Questo progresso tecnologico apre nuove possibilità per lo studio dei fenomeni aeroelastici nelle strutture.
Nel Laboratorio di Aerodinamica della Facoltà di Ingegneria dell’Università Nazionale del Nordest (UNNE), lo studente di Ingegneria Elettromeccanica Carlos Héctor García sta sviluppando un avanzato sistema elettronico di controllo della frequenza per regolare con precisione la velocità del flusso d’aria nella galleria del vento, attraverso la regolazione del motore elettrico a induzione.
Questo traguardo tecnologico consentirà di effettuare test più precisi sul comportamento aerodinamico delle strutture civili sottoposte ai carichi del vento. Il progetto si chiama: “Analisi e simulazione di un convertitore a sorgente commutata (VSC) per il controllo di un motore asincrono a induzione regolatore della velocità di deflusso in una galleria del vento”.
L’elemento fondamentale di questo sistema da sviluppare è un convertitore con sorgente commutata di tensione (VSC). Questa tecnologia elettronica di potenza converte l’energia elettrica in corrente continua, come quella proveniente dai pannelli solari o dalle turbine eoliche, in corrente alternata adatta ad alimentare la rete elettrica convenzionale.
Ma in questo caso particolare, il VSC verrà utilizzato per controllare la velocità del motore elettrico a induzione da 99 kW che aziona un ventilatore a flusso assiale di 2 metri di diametro, che genera il flusso d’aria nella camera di prova del Tunnel di UNNE Wind. Variando la frequenza della tensione applicata al motore è possibile modificarne con precisione la velocità di rotazione e quindi la velocità del vento simulata.
Il metodo più efficiente per controllare la velocità di un motore elettrico è mediante un convertitore a modalità commutata. Il convertitore di frequenza regola la frequenza della tensione applicata al motore, riuscendo così a modificarne la velocità di rotazione e la forza esercitata per eseguire i movimenti rotatori (coppia sull’albero).
García, sotto la direzione dei dottori Jorge Omar Marighetti e Mario Eduardo De Bórtoli, sta progettando, simulando e selezionando i componenti necessari per implementare un prototipo di questo sistema di controllo della velocità basato su VSC. Utilizzerai software specializzati come MATLAB e Simulink per modellare e ottimizzare il funzionamento del convertitore.
Una volta implementato, questo sistema consentirà di regolare con grande precisione la velocità del vento all’interno del tunnel, mantenendola stabile nell’intervallo desiderato durante le prove. Ciò è fondamentale per studiare fenomeni aerodinamici complessi come il comportamento aeroelastico delle strutture, causato dai carichi del vento.
Cos’è un fenomeno aerolastico? È una parola che risulta dalla combinazione di altre due: l’aerodinamica delle strutture e il loro comportamento elastico. Sono fenomeni che si verificano in qualsiasi struttura dotata di elasticità, cioè immersa in un fluido, come acqua o aria, che eccita questa struttura elastica, provocando movimenti correlati in modo complesso. Accoppiandosi staticamente e dinamicamente con il fluido, la struttura può comportarsi favorevolmente o sfavorevolmente.
“L’impatto del lavoro sulla conoscenza scientifica consiste in un contributo sostanziale alle basi di conoscenza coinvolte nella tecnologia di conversione dell’energia elettrica da corrente continua a corrente alternata per le alte potenze”, sottolinea García.
Lo sviluppo portato avanti dal borsista risponde, invece, all’obiettivo fissato dal Laboratorio di Aerodinamica e dal Dipartimento di Elettricità ed Elettronica della Facoltà di Ingegneria dell’UNNE, di ampliare la ricerca nel campo della tecnologia elettronica di potenza, in particolare nei convertitori (Inverter), altamente sviluppati a livello internazionale.
Mentre i convertitori VSC sono ampiamente utilizzati in altre parti del mondo, il loro sviluppo in Argentina è ancora in una fase iniziale. Questo progetto di borsa di studio approfondirà le conoscenze teoriche e sperimentali su questa tecnologia, aprendo nuove strade di ricerca, come la sua potenziale applicazione nel trasporto di energia elettrica in corrente continua a livelli di alta tensione.
