Las alas de los búhos inspiran a los diseñadores de molinos de viento. Los búhos vuelan casi en silencio, mientras que los molinos de viento hacen mucho ruido. Al incluir características de las alas, se reduce el silbido de las palas.
Una de las quejas más comunes sobre las turbinas eólicas es el ruido. El zumbido y silbido de las aspas en el aire puede ser enloquecedor. Es un ruido silbante, que recuerda al sonido de aviones y drones. Para reducir este ruido molesto y cumplir con los estándares de ruido, los diseñadores se inspiran en las alas de los búhos, que vuelan casi en silencio.
Investigadores de la Universidad Xi’an Jiaotong en China han dado recientemente un paso más en esta dirección. Dejaron entrar un publicación en la revista cientifica Física de Fluidos vea que el sonido de silbido se puede reducir aún más adoptando aún más características del ala del búho.
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Con mucho, la mayor parte del ruido de un molino de viento se genera en la punta de las aspas cuando se mueven por el aire a alta velocidad. La parte mecánica de la turbina eólica en sí no es tan ruidosa. El sonido que escucha proviene de los vórtices que se crean en el aire a medida que fluyen por la parte superior e inferior de las aspas.
Cuando esos vórtices de aire alcanzan la punta de la hoja, chocan entre sí, liberando energía en forma de sonido. Es difícil reducir este ruido, debido a la naturaleza caótica e incontrolable de los vórtices de aire. Para encontrar soluciones a esto, a los científicos les gusta observar la naturaleza, donde millones de años de evolución han dado lugar a ingeniosas adaptaciones.
Durante el vuelo de un pájaro, el aire corre a través de las alas de manera similar. Con la mayoría de las aves esto hace un sonido audible, pero no con los búhos que cazan de noche. Sus alas no emiten ningún sonido de aleteo, ni susurros. Esto se debe en parte a que los bordes posteriores de sus alas son ásperos y deshilachados. Si lo acerca, verá una estructura irregular. Las estrías fusionan gradualmente las corrientes de aire arremolinadas. Como resultado, las ondas de sonido se cancelan parcialmente entre sí, de modo que se escucha mucho menos sonido.
Las ondas sonoras se extinguen
Para reducir el molesto ruido de los molinos de viento, los investigadores han estado utilizando la técnica del ala de búho durante varios años. Lo hacen colocando un borde dentado en la parte posterior del extremo de las cuchillas. Este borde dentado, al igual que la cubierta de plumas del búho, asegura que los vórtices de aire se combinen de tal manera que las ondas sonoras puedan cancelarse entre sí. Esto asegura una menor contaminación acústica. Pero los cárteles no siempre funcionan bien. Lo bien que pueden extinguir el sonido depende de las condiciones climáticas y la frecuencia del sonido de los vórtices de aire.
Investigadores de la Universidad Xi’an Jiaotong se acercaron aún más a las alas de los búhos para reducir la contaminación acústica de manera más efectiva. Escriben que las estrías se parecen más al ala de un búho si no las haces triangulares apretadas, sino que les das un bulto en un lado.
Usando cálculos teóricos y modelos informáticos, los investigadores muestran que estas estrías convexas pueden reducir el ruido de las palas giratorias en unos pocos decibelios en comparación con las estrías actuales. En su publicación destacan que los resultados dependen de las condiciones en las que giren las palas. Por lo tanto, se necesitan más investigaciones y pruebas en túneles de viento para confirmar estos hallazgos.
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“También hay otras formas de suprimir aún más el ruido”, dice el investigador de sonido Francesco Avallone de TU Delft, que no participó en el estudio. Por ejemplo, al colocar una estructura similar a un peine entre las estrías, el flujo de aire se puede controlar aún más y, por lo tanto, los molinos de viento son más silenciosos. “Al desarrollar nuevas técnicas de este tipo, hay que tener en cuenta que se corre el riesgo de que sea demasiado cara de producir, de modo que la industria no esté interesada en ellas”.
Los bordes dentados en forma de búho pueden, por lo tanto, producir resultados maravillosos en modelos informáticos, pero al final, la reducción de la contaminación acústica aún debe resultar práctica y asequible.