Energía Eólica; componentes y funcionamiento de aerogeneradores
1. Recopilado por: Fernando Riveros Ochoa
Energía Eólica
La energía eólica esaquella quese genera gracias a la energía cinética producidapor
las masas de aire en movimiento. Esta energía, que sigue en proceso de desarrollo,
nace como respuesta a una mayor demanda del consumo energético, la necesidad
de garantizar la continuidaddel suministroen zonas importadorasnetas derecursos
energéticos y de la búsqueda de la sostenibilidad en el uso de los recursos.
En general las mejores zonas de vientos se encuentran en la costa, debido a las
corrientes térmicas entre el mar y la tierra; las grandes llanuras continentales, por
razones parecidas; y las zonas montañosas, donde se producen efectos de
aceleración local.
Principio de operación de las máquinas eólicas
Los molinos de viento, aeromotores, máquinas eólicas (términos que pueden ser
considerados sinónimos), o los aerogeneradores, o turbinas eólicas en su acepción,
son dispositivos que convierten la energía cinética del viento en energía mecánica.
Aunque existen dos tipos básicos de molinos, eje horizontal y eje vertical, el
principio de operación es esencialmente el mismo. La captación de la energía eólica
se realiza mediante la acción del viento sobre las palas, las cuales están unidas al eje
a través de un elemento denominado cubo (conjunto que recibe el nombre de rotor).
El principio aerodinámico, por el cual este conjunto gira, es similar al que hace que
los aviones vuelen. Según este principio, el aire que es obligado a fluir por las caras
superiore inferior deuna placao perfil inclinado genera una diferencia de presiones
entre ambas caras, dando origen a una fuerza resultante (R) queactúa sobre elperfil.
Descomponiendo esta fuerza en dos direcciones se obtiene: a) la fuerza de
sustentación (S), o simplemente sustentación, de dirección perpendicular al viento,
y, b) la fuerza de arrastre (A), de dirección paralela al viento. Para favorecer la
circulación del aire sobre la superficie de las palas, evitar la formación de torbellinos
2. y maximizar la diferencia de presiones, se eligen perfiles de pala con formas
convenientes desde el punto de vista aerodinámico. Según como estén montadas las
palas con respecto al viento y al eje de rotación, la fuerza que producirá el par motor
será dominantemente la fuerza de arrastre o la de sustentación. Con excepción de
las panémonasy losrotores tipo Savonius,en todas lasmáquinas modernas la fuerza
dominante es la de sustentación pues permite obtener, con menor peso y costo,
mayores potencias por unidad de área del rotor. Analizaremos únicamente el
comportamiento aerodinámicode las turbinas eólicascuyo par motor está originado
por las fuerzas de sustentación. Como la fuerza de sustentación es la única que dará
origen al par o cupla motora habrá que diseñar el perfil y ubicar las palas dándole
un ángulo de ataque (a) que haga máxima la relación fuerza de sustentación/fuerza
de arrastre.
Aerogenerador
Un aerogenerador es un generador eléctrico que funciona convirtiendo la energía
cinética del viento en energía mecánica a través de una hélice y en energía eléctrica
gracias a un alternador. Sus precedentes directos son los molinos de viento que se
empleaban para la molienda y obtención de harina. En este caso, la energía eólica,
en realidad la energíacinética delaire en movimiento proporciona energíamecánica
a un rotor hélice que, a través de un sistema de transmisión mecánico, hace girar el
rotor deun generador, normalmente un alternador trifásico, queconvierte la energía
mecánica rotacional en energía eléctrica.
Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la
disposición de su eje de rotación, el tipo de generador, etc.
Los aerogeneradores pueden trabajar de manera aislada o agrupados en parques
eólicos o plantas de generación eólica, distanciados unos de otros, en función del
impacto ambiental y de las turbulencias generadas por el movimiento de las palas.
Para aportar energía a la red eléctrica, los aerogeneradores deben estar dotados de
un sistema de sincronización para que la frecuencia de la corriente generada se
mantenga perfectamente sincronizada con la frecuencia de la red.
