Mejorar el desempeño de una turbina eólica no depende únicamente de aumentar su tamaño. En muchos casos, los avances más significativos se logran al comprender con mayor profundidad lo que ocurre en puntos estratégicos del diseño. Ese fue el foco de la tesis doctoral de Juan Felipe Céspedes, egresado del pregrado y la maestría del Departamento de Ingeniería Mecánica, quien dedicó su investigación al diseño aerodinámico de la raíz de las aspas.
Entre 2022 y 2025 desarrolló su doctorado en la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), en el Departamento de Energía Eólica. Allí abordó uno de los desafíos más complejos del sector: modelar con mayor precisión el comportamiento del flujo de aire en la base del aspa, donde los perfiles son considerablemente más gruesos y la rotación introduce efectos tridimensionales difíciles de capturar con herramientas convencionales: “los modelos de ingeniería tradicionales son rápidos y eficientes, pero omiten aspectos fundamentales de la física del problema. Por otro lado, las simulaciones tridimensionales completas son precisas, aunque demasiado lentas para el proceso de diseño”, explicó y añadó que esa tensión entre velocidad y fidelidad física fue el punto de partida de su investigación.
Su propuesta consistió en desarrollar un modelo capaz de integrar los efectos rotacionales más relevantes, como las fuerzas centrífugas y de Coriolis, dentro de un solucionador de flujo esencialmente bidimensional. “La idea era conservar la velocidad y la robustez de las simulaciones 2D, pero capturar gran parte de la física que normalmente asociamos con el flujo completamente 3D”, explicó.
Los resultados mostraron mejoras significativas en la predicción de fenómenos como la separación de la capa límite, así como en variables clave para el desempeño aerodinámico, entre ellas la sustentación y el arrastre en perfiles gruesos. Más allá del avance en modelado, el trabajo dio un paso adicional al integrarse en un marco de optimización. Allí, el modelo produjo de manera consistente mejores diseños frente a los métodos tradicionales, con mejoras de rendimiento medibles al aplicarse a la raíz de un aspa en una turbina eólica realista.
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Este proyecto se enmarca en los esfuerzos del Departamento de Energía Eólica de la Universidad Técnica de Dinamarca por desarrollar turbinas de nueva generación, alineadas con las tendencias y necesidades actuales de la industria. Actualmente, Juan Felipe continúa vinculado a la institución como investigador postdoctoral, profundizando su trabajo en mecánica de fluidos y aerodinámica aplicada a sistemas de generación renovable.
Egresado del pregrado y la maestría en Ingeniería Mecánica de la Universidad de los Andes, su trayectoria evidencia cómo la formación en el Departamento puede proyectarse hacia escenarios de investigación de frontera y contribuir, desde la ingeniería, a uno de los desafíos más relevantes del presente: avanzar hacia sistemas energéticos más eficientes y sostenibles.
