Test de Aerodinámica y Curva de Potencia - Energía Eólica

¿Qué representa el número de Reynolds en el contexto de semejanza aerodinámica?. El cociente entre fuerzas inerciales y fuerzas viscosas. El cociente entre fuerzas de presión y fuerzas de inercia. El cociente entre sustentación y resistencia. El cociente entre velocidad de la pala y velocidad del viento.

¿Cuál es la condición mínima de Reynolds para que los coeficientes CL y CD sean independientes de Re en perfiles aerodinámicos típicos?. Re > 10². Re > 10⁴. Re > 10⁶. Re > 10⁸.

En la teoría del disco actuador, ¿qué valor del factor de inducción axial 'a' maximiza el coeficiente de potencia Cp según el límite de Betz?. a = 1/4. a = 1/3. a = 1/2. a = 2/3.

¿Cuál es el valor máximo teórico del coeficiente de potencia Cp según el límite de Betz?. 0,593. 0,500. 0,450. 0,700.

¿Qué ocurre en la teoría del disco actuador cuando el factor de inducción axial a supera 0,5?. La potencia extraída se maximiza. La velocidad aguas abajo se hace negativa, sin sentido físico. El coeficiente de empuje CT se anula. La estela se contrae al máximo.

¿Cómo se define la velocidad específica λ (tip speed ratio) de una aeroturbina?. λ = V₁ / (Ω·R). λ = Ω·D / (2·V₁). λ = Ω·R / V₁². λ = 2·V₁ / (Ω·D).

¿Cuál es la expresión de la fuerza de sustentación L por unidad de envergadura según Kutta-Joukowsky?. F_L = ρ · Γ² · V∞. F_L = ρ · Γ · V∞. F_L = ½ · ρ · V∞² · Γ. F_L = μ · Γ · V∞.

¿Qué es la circulación Γ en aerodinámica?. La velocidad tangencial máxima alrededor del perfil. La integral de la velocidad a lo largo de un contorno cerrado alrededor del perfil. La diferencia de presión entre extradós e intradós. El momento aerodinámico respecto al borde de ataque.

¿Cuál es la relación correcta entre el ángulo de ataque α, el ángulo de incidencia φ y el ángulo de calado θ?. α = φ + θ. α = θ - φ. α = φ - θ. α = φ · θ.

¿Por qué aumenta el ángulo de ataque α automáticamente cuando sube la velocidad del viento en una turbina de velocidad de giro fija?. Porque el ángulo de calado θ disminuye con el viento. Porque φ = arctan[(1-a)V₁ / (Ωr)] aumenta al crecer V₁ con Ω fija. Porque la velocidad relativa Vr disminuye. Porque el factor de inducción a aumenta proporcionalmente.

¿Cuál es la expresión correcta de la velocidad relativa Vr que ve el perfil de pala?. Vr = (1-a)V₁ + Ωr(1+a'). Vr = √[(Ωr·(1+a'))² + ((1-a)·V₁)²]. Vr = (1-a)V₁ · Ωr(1+a'). Vr = √[(Ωr)² + V₁²].

¿Qué representa el factor de inducción angular a'?. El cociente entre la velocidad axial inducida y la velocidad del viento. El cociente entre la velocidad angular de la estela y el doble de la velocidad angular del rotor. El ángulo de torsión de la pala a lo largo de su envergadura. La relación entre la velocidad de punta y la velocidad del viento.

La fuerza motriz útil sobre una pala (la que genera par) se expresa como: L·cosφ + D·senφ. L·senφ - D·cosφ. L·cosφ - D·senφ. L·senφ + D·cosφ.

¿Qué representa la fuerza de empuje sobre una aeroturbina?. La fuerza en dirección de traslación que genera par motor. L·cosφ + D·senφ, la fuerza axial que tiende a tumbar la torre. La fuerza centrífuga sobre las palas. D·senφ - L·cosφ, la fuerza de frenado aerodinámico.

En el coeficiente de sustentación CL = 2ηπ·sen(α), ¿qué representa η?. El rendimiento aerodinámico del perfil. Un factor de corrección por el espesor del perfil: η = 1 + 0,77·(t/c). El número de Reynolds adimensional. La relación entre cuerda y envergadura (Aspect Ratio).

