La mayoría de las comparativas entre aerogeneradores empiezan con un diagrama y terminan con un argumento de venta. Esta guía empieza por la física y termina con una decisión que se puede llevar a la práctica.
Los aerogeneradores de eje vertical (VAWT, por sus siglas en inglés) son genuinamente superiores a los de eje horizontal en determinadas condiciones, e inferiores en otras. Entender cuándo aplica cada caso es la única forma de elegir el pequeño aerogenerador adecuado para un emplazamiento concreto.
¿Qué es un aerogenerador de eje vertical y cómo funciona?
Un VAWT gira en torno a un eje perpendicular al suelo. El rotor barre un plano vertical, lo que significa que el viento puede entrar desde cualquier dirección horizontal sin que la máquina tenga que orientarse hacia él. Este hecho explica la mayor parte de las diferencias prácticas entre los VAWT y los aerogeneradores de eje horizontal (HAWT).
Dentro de la familia VAWT existen tres principios de funcionamiento fundamentalmente distintos:
Rotor de arrastre: Savonius
El rotor Savonius utiliza palas curvas en forma de cuchara. El viento empuja contra la cara cóncava de una pala, mientras que la cara convexa de la pala opuesta ofrece menos resistencia; la diferencia de arrastre hace girar el eje. El concepto es mecánicamente sencillo, arranca por sí solo a velocidades de viento muy bajas y es robusto. La contrapartida está en el rendimiento: el coeficiente de potencia (Cp) de un rotor Savonius se sitúa típicamente entre 0,10 y 0,25, en función de la geometría del rotor y las condiciones de operación. La pala que retrocede trabaja siempre en contra del sentido de giro, lo que limita el techo de rendimiento.
Rotor de sustentación: Darrieus y H-rotor
Los VAWT tipo Darrieus utilizan palas de perfil aerodinámico que generan sustentación al girar, el mismo principio aerodinámico que las palas de un HAWT, pero aplicado en torno a un eje vertical. El Darrieus clásico de "batidora" emplea palas curvas en forma de troposquena; el H-rotor (o H-Darrieus) usa palas rectas montadas horizontalmente sobre brazos. Los diseños H-Darrieus optimizados alcanzan coeficientes de potencia máximos de entre 0,35 y 0,45, lo que los convierte en la geometría VAWT más eficiente en flujo no perturbado. Su punto débil es el autoarranque: los rotores de sustentación puros suelen necesitar un pequeño impulso inicial a bajas velocidades de viento.
Geometrías helicoidales y de lamas
Las palas helicoidales se enrollan a lo largo de la altura del rotor, típicamente entre 60° y 120°. Los estudios muestran que los VAWT con diseño de pala helicoidal ofrecen un par más uniforme y con menos vibraciones que las máquinas de palas rectas, porque en cada instante distintas secciones de pala se encuentran en diferentes ángulos azimutales, promediando así los impulsos de par. Esto reduce las vibraciones transmitidas a la estructura portante, una ventaja significativa en instalaciones sobre cubierta o en mástil. Los diseños de lamas llevan este principio más lejos y emplean perfiles de pala conformados para optimizar el recorrido del flujo a lo largo de toda la altura del rotor.
Rendimiento con honestidad: las cifras que importan
El límite de Betz -la fracción teórica máxima de energía eólica que una máquina puede extraer- es del 59,3 %. Ninguna máquina real alcanza ese valor, ya que las pérdidas mecánicas, la fricción de las palas y las pérdidas en el generador reducen el resultado.
En la práctica, la jerarquía es la siguiente:
Los HAWT de tres palas bien diseñados alcanzan un coeficiente de potencia de aproximadamente 0,45; algunos diseños avanzados se aproximan a 0,50 bajo relaciones de velocidad en punta óptimas. Los VAWT H-Darrieus optimizados operan en el rango de Cp de 0,35 a 0,45, mientras que los rotores de arrastre Savonius obtienen típicamente valores de Cp de entre 0,15 y 0,25.
Aquí está la afirmación honesta que todo fabricante serio de VAWT debería hacer: en un flujo laminar limpio y en campo abierto, un HAWT bien emplazado extraerá más energía del mismo recurso eólico que un VAWT de igual área de rotor. La aerodinámica de una pala que barre perpendicularmente al viento manteniendo un ángulo de ataque constante es simplemente más eficiente que la de una pala que cicla por posiciones de avance y retroceso en cada vuelta.
Quien disponga de un emplazamiento despejado con velocidades de viento estables y no perturbadas superiores a 6 m/s obtendrá mayor producción energética con un HAWT.
El resto de este artículo trata sobre los emplazamientos en los que ese cálculo se invierte.
