Calculadora de potencia eólica máxima según el límite de Betz

Introduzca el área barrida por el rotor y la velocidad del viento sin perturbar; si lo desea, ajuste también la densidad del aire. La herramienta calcula primero la potencia cinética que atraviesa el rotor y después aplica el coeficiente de Betz de 0.593. El resultado es un límite físico superior, no una previsión de la producción eléctrica de una turbina concreta.

Qué representa el límite de Betz

El viento transporta energía cinética, pero una turbina no puede retirarla por completo y permitir al mismo tiempo que el aire siga circulando a través del rotor. Si el aire se detuviera totalmente en el plano del rotor, no entraría aire nuevo para mantener la producción. La teoría ideal del disco actuador equilibra la desaceleración del flujo con la continuidad del caudal y establece un coeficiente de potencia máximo. Esta calculadora utiliza 0.593, el valor redondeado habitual del límite de Betz: como máximo, el 59.3 por ciento de la potencia cinética que cruza el área barrida se considera extraíble. Por tanto, el resultado es un techo aerodinámico teórico. No incluye pérdidas por perfil de las palas, rotación de la estela, multiplicadora, generador, conversión eléctrica, estrategia de control, velocidades de arranque o parada, turbulencia, sombra de torre ni indisponibilidad. Una máquina real debe producir menos bajo las mismas condiciones. Utilice el valor para comprobar la plausibilidad física, comparar escenarios generales o fijar un límite optimista antes de aplicar la curva de potencia certificada del equipo.

Cómo introducir área, velocidad y densidad

Indique rotor_area_m2 como el área barrida por las palas, no como la superficie material de las palas. En un rotor circular convencional, el área barrida es pi multiplicado por el cuadrado del radio. Indique wind_speed_m_s en metros por segundo y use la velocidad del viento aguas arriba, sin perturbar, correspondiente al emplazamiento y a la altura del buje. La velocidad no puede ser negativa; cero sí es válido y genera potencia nula. El campo opcional air_density_kg_m3 toma por defecto 1.225 kilogramos por metro cúbico, un valor de referencia habitual. La densidad real cambia con la temperatura, la presión, la altitud y la humedad, por lo que un dato medido o corregido para el lugar mejora el escenario. La herramienta evalúa un único punto de funcionamiento y supone que los valores representan todo el disco. No extrapola mediciones entre alturas, no promedia ráfagas ni transforma una distribución de velocidades en energía anual. Mantenga las unidades SI declaradas. Si dispone del diámetro, divídalo entre dos y calcule primero el área circular.

Cómo interpretar los valores devueltos

El cálculo parte de available_wind_power_w = 0.5 × densidad del aire × área del rotor × velocidad del viento al cubo. Después multiplica ese valor por el betz_coefficient fijo de 0.593 para obtener maximum_power_w y presenta el mismo límite en maximum_power_kw. La dependencia cúbica de la velocidad es fundamental: al duplicar la velocidad, la potencia teórica instantánea se multiplica por ocho si el área y la densidad no cambian. Duplicar el área duplica la potencia. Estas relaciones sirven para análisis de sensibilidad, pero también hacen que una estimación deficiente del viento tenga un efecto considerable. No multiplique un único resultado máximo por todas las horas del año salvo que el viento sea realmente constante, algo que no ocurre en un emplazamiento real. Para estimar energía anual necesita una distribución de frecuencias, la curva de potencia, la disponibilidad y las pérdidas eléctricas. Considere el resultado como referencia superior. Al evaluar equipos, compare la curva del fabricante con la misma base de densidad y trate por separado potencia nominal, límites de control y rango operativo.