¿A partir de qué ángulo de ataque aproximado entra en pérdida (stall) un perfil aerodinámico típico?. α > 5°. α > 10°. α > 15°-20°. α > 30°.

¿Qué ocurre con CL y CD cuando un perfil entra en pérdida aerodinámica?. CL aumenta y CD disminuye. CL cae bruscamente y CD aumenta mucho. Ambos permanecen constantes. CL y CD se igualan inmediatamente.

¿Por qué el L/D máximo no coincide con el CL máximo en la curva característica de un perfil?. Porque la escala del eje de L/D está invertida. Porque cerca del CL máximo la resistencia CD crece mucho más rápido que la sustentación, reduciendo el cociente. Porque L/D depende únicamente de la forma del borde de salida. Porque a ángulos altos el coeficiente η vale 0.

¿Cuál es la expresión experimental del coeficiente de resistencia CD en función de CL?. CD = a · CL. CD = a + CL² / b. CD = a · CL² + b. CD = a / CL + b.

En la fórmula CD = a + CL²/b, ¿qué representa el término 'a'?. La resistencia inducida por la generación de sustentación. La resistencia parásita, debida a la fricción de la superficie del perfil. El coeficiente de forma del perfil. La corrección tridimensional por torbellinos de punta.

¿Qué es el Aspect Ratio (AR) de una pala?. La relación entre espesor máximo y cuerda: t/c. La relación entre envergadura y cuerda: l/c. La relación entre la velocidad de punta y la velocidad del viento. La relación entre CL máximo y CD mínimo.

¿Cómo afecta un Aspect Ratio (AR) mayor a la resistencia inducida?. La aumenta porque hay más área expuesta al viento. La reduce porque b = 3·AR es mayor, disminuyendo CL²/b. No tiene efecto sobre la resistencia inducida. La duplica por los efectos tridimensionales.

En la curva polar CL=f(CD), ¿cómo se obtiene gráficamente el punto de máximo CL/CD?. Tomando el punto de mayor CL en la curva. Trazando la tangente desde el origen de coordenadas a la curva polar. Tomando el punto de menor CD en la curva. Calculando la derivada dCL/dCD = 1.

¿Cuál es el rango típico de valores máximos de CL/CD para perfiles de pala con l/c entre 5 y 7?. 5 - 10. 15 - 20. 24 - 26. 50 - 60.

En el control de potencia por cambio de ángulo de paso (pitch control), ¿qué se hace cuando el viento supera la velocidad nominal?. Se frena el rotor mecánicamente. Se aumenta β para reducir α y evitar el stall, manteniendo la potencia constante. Se aumenta β para provocar el stall deliberadamente. Se reduce la velocidad de giro Ω proporcionalmente al viento.

¿Cuál es la diferencia fundamental entre pitch control y stall control en cuanto a su efecto sobre α?. En pitch control α sube; en stall control α baja. En pitch control se baja β activamente para mantener α en zona lineal; en stall control α sube solo hasta provocar el stall. En ambos casos α se mantiene constante por diseño. En stall control se controla β; en pitch control α sube solo.

En la regulación pasiva por pérdida aerodinámica (stall pasivo), ¿cómo se limita la potencia?. Girando la pala para reducir el ángulo de ataque. La pala está fija y diseñada para que α aumente con el viento hasta provocar stall automáticamente. Activando frenos aerodinámicos en el borde de salida. Desconectando el generador de la red eléctrica.

¿Qué ventaja principal tienen las máquinas de sustentación (FL) frente a las de resistencia (FD)?. Menor coste de fabricación y mantenimiento. Mayor Cp, mayor velocidad de giro Ω y menor empuje sobre la estructura. Mayor par a baja velocidad del viento. Pueden operar sin necesidad de orientación al viento.

En máquinas que funcionan por fuerza de arrastre (FD), como la Savonius, ¿cuál es la limitación fundamental de velocidad?. La velocidad de punta de pala nunca puede superar la velocidad del viento (λ ≤ 1). La velocidad de punta de pala puede ser hasta 10 veces la del viento. La velocidad máxima está limitada por el número de Mach. No hay limitación de velocidad en estas máquinas.

¿Qué fenómeno produce la histéresis en el stall de un perfil aerodinámico?. Que CL y CD son distintos en extradós e intradós. Que el ángulo de entrada en pérdida al aumentar α es diferente del ángulo de recuperación al disminuir α. Que la resistencia parásita varía con la rugosidad superficial. Que el punto de transición laminar-turbulento se desplaza con el Re.

