Archivo para junio, 2010


Velocidad del ciento vs Potencia de Salida de una Turbina Eólica.

Se toma en consideración como 12 m/s la velocidad tope a partir de la cual se produce la potencial nominal en el generador. Para velocidades mayores se tienen los mecanismos de control adecuados para producir la misma cantidad de potencia, cuidando que los diferentes elementos de la turbina eólica no estén en peligro o sufran cargas mecánicas excesivas.

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Diseños Típicos para la GEneración de Electricidad con Turbinas Eólicas

Durante la étapa de diseño de una turbina eólica el saber las velocidades del viento a lo largo del año es un importante parámetro. No obstante, dedicar todo el año a realizar mediciones, puede ser en algunos casos un pérdida de tiempo o quizás costos altos en la instalación de equipos necesarios a diferente altura. Una herramienta existe en Google que muestra un mapeo de velocidades de viento en todo el planeta. El diagrama mostrado muestra las horas del año para una velocidad determinada en un lugar típico de Europa (que suelen trabajar con velocidades de 6 – 8 m/s), su distribución a lo largo del año, va en concordancia con el cambio de las estaciones, cosa regular que se sucede. Por lo tanto, esta distribución bien puede servir como ejemplo para el cálculo de diseño de la turbina eólica asi como también para la predicción de la cantidad de energía que se va a obtener.


Precios Comparativos entre turbinas en tierra y en mar.

En la gráfica se muestra los costos comparativos entre las turbinas eólicas ubicadas en tierra y en mar. Se puede ver que hay una cercanía en costos comparativos siempre y cuando la tecnología hecha para su construcción sea la más adecuada y haga los costos de fabricación y operación mínimos.

Las ventajas de colocar turbinas en el mar, es por la continuidad del viento en algunos lugares especialmente acondicionados naturalmente. También el poco impacto ambiental que generan puesto que estan en el mar y además el ruido deja de ser un problema para la población.


Diseños Típicos para la GEneración de Electricidad con Turbinas EólicasLa presente tabla es un resumen de las principales opciones para la construcción de una instalación eólica destinada a la generación de electricidad para uso residencia y para conectarla a una red eléctrica. Se toma en consideración que tanto modelos en tierra como en mar han sido considerados. Las actuales tendencias buscan mejorar sustancialmente la captura de la energía cinética del viento para hacer de la generación eólica una fuente de energía cada vez mas competitiva.


Diagrama de Subsistemas de una Sistema de Conversión de Energía Eólica

A continuación presentamos los diagramas de los subsistemas de un WECS (Sistema de Conversión de Energía Eólica)

Podrán observar que el modelo de un WECS completo puede ser estructura como varios subsistemas interconectados como se muestra en la figura. El subsistema aerodinámico describe la transformación del campo de velocidades tridimensional del viento en fuerzas sobre los álabes que originan un movimiento de rotación. El subsistema mecánico puede ser dividido en dos bloques: el sistema de transmisión y la estructura de soporte. El sistema de transmisión transfiere el torque aerodinámico sobre los álabes hacia el eje del generador. Esta transmisión de fuerzas desde los álabes al generador, llevan consigo la generación de fuerzas en la estructura de soporte. El subsistema eléctrico describe la conversión de la potencia mecánica que ingresa al generador en electricidad. Finalmente, hay un subsistema que actúa sobre el comportamiento del mecanismo servomotor de inclinación (control del ángulo de ataque de los álabes).

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Como hemos visto en la entrada anterior, la potencia ideal del viento es variable en función a la velocidad del viento. Entonces la energía producida por una turbina eólica ideal se muestra en el presente diagrama. Acá como es de preveer, la energía producida va acumulandose a medida que transcurre el tiempo. Se ha tomado en consideración un tiempo de 10 seg para mostrar la funcionalidad del diagrama.


El presente diagrama muestra el cálculo de potencia que el viento produciría en el caso ideal de que éste interactué con un turbina eólica. Debido a lo variante que es el viento, se puede observar que la potencia es también variable.

Ya en los cálculos prácticos se agregan otros criterios como la masa de los alabes y todo el resto del mecanismos de la turbina eólica, así como también, la eficiencia de capturar esta potencia ideal.


El realizar un cálculo de la velocidad promedio del viento en un zona determinada es importante como elemento de análisis del viento. De hecho en el presente cálculo se simula que ingresa una data de valores de velocidad del viento y lo que hace el programa es arrojar la velocidad promedio del viento. Para ello se ha tomado un generador aleatorio el que da valores similares a los que se presenta durante una lectura experimental de velocidad del viento.


Está fórmula empírica es una alternativa a la Ley Logarítmica de Prandtl. Toma en consideración una altura de referencia, la altura a la que se desea determinar la velocidad del viento, la velocidad de viento a la altura de referencia y un exponente de rugosidad del terreno.


La Ley logarítmica de Plandtl sirve para determinar la velocidad del viento a una determinada altura, en función a la velocidad a un nivel referencial, a la altura considerada como nivel referencial y en base a las características del terreno reflejadas en los valores de los coefientes de rugosidad y exponente de rugosidad. Está fórmula es ampliamente empleado en los estudios de dinámica de vientos en sitios potenciales para la instalación de generación eólica.

 


Cálculo de Densidad del Aire con Simulink

Densidad del Aire, Matlab / Simulink

El presente bosquejo sirve para el cálculo de densidad del aire. Este cálculo es útil para determinar la potencia teórica que se puede obtener en una turbina eólica. Factores a considerar son la altura referencial y la altura a la que se desea determinar la densidad del aire.