Dónde los VAWT llevan ventaja real
La superioridad de eficiencia del HAWT parte de una premisa que la mayoría de los emplazamientos reales de pequeños aerogeneradores no cumplen: flujo limpio, laminar y estable en dirección. En cuanto esa premisa desaparece, la comparativa cambia.
Flujo turbulento y de dirección variable
La edificación urbana, las cubiertas, los patios industriales, las escombreras y los emplazamientos costeros generan un viento turbulento, ráfagoso y frecuentemente cambiante. Los estudios muestran que el rendimiento de los VAWT mejora al aumentar la intensidad de turbulencia, lo que los convierte en una alternativa superior a los HAWT en aplicaciones urbanas. Un HAWT en flujo turbulento consume energía orientándose al viento, experimenta cargas asimétricas en las palas y pierde eficiencia con cada cambio de dirección. Un VAWT, sencillamente, sigue girando.
Los HAWT presentan menor eficiencia que los VAWT en entornos urbanos, debido a la mayor rugosidad del terreno y a las direcciones de flujo impredecibles. El funcionamiento omnidireccional del VAWT no es una pequeña ventaja de comodidad: en emplazamientos verdaderamente turbulentos, es una ventaja de rendimiento estructural.
Sin sistema de orientación
Los VAWT pueden aprovechar el viento de cualquier dirección sin necesidad de un sistema de orientación (yaw). Eliminar esta mecánica suprime un punto de mantenimiento, reduce las cargas dinámicas sobre la torre y elimina los picos de empuje direccional que complican los cálculos estructurales para instalaciones en cubierta. Para una máquina sobre un edificio comercial o un pantalán de marina, esta simplificación es relevante tanto mecánicamente como en el proceso de obtención de permisos.
Velocidad de arranque más baja
Los VAWT tienen una velocidad de arranque más baja y niveles de ruido menores que los HAWT. En zonas urbanas con viento moderado, una máquina que empieza a producir ya a 2-3 m/s genera notablemente más energía anual que una que no arranca hasta los 3,5-4 m/s. Cada hora por debajo de la velocidad de arranque es tiempo perdido.
Funcionamiento más silencioso
Los VAWT presentan niveles de presión sonora más bajos y frecuencias de ruido más reducidas que los HAWT, lo que los hace más adecuados para su uso en entornos urbanos. La ausencia del ruido tonal de paso de pala -el característico "golpeteo" de un HAWT de tres palas a bajas revoluciones- simplifica los estudios acústicos y reduce el riesgo de objeciones vecinales o condicionantes de reducción de ruido. La mayoría de los fabricantes de VAWT indican niveles sonoros inferiores a 40 dB a 6 metros de distancia, mientras que los fabricantes de HAWT suelen citar entre 50 y 60 dB o más a distancias mayores.
Menor altura, tramitación más sencilla
Un HAWT debe sobresalir claramente por encima de los obstáculos cercanos para alcanzar un flujo limpio. Un aerogenerador debería situarse generalmente al menos 9 metros por encima de los árboles o edificios próximos para generar energía de forma suficiente. Los VAWT pueden instalarse a menor altura -sobre un pretil de cubierta, en un mástil corto sobre un edificio industrial o a nivel del suelo en una torre compacta- porque su funcionamiento omnidireccional no exige en la misma medida superar la capa límite turbulenta. Menor altura implica cálculos estructurales más sencillos, menor impacto visual y, en muchas comunidades autónomas y países europeos, un nivel de tramitación inferior o incluso la exención de licencia. Nuestra guía detallada sobre cómo el tipo de aerogenerador afecta al proceso de autorización de pequeñas instalaciones eólicas en España explica los detalles.
Tren de potencia a nivel del suelo
Como el generador y la transmisión se sitúan en la base del eje y no en la góndola, las tareas de mantenimiento son posibles sin necesidad de trepar ni de grúa. Para emplazamientos remotos, cubiertas industriales o instalaciones en marinas con acceso restringido, esto supone una ventaja operativa práctica a lo largo de toda la vida útil de la máquina.
Tolerancia a las ráfagas
Las cargas cíclicas que las ráfagas ejercen sobre una pala de HAWT -que se mantiene en un ángulo de ataque fijo respecto al plano del rotor- son más dañinas que las cargas distribuidas que experimenta un VAWT cuando una ráfaga atraviesa el área del rotor en distintas posiciones de pala. La geometría helicoidal distribuye adicionalmente estas cargas y reduce los picos de carga estructural.
Geometría helicoidal y de lamas optimizada para el flujo: qué aporta realmente
La geometría de las palas de un VAWT influye en dos aspectos: cuánta energía se extrae y con qué uniformidad gira el rotor.