Ya en la primera mitad del siglo XX, la generación de energía eléctrica con rotores
eólicos fue bastante popular en casas aisladas situadas en zonas rurales.
La energía eólica se está volviendo más popular en la actualidad, al haber
demostrado la viabilidad industrial, y nació como búsqueda de una diversificación
en el abanico de generación eléctrica ante un crecimiento de la demanda y una
situación geopolítica cada vez más complicada en el ámbito de los combustibles
tradicionales.
3. Tipos de máquinas eólicas
-Molinos de eje horizontal. Máquinas eólicas en las cuales el eje de rotación es
paralelo a la dirección del viento.
-Molinos de eje vertical. Máquinas eólicas en las cuales el eje de rotación es
perpendicular a la superficie terrestre y a la dirección del viento
Aerogeneradores 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.
Son los más habituales y en ellos se ha centrado el mayor esfuerzo de diseño en los
últimos años. Se los denomina también "HAWTs", que corresponde a las siglas de la
denominación inglesa "horizontal axis Wind turbines". Un prototipo de potencia
generada 1'5 mW se presenta en la figura.
Una discusión clásica dentro del campo de los aerogeneradores es que tipo de
máquina es preferible. Sucintamente, podemos decir aquí que las principales
ventajas teóricas de una máquina de eje vertical son:
Puede situar el generador, el multiplicador, etc. en el suelo, y puede no tener
que necesitar una torre para la máquina.
No necesita un mecanismo de orientación para girar el rotor en contra del
viento.
Las principales desventajas son:
Las velocidades del viento cerca del nivel del suelo son muy bajas, por lo que
a pesarde quepuedenahorrarse la torre, sus velocidadesdevientoserán muy
bajas en la parte más baja de su rotor.
La eficiencia promedio de las máquinas de eje vertical no es muy grande.
La máquina no es de arranque automático (es decir, una máquina Darrieus
necesitará un "empuje" antes de arrancar). Sin embargo, esto es sólo un
inconveniente sin importancia, ya que puede utilizar el generador como
motor absorbiendo corriente de la red para arrancar la máquina.
La máquina puede necesitar cables tensores que la sujeten, aunque esta
solución no es practicable en áreas muy cultivadas.
Para sustituir el cojinete principal del rotor se necesita desmontar el rotor,
tanto en las máquinas de eje horizontal como en las de eje vertical. En el caso
de las últimas, esto implica que toda la máquina deberá ser desmontada.
4. Las partes principales de un
aerogenerador de eje horizontal son:
Rotor
alabes
Góndola
Caja de engranajes
Generador
Torre
Sistema de control
Etc.
Componentes
Rotor
Las palas del rotor, construidas principalmente con materiales compuestos, se
diseñan para transformar la energía cinética del viento en un momento torsor en el
eje del equipo. Los rotores modernos pueden llegar a tener un diámetro de 42 a 80
metros y producir potencias equivalentes de varios MW. La velocidad de rotación
está normalmente limitada por la velocidad de punta de pala, cuyo límite actual se
establece por criterios acústicos.
Álabe
Un álabe es la paletacurva deuna turbomáquina o máquina de fluidorotodinámica.
Forma parte del rodete y, en su caso, también del difusor o del distribuidor. Los
álabes desvían el flujo de corriente, bien para la transformación entre energía
cinética y energía de presión por el principio de Bernoulli, o bien para intercambiar
cantidad de movimiento del fluido con un momento de fuerza en el eje.
Góndola
Sirve de alojamiento para los elementos mecánicos y eléctricos (multiplicadora,
generador, armarios de control, etc.) del aerogenerador. Contiene los componentes
clave del aerogenerador, incluyendo el multiplicador y el generador eléctrico. El
personal de servicio puede entrar en la góndola desde la torre de la turbina.
El buje
El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.
