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CARACTERÍSTICA DE LOS AEROGENERADORES

Presentado por: José Rodrigo Ramírez Ordoñez Jorge Luis Hernández Fernández Julieth Vanessa Ditta Granados Yefri kaleth Uribe Estrada

Universidad de la Guajira Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Mecánica Riohacha-La Guajira 2016

AEROGENERADOR DE EJE VERTICAL

Estos son diferentes a los aerogeneradores tradicionales en que su eje principal es perpendicular al suelo.  no son afectados por la dirección del viento. Esto es útil en áreas donde el viento cambia de dirección rápidamente y constantemente  aprovechan más el viento turbulento alrededor de edificios y otros obstáculos; situaciones comunes en el mundo

AEROGENERADOR DE EJE HORIZONTAL Son aquellos en los que el eje de rotación del equipo se encuentra paralelo al suelo. Esta es la tecnología que se ha impuesto, por su eficiencia y confiabilidad y la capacidad de adaptarse a diferentes potencias Todos los aerogeneradores de eje horizontal tienen su eje de rotación principal en la parte superior de la torre, que tiene que orientarse hacia el viento de alguna manera. Los aerogeneradores pequeños se orientan mediante una veleta, mientras que los más grandes utilizan un sensor de dirección y se orientan por servomotores o motor reductores.

Tipologías principales de generadores Existen 2 tipologías principales de generadores eléctricos: con y sin caja multiplicadora. Los primeros funcionan a velocidades del orden de 1000 - 2000 rpm. Dado que la velocidad de rotación de las aspas es baja (entre 8 y 30 rpm), requieren el uso de una caja multiplicadora para conseguir una velocidad de rotación adecuada. Los aerogeneradores que no requieren multiplicadora se conocen como "direct-drive" y sus generadores se llaman habitualmente múltiplo, ya que para conseguir una frecuencia elevada con una baja velocidad de giro tienen más de una decena de polos.

Límite de Betz El límite de potencia que puede ser extraído está dado por el límite que estableció el físico Albert Betz. Este límite que lleva su nombre se deriva de la conservación de la masa y del momento de la inercia del flujo de aire. El límite de Betz indica que una turbina no puede aprovechar más de un 59.3% de la energía cinética del viento. El número (0.593) se le conoce como el coeficiente de Betz. Los aerogeneradores modernos obtienen entre un 75% a un 80% del límite de Betz.

Control de potencia En general, los aerogeneradores modernos de eje horizontal se diseñan para trabajar con velocidades del viento que varían entre 3 y 25 m/s de promedio. La primera es la llamada velocidad de conexión y la segunda la velocidad de corte. Básicamente, el aerogenerador comienza produciendo energía eléctrica cuando la velocidad del viento supera la velocidad de conexión y, a medida que la velocidad del viento aumenta, la potencia generada es mayor, siguiendo la llamada curva de potencia.

Nota: Las aspas disponen de un sistema de control de forma que su ángulo de ataque varía en función de la velocidad del viento. Esto permite controlar la velocidad de rotación para conseguir una velocidad de rotación fija con distintas condiciones de viento.

RENDIMIENTO El rendimiento de los aerogeneradores depende las condiciones sobre las cuales estos fueron diseñados de pendiendo de las condiciones de viento a las cuales estará sometido durante su producción.

Valores estadísticos de la velocidad anual

Aprovechamiento energético dependiendo de la calidad de la velocidad

Ejemplo : Se ha decidido instalar un aerogenerador de 3 m de diámetro de rotor en un sitio donde la velocidad media anual del viento, a la altura del eje del rotor, se estima en 4 m/s. Se necesita determinar, aproximadamente, cuánta energía es capaz de entregar este aerogenerador en ese sitio. El rendimiento total del sistema se considera en 28%. La energía anual producida (EAP) por el aerogenerador, sin considerar el banco de baterías, el regulador ni el inversor

Solución EAP = (P/A) x (A) x (rendimiento total) x (8 760 h/año) / (1 000 W/kW) R = D/2 = 3/2 = 1,5 m A = p R2 = p (D/2)2 = p (1,5)2 ~ 7 m2 P/A = 73 W/m2 para una velocidad media anual de 4 m/s, considerando una distribución de frecuencias de velocidades de Rayleigh, el rendimiento es de 28%. EAP = 73,0 x 7,0 x 0,28 x 8 760 / 1 000 = 1 253 kWh/año.

COMPONENTES BÁSICOS

Rotor Esta compuesto por:  Pala  Buje  Sistema de cambio de paso  Alargador

Pala Función principal: Aerodinámica Diseño: 40-60m Material: Fibra de vidrio o de carbono Resina epoxi o poliéster – Refuerzo con madera de balsa o espuma Desventajas: Transporte e Instalación

Buje Función: conectar el rotor al eje giratorio del tren de potencia. Material: fundición de hierro.

Sistema de cambio de paso Función: regular la potencia extraída del viento en cada instante , freno aerodinámico. Diseño: diseño de la góndola que realice cada fabricante puede ir alojado en el buje, en las palas o en los alargadores.

Alargador Función: Aumentar la superficie de barrida. Diseño: forma cilíndrica o troncocónica que se añade a la raíz de la pala. Desventajas: elementos muy pesados.

Góndola Función: soportar todos los elementos que contiene y transmitir las cargas generadas por el rotor directamente a la torre. Elementos: tren de potencia sistemas: orientación. anemómetro pararrayos.

Torre Función: sostenimiento de la estructura. Material: acero ,hormigón Tipos: tubulares o celosías Desventaja: limitaciones de dimensión , transporte .

Cimentación

Función: transmitir las cargas del aerogenerador al suelo. Material: hormigón Tipos: poligonales tendiendo a circulares.

Gracias