¿Por qué el stall en palas de aerogenerador real difiere del observado en túnel de viento bidimensional?. Porque en el aerogenerador la velocidad relativa Vr es mayor. Porque el giro genera un flujo centrífugo de la raíz hacia la punta que retrasa la pérdida en la zona de raíz. Porque en el túnel no hay capa límite en las paredes laterales. Porque los efectos compresibles son despreciables en el túnel.

¿Qué nos indica la curva Cp-λ de una aeroturbina cuando β = 0°?. Que la turbina opera siempre a potencia nominal. Que esa curva da el máximo Cp posible para esa geometría de pala. Que la turbina está en régimen de pérdida aerodinámica. Que el ángulo de calado es cero en toda la pala.

Para calcular la velocidad del aire en el túnel mediante tubo de Pitot, se aplica Bernoulli entre el punto de corriente libre y el punto de remanso. ¿Por qué v₂ = 0 en el punto de remanso?. Porque el flujo está completamente frenado al entrar en la boca del tubo Pitot. Porque la presión en ese punto es mínima. Porque la densidad del aire es máxima en ese punto. Porque el tubo Pitot mide velocidad estática.

La expresión de la velocidad del modelo en el túnel a partir del manómetro de líquido es: U_m = √(ρ_líquido · g · Δz / ρ_aire). U_m = √(2 · ρ_líquido · g · Δz / ρ_aire). U_m = ρ_líquido · g · Δz / (½ · ρ_aire). U_m = 2 · ρ_líquido · g · Δz / ρ_aire.

En el ensayo del perfil NACA 2315 en el laboratorio, ¿qué miden las 12 tomas de presión distribuidas por la superficie?. La velocidad local del flujo en cada punto del perfil. La presión manométrica local respecto al ambiente, para integrar y obtener las fuerzas L y D. La temperatura del aire en distintos puntos de la capa límite. La presión dinámica total a lo largo de la cuerda.

¿Cuál es la condición de semejanza que permite extrapolar resultados del modelo al prototipo cuando no se puede igualar exactamente el número de Reynolds?. Que el número de Mach sea igual en modelo y prototipo. Que tanto el modelo como el prototipo operen con Re > 10⁴, donde CD y CL son aproximadamente constantes. Que la rugosidad relativa ε/c sea idéntica en ambos. Que la densidad del fluido sea la misma en modelo y prototipo.

En el análisis dimensional de las fuerzas sobre un perfil, tras aplicar el teorema π, ¿por qué se tachan Re y rugosidad relativa en condiciones reales de pala?. Porque son magnitudes sin dimensiones y no influyen nunca. Porque en palas reales Re > 10⁶ y a ese Re ambos parámetros tienen efecto despreciable sobre CL y CD. Porque la viscosidad del aire es cero a efectos prácticos. Porque el teorema π solo es válido para flujos incompresibles sin viscosidad.

En los perfiles NACA de 4 dígitos (ABCD), ¿qué indican los dos últimos dígitos CD?. La posición del espesor máximo en décimas de cuerda. El espesor máximo del perfil como porcentaje de la cuerda (t = CD·c/100). La curvatura máxima de la línea media en porcentaje. La posición del borde de ataque redondeado.

¿Qué es el ángulo de sustentación nula α₀ de un perfil?. El ángulo de ataque para el que CL es máximo. El ángulo de ataque para el que CL = 0 (el perfil no genera sustentación). El ángulo de calado intrínseco del perfil. El ángulo entre la cuerda y la línea media del perfil.

En la regulación activa por pérdida aerodinámica (active stall), ¿en qué sentido se gira la pala cuando se alcanza la potencia nominal?. En el mismo sentido que el pitch control, alejando la pala del viento. En sentido contrario al pitch control, aumentando α deliberadamente para entrar en pérdida. Se gira el rotor completo fuera del viento. No se gira la pala; se actúa sobre el generador.

¿Cuál es la principal ventaja de una aeroturbina con velocidad de giro Ω variable frente a una de Ω fija?. Menor coste del generador eléctrico. Puede mantener siempre el λ óptimo y por tanto el Cp máximo para cualquier velocidad de viento. Menor complejidad del sistema de control. Mayor resistencia estructural de las palas.