El eje de baja velocidad
Conecta el buje del rotor al multiplicador. En un aerogenerador moderno de 600 kW
el rotor gira muy lento, a unas 19 a 30 revoluciones por minuto (r.p.m.) El eje
5. contiene conductos del sistema hidráulico para permitir el funcionamiento de los
frenos aerodinámicos.
El multiplicador
Tiene a su izquierdael ejede baja velocidad.Permite que el ejede alta velocidadque
está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad.
El eje de alta velocidad
Gira aproximadamente a 1.500 r.p.m. lo que permite el funcionamiento del
generador eléctrico. Está equipado con un freno de disco mecánico de emergencia.
El freno mecánico se utiliza en caso de fallo del freno aerodinámico, o durante las
labores de mantenimiento de la turbina.
Caja de engranajes
Puede estar presente o no dependiendo del modelo. Transforman la baja velocidad
del eje del rotor en alta velocidad de rotación en el eje del generador eléctrico.
Caja reductora
Se denomina caja reductora a un mecanismo que consiste, generalmente, en un
grupo de engranajes, con el que se consigue mantener la velocidad de salida en un
régimen cercano al ideal para el funcionamiento del generador.
Usualmente una caja reductora cuenta con un tornillo sin fin el cual reduce en gran
cantidad la velocidad.
Generador
Existen diferentes tipos dependiendo del diseño del aerogenerador. Pueden ser
síncronos o asíncronos, jaula de ardilla o doblemente alimentados, con excitación o
con imanes permanentes. Lo podemos definir como parte del aerogenerador que
convierte la energía en electricidad. la potencia máxima suele estar entre 500 y 1.500
kW.
Generador síncrono
El generador síncrono, también conocido como alternador síncrono o sincrónico, es
un tipo de máquina eléctrica rotativa capaz de transformar energía mecánica en
energía eléctrica. Su velocidad de rotación se mantiene constante y tiene un vínculo
rígido con la frecuencia f de la red.
El generador síncrono, basa su funcionamiento en la Ley de Faraday y la inducción
electromagnética. Cuando un conductor eléctrico y un campo magnético se mueven
6. de manera relativa uno respecto del otro, se induce en el conductor una diferencia
de potencial.
El generador síncrono está compuesto principalmente de una parte móvil o rotor y
de una parte fija o estator.
En las máquinas actuales,se coloca un dispositivointerior giratorio conformado por
un núcleo magnético y un conductor dispuesto en forma de espiras llamado rotor
(inductor), y una parte externa fija denominado estator (inducido). Al rotor se le
suministra una corriente continua para su excitación, la que genera un campo
magnético.
De acuerdo con el Teorema de Ferraris, al hacer girar el rotor mediante un evento
externo, se induce en el estator un campo magnético giratorio. Este campo, induce
en los devanados del estator una fuerza electro motriz (F.E.M.) alterna senoidal.
Generador asíncrono
está formado por un rotor, que puedeserde dostipos:de jauladeardilla o bobinado;
y un estator, en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas bobinas son
trifásicas y están desfasadasentre sí 120º en elespacio.Según elTeorema deFerraris,
cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas equilibradas,
cuyo desfase en el tiempo es también de 120º, se induce un campo magnético
giratorio que envuelve al rotor. Este campo magnético variable va a inducir una
tensión en el rotor según la Ley de inducción de Faraday
Entonces se da el efecto Laplace: todo conductor por el que circula una corriente
eléctrica, inmerso en un campo magnético experimenta una fuerza que lo tiende a
poner en movimiento. Simultáneamente se da el efecto Faraday: en todo conductor
que se mueva en el seno de un campo magnético se induce una tensión.
Jaula de ardilla
La mayor parte de los que funcionan con CA de una sola fase tienen el rotor de tipo
jaula de ardilla. Los rotores de jaula de ardilla reales son mucho más compactos y
tienen un núcleo de hierro laminado.
Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comúnmente en un motor de
inducción de corriente alterna. Un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla
también se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro
montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de
aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en
cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanza
entre esta jaulade anillos,lasbarras y la ruedade un hámster (ruedas probablemente
similares existen para las ardillas domésticas).
7. Torre
Sitúa el generador a una mayor altura, donde los vientos son de mayor intensidad y
para permitir el giro de las palas y transmite las cargas del equipo al suelo. Soporta
la góndola y el rotor. Generalmente es una ventaja disponer de una torre alta, dado
que la velocidad del viento aumenta conforme nos alejamos del nivel del suelo. Una
turbina moderna de 600 kW tendrá una torre de 40 a 60 metros (la altura de un
edificio de 13 a 20 plantas).
Las torres pueden ser bien torres tubulares (como la mostrada en el dibujo) o torres
de celosía. Las torres tubulares son más seguras para el personal de mantenimiento
de las turbinas ya que pueden usar una escalera interior para acceder a la parte
superior de la turbina. La principal ventaja de las torres de celosía es que son más
baratas.
Sistema de control
Se hace cargo del funcionamiento seguro y eficiente del equipo, controla la
orientación de la góndola, la posición de las palas y la potencia total entregada por
el equipo.
El controlador electrónico
Es un ordenador que continuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador
y que controla el mecanismo de orientación. En caso de cualquier disfunción (por
ejemplo, un sobrecalentamiento en el multiplicador o en el generador),
automáticamente para el aerogenerador y llama al ordenador del operario
encargado de la turbina a través de un enlace telefónico mediante modem.
El mecanismo de orientación está activado por el controlador electrónico, que vigila
la dirección del viento utilizando la veleta.
Normalmente, la turbina sólo se orientará unos pocos grados cada vez, cuando el
viento cambia de dirección.
Las señales electrónicas del anemómetro son utilizadas por el controlador
electrónico del aerogenerador para conectarlo cuando el viento alcanza
aproximadamente 5 m/S. El ordenador parará el aerogenerador automáticamente
si la velocidad del viento excede de 25 m/s, con el fin de proteger a la turbina y sus
alrededores. Las señales de la veleta son utilizadas por el controlador electrónico
para girar el aerogenerador en contra del viento, utilizando el mecanismo de
orientación.
La unidad de refrigeración
8. Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico.
Además, contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite
del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua.
Aerogeneradores de eje vertical
Son aquellos en los que el eje de rotación se encuentra perpendicular al suelo.
También se denominan VAWT (del inglés, Vertical Axis Wind Turbine), en
contraposición a los de eje horizontal o HAWT.
Entre sus ventajas destaca que;
Se pueden situar más cerca unos de otros, debido a que no producen el efecto
de frenado de aire propio de los HAWT, por lo que no ocupan tanta
superficie.
No necesitan un mecanismo de orientación respecto al viento, puesto que sus
palas son omnidireccionales.
Se puedencolocar más cerca del suelo,debidoa queson capacesde funcionar
con una menor velocidad del viento, por lo que las tareas de mantenimiento
son más sencillas.
Mucho más silenciosos que los HAWT.
Mucho más recomendablespara instalaciones pequeñas(demenos de 10 kW)
debido a la facilidad de instalación, la disminución del ruido y el menor
tamaño.
En cambio, sus desventajas señalan que;
Al estar cerca del suelo la velocidad del viento es baja y no se aprovechan las
corrientes de aire de mayor altura.
Baja eficiencia.
Mayor gasto en materiales por metro cuadrado de superficie ocupada que las
turbinas de eje horizontal.
No son de arranque automático, requieren conexión a la red para poder
arrancar utilizando el generador como motor
Tienen menor estabilidad y mayores problemas de fiabilidad que los HAWT.
Las palas del rotor tienen tendencia a doblarse o romperse con fuertes
vientos.
Orientación del equipo con respecto al viento
Los aerogeneradores tienen una gran variedad de modelos y una de sus
clasificaciones se centra en la orientación de ellos respecto al viento, se dividen en
dos grupos a barlovento o a sotavento.
