Correlación y métricas en la validación de CFD con mediciones in situ para el análisis del recurso eólico urbano

Resumen

El incremento de la demanda energética ha intensificado el uso de combustibles fósiles, aumentando la contaminación ambiental. Entre las alternativas sostenibles, la energía eólica tiene alto potencial; sin embargo, su aprovechamiento en entornos urbanos es limitado debido a la complejidad del viento en áreas densamente edificadas. Este estudio tiene como objetivo desarrollar y evaluar una metodología basada en CFD, validada mediante mediciones in situ, para reproducir las condiciones de viento en entornos urbanos con topografía accidentada y analizar el recurso eólico urbano. La metodología permite visualizar áreas con concentración de viento, facilitando la microlocalización de aerogeneradores de baja potencia. Como parte del desarrollo, se utilizó el modelo de turbulencia estándar k–epsilon para modelar el perfil de viento, generado a partir de mediciones LiDAR. Los datos del sensor ultrasónico se compararon con la potencia registrada por el aerogenerador instalado en la misma ubicación, evaluando la interacción del viento con la turbina. Además, los resultados del sensor ultrasónico se validaron con las velocidades de viento obtenidas mediante CFD, cuya alta resolución espacial permite capturar variaciones locales y zonas específicas de concentración de viento. La concordancia entre simulaciones y mediciones se evaluó mediante coeficientes de correlación y métricas estadísticas (MAE, RMSE y MAPE), obteniéndose r = 0.953 para CFD–sensor ultrasónico y r = 0.914 para CFD–aerogenerador, mostrando alta correspondencia. Estos hallazgos respaldan el uso de CFD complementado con mediciones experimentales como herramienta confiable para caracterizar el recurso eólico urbano y facilitar la planificación estratégica de la ubicación de aerogeneradores de baja potencia.