En cuanto a la uniformidad, la evidencia investigadora es clara. Los VAWT de palas helicoidales son conocidos por su baja variación de par y mejores propiedades de autoarranque en comparación con las máquinas de palas rectas. El giro helicoidal garantiza que las secciones de pala se distribuyan en todo el rango azimutal en cada posición de rotación, de modo que la aportación de par se promedia en lugar de producirse en impulsos. Un estudio constató que la variación del coeficiente de potencia con el ángulo azimutal en un VAWT de palas helicoidales es solo el 15 % de la de una máquina de palas rectas a igual relación de velocidad en punta, lo que se traduce en vibraciones significativamente menores transmitidas a la estructura portante.
En cuanto al rendimiento, el panorama es más matizado. Los H-rotores de palas rectas pueden alcanzar un Cp máximo ligeramente superior al de los diseños helicoidales para la misma área de rotor, porque el giro helicoidal introduce ciertas pérdidas en la envergadura del flujo. Los estudios muestran que los VAWT de palas rectas generan aproximadamente un 11 % más de potencia que las configuraciones helicoidales en condiciones controladas. El diseño helicoidal cede una pequeña fracción del rendimiento máximo a cambio de un funcionamiento notablemente más uniforme, menores vibraciones y mejores propiedades de autoarranque: una solución de compromiso razonable para instalaciones en cubierta y entornos urbanos, donde las cargas estructurales y el nivel de ruido importan más que la última décima en la curva de potencia.
Las series LS Double Helix y LS Helix de LuvSide emplean una geometría de lamas optimizada para el flujo que la empresa cifra en más de un 25 % de rendimiento superior frente a los diseños VAWT de rotor de arrastre convencionales. Esta cifra es un dato del fabricante basado en ensayos propios de LuvSide y debe entenderse como tal, no como un valor de referencia verificado de forma independiente frente a todos los tipos de VAWT. Lo que refleja es la diferencia significativa entre un rotor de sustentación bien diseñado con geometría helicoidal y un rotor Savonius simple.
¿No sabes si una VAWT o una HAWT se adapta mejor a tu ubicación? Habla con un especialista antes de decidirte.
Consulta tu emplazamiento con LuvSideMatriz de decisión por emplazamiento
El tipo de máquina adecuado se determina a partir del emplazamiento, no al revés. Utilice esta matriz como primer marco de orientación y realice siempre un análisis riguroso del potencial eólico del lugar.
| Site Type | Typical Wind Character | Recommended Approach | Key Considerations |
|---|---|---|---|
| Open farmland / rural field | Laminar, directionally stable, speeds often >6 m/s | HAWT preferred | HAWT wins on raw energy yield; VAWT viable if noise or visual profile is a constraint near livestock or residences |
| Agricultural yard / farmstead | Moderate turbulence from buildings and trees | VAWT or HAWT depending on layout | VAWT suits tighter yards; HAWT on a mast above obstruction height if space allows. See our §35 BauGB permitting guide. |
| Commercial / industrial rooftop | Highly turbulent, rapidly veering, accelerated at parapet | VAWT strongly preferred | No yaw system, lower torsional vibration, simpler structural load profile. See our [rooftop permitting guide](/rooftop-small-wind-permitting-germany-denkmalschutz). |
| Dense urban / residential rooftop | Very turbulent, low mean speed, multi-directional | VAWT only | HAWT impractical due to noise, yaw loads, and permit height constraints. Realistic yield expectations essential. |
| Marina / harbour / coastal | Gusty, rapidly shifting direction, salt-laden | VAWT preferred | Omnidirectional operation critical; corrosion-resistant build quality essential. LuvSide LS Double Helix 0.5 Marina designed for this environment. |
| Spoil heap / quarry / elevated industrial | Turbulent with strong acceleration over the crest | VAWT preferred | Turbulence from irregular terrain suits VAWT; elevated position improves mean wind speed. See our spoil heap and quarry siting articles. |
| Remote off-grid | Variable; depends on geography | Assess site first | Open exposed sites: HAWT. Sheltered or complex terrain: VAWT. Hybrid wind+solar (e.g. WindSun) maximises year-round autonomy. |
Costes y tramitación: qué cabe esperar
Los costes de los pequeños aerogeneradores varían considerablemente según el tamaño, la complejidad del emplazamiento y el país. Como referencia: el coste medio de instalación ponderado por capacidad de pequeños proyectos eólicos en EE. UU. fue de 5.120 dólares por kilovatio, según datos de 2021. Los proyectos europeos se mueven en una horquilla similar, aunque los costes de cimentación y conexión a red varían según la comunidad autónoma y el país.
El equipo de la instalación representa típicamente alrededor del 70 % del coste total del proyecto; la cimentación, la conexión a red, la instalación y el mantenimiento continuo constituyen el resto. Calcule en consecuencia: el precio indicado de la máquina no es el importe total.
