovoltaicos, unos dispositivos mecánicos para orientar los paneles solares. Este estudio permitirá a las empresas realizar diseños seguros para que resistan los embates del viento sin quebrarse.
La necesidad de abaratar costes ha provocado que los seguidores solares sean cada vez más esbeltos. «Esto ha llevado a numerosas roturas producidas por la acción del viento porque los fenómenos aerodinámicos no son suficientemente conocidos y no están adecuadamente contemplados en las normas de cálculo actuales», explica Antonio Navarro Manso, profesor del departamento de Energía y uno de los investigadores del estudio.
Las estructuras de los seguidores solares se asemejan a grandes alas de avión, situadas en terreno abierto, y están sujetas a la acción del viento. De hecho, son susceptibles a fenómenos aeroelásticos muy similares a los que se producen en los aviones y en los puentes colgantes. «Se ha encontrado que, a partir de una cierta velocidad de viento, se genera una oscilación torsional de amplitud creciente, que puede llevar al colapso catastrófico de la estructura», indica Navarro.
El funcionamiento de los seguidores radica en el continuo movimiento de rotación de su eje, siguiendo la orientación más favorable para captar la radiación solar, generalmente con el eje en dirección norte-sur. En cada uno de los ángulos de inclinación existe el riesgo de que se den unas condiciones específicas de velocidad y dirección del viento que provoquen el movimiento incontrolado del seguidor, hasta su destrucción o colapso.
Estas inestabilidades dependen también de muchas otras variables, como la turbulencia atmosférica, la posición del seguidor dentro de la planta o la instalación de mecanismos de protección, como barreras, pantallas o amortiguadores.
Resultados del estudio
Según los investigadores, el estudio analítico ha permitido identificar los parámetros adimensionales que gobiernan el movimiento de la estructura. Para ello, han llevado a cabo ensayos sistemáticos en un túnel aerodinámico sobre un modelo aeroelástico 3D a escala, construido por el equipo de investigadores.
El estudio de la Universidad de Oviedo ha conseguido determinar de forma precisa la velocidad crítica del viento a partir de la que comienza el fenómeno de inestabilidad llamado galope torsional (torsional galloping) o flameo y ha logrado publicar el diagrama de estabilidad de los seguidores solares de un solo eje.
La relevancia de esta investigación, que ha sido desarrollada en colaboración con las empresas TSK y Praxia Energy, permitirá a las compañías realizar diseños seguros frente a los efectos del viento. Los investigadores continúan ahora con los trabajos para caracterizar además otros fenómenos de inestabilidad aeroelástica que se pueden presentar. Por otro lado, se están realizando nuevos ensayos para determinar la eficacia de amortiguadores externos, de la disposición de barreras o bloqueos.