En cuanto a la tramitación, el tipo de máquina influye directamente en el nivel de autorización aplicable. La menor altura, el menor nivel de ruido y la ausencia de sistema de orientación de los VAWT juegan a su favor bajo la mayoría de los marcos normativos europeos de edificación. En España, la normativa autonómica establece umbrales de altura a partir de los cuales se exige licencia de obras completa; una VAWT compacta en cubierta se sitúa frecuentemente por debajo de ese umbral, mientras que un mástil de HAWT más alto no lo haría. Nuestro artículo detallado sobre cómo el tipo de aerogenerador afecta al proceso de autorización de pequeñas instalaciones eólicas explica los seis criterios que se comportan de forma diferente según la orientación del eje del rotor.
Para instalaciones en cubierta, el perfil de cargas estructurales es tan importante como la altura. La guía de autorización para instalaciones en cubierta aborda los requisitos del cálculo de estabilidad y explica cómo las características de carga de los VAWT influyen en la valoración del ingeniero estructural.
Asistente interactivo de emplazamiento
Utilice la siguiente herramienta para analizar las características de su emplazamiento y obtener una primera recomendación sobre el tipo de máquina.
Preguntas frecuentes
¿Puede una turbina eólica de eje vertical abastecer una vivienda?
Sí, en las condiciones adecuadas. Una VAWT de entre 1 y 5 kW puede compensar de forma significativa el consumo eléctrico doméstico, especialmente en combinación con energía solar fotovoltaica. La variable clave es la velocidad media del viento en tu emplazamiento concreto, no el tipo de turbina. Una VAWT en una cubierta bien expuesta o en una ubicación rural elevada superará a una HAWT en condiciones de turbulencia, pero ninguno de los dos tipos generará energía útil en una parcela suburbana resguardada con velocidades medias de viento inferiores a 4 m/s.
¿Es una VAWT más eficiente que una HAWT?
En flujo laminar limpio en campo abierto: no. Las HAWT alcanzan coeficientes de potencia máxima más altos (alrededor de 0,45) que la mayoría de las VAWT (0,25–0,40 según el diseño). En flujo turbulento con cambios rápidos de dirección —cubiertas, entornos urbanos, ubicaciones costeras— las VAWT mantienen su rendimiento allí donde las HAWT pierden eficiencia debido al retardo de guiñada y la carga desigual de las palas. La respuesta honesta es que la eficiencia depende de la correspondencia entre el tipo de turbina y las condiciones del emplazamiento.
¿Qué es el límite de Betz y se aplica a las VAWT?
El límite de Betz (59,3 %) es la fracción máxima teórica de energía cinética del viento que cualquier turbina puede extraer de un flujo libre. Se derivó originalmente para máquinas de eje horizontal, y su forma matemática estricta no se aplica directamente a las VAWT; sin embargo, el principio subyacente de conservación de la energía implica que ninguna VAWT real puede superarlo tampoco. En la práctica, las VAWT operan muy por debajo del límite de Betz, al igual que las HAWT.
¿Son las VAWT más silenciosas que las HAWT?
En general, sí, especialmente a pequeña escala. Las VAWT carecen del ruido tonal de paso de pala característico de las HAWT de tres palas, y sus menores velocidades en la punta de pala reducen el ruido aerodinámico. La mayoría de los fabricantes de pequeñas VAWT indican un nivel de ruido operativo inferior a 40 dB a 6 metros. Esto hace que las VAWT sean significativamente más fáciles de autorizar en ubicaciones sensibles al ruido y reduce el riesgo de quejas por parte de los vecinos.
¿Necesitan las VAWT licencia urbanística en Alemania?
Depende de la altura, la ubicación y el Bundesland. Muchas VAWT compactas instaladas en edificios existentes quedan por debajo de los umbrales de altura que exigen una Baugenehmigung completa según las Landesbauordnungen. No obstante, las normativas varían según el estado y el municipio, y siempre se requiere una evaluación de seguridad estructural (Standsicherheitsnachweis), independientemente del nivel de autorización. Consulta nuestra guía específica sobre cómo el tipo de turbina afecta al proceso de autorización eólica en Alemania para más detalles.
¿Cuál es la diferencia entre una VAWT Savonius y una Darrieus?
Un rotor Savonius funciona por arrastre: las palas en forma de cubo curvo son empujadas por la diferencia de presión del viento. Es sencillo, arranca por sí solo y es robusto, pero tiene un coeficiente de potencia bajo (típicamente 0,10–0,25). Un rotor Darrieus funciona por sustentación: las palas de perfil aerodinámico generan sustentación aerodinámica al girar, alcanzando una mayor eficiencia (0,35–0,45 en diseños H-Darrieus optimizados), aunque requiere velocidades de viento más altas para arrancar por sí solo. Los diseños helicoidales son una variante del principio Darrieus con palas retorcidas que reducen la pulsación de par y las vibraciones.