9. A barlovento
Las máquinas corriente arriba tienen el rotor de cara al viento. La principal ventaja
de los diseños corriente arriba es que se evita el abrigo del viento tras la torre. Con
mucho la mayoría de los aerogeneradores tienen este diseño.
Por otro lado, también hay algo de abrigo enfrente de la torre, es decir, el viento
empieza a desviarse de la torre antes de alcanzarla, incluso si la torre es redonda y
lisa. Así pues, cada vez que el rotor pasa por la torre, la potencia del aerogenerador
cae ligeramente.
El principal inconveniente de los diseños corriente arriba es que el rotor necesita ser
bastante inflexible, y estar situado a una cierta distancia de la torre. Además, una
máquina corriente arriba necesita un mecanismo de orientación para mantener el
rotor de cara al viento.
A sotavento
Las máquinas corriente abajo tiene el rotor situado en la cara a sotavento de la torre.
La ventaja teórica que tienen es que pueden ser construidos sin un mecanismo de
orientación, si el rotor y la góndola tienen un diseño apropiado que hace que la
góndola siga al viento pasivamente.
Sin embargo, en grandes máquinas ésta es una ventaja algo dudosa, pues se
necesitan cables para conducir la corriente fuera del generador. Si la máquina ha
estado orientándose de forma pasiva en la misma dirección durante un largo
periodo de tiempo y no dispone de un mecanismo de orientación, los cables pueden
llegar a sufrir una torsión excesiva.
Un aspecto más importante es que el rotor puede hacerse más flexible. Esto supone
una ventaja tanto en cuestión de peso como de dinámica de potencia de la máquina,
es decir, las palas se curvarán a altas velocidades del viento, con lo que quitarán
parte de la carga a la torre.
El inconveniente principal es la fluctuación de la potencia eólica, debida al paso del
rotor a través del abrigo de la torre. Esto puede crear más cargas de fatiga en la
turbina que con un diseño corriente arriba.
Tipos de torres
En los grandes aerogeneradores las torres tubulares pueden ser de acero, de celosía
o de hormigón. Las torres tubulares tensadas con vientos sólo se utilizan en
aerogeneradores pequeños (cargadores de baterías, etc.).
Torres tubulares de acero
10. La mayoría de los grandes aerogeneradores se entregan con torres tubulares de
acero, fabricadas en secciones de 20-30 metros con bridas en cada uno de los
extremos, y son unidas con pernos "in situ". Las torres son tronco-cónicas (es decir,
con un diámetro creciente hacia la base), con el fin de aumentar su resistencia y al
mismo tiempo ahorrar material.
Torres de celosía
Las torres de celosía son fabricadas utilizando perfiles de acero soldados. La ventaja
básica de las torres de celosía es su coste, puesto que una torre de celosía requiere
sólo la mitad de material que una torre tubular sin sustentación adicional con la
misma rigidez. La principal desventaja de este tipo de torres es su apariencia visual
(aunque esa cuestión es claramente debatible). En cualquier caso, por razones
estéticas, las torres de celosía han desaparecido prácticamente en los grandes
aerogeneradores modernos.
Torres de mástil tensado con vientos
Muchos de los aerogeneradores pequeños están construidos con delgadas torres de
mástil sostenidas por cables tensores. La ventaja es el ahorro de peso y, por lo tanto,
de coste. Las desventajas son el difícil acceso a las zonas alrededor de la torre, lo que
las hace menos apropiadas para zonas agrícolas. Finalmente, este tipo de torres es
más propensa a sufrir actos vandálicos, lo que compromete la seguridad del
conjunto.
Clasificación por número de palas
Una pala
Al tener sólo una pala estos aerogeneradores precisan un contrapeso en el otro
extremo para equilibrar.La velocidaddegiroes muyelevada.Su gran inconveniente
es que introducen en el eje unos esfuerzos muy variables, lo que acorta la vida de la
instalación.
Dos palas
Los diseños bipala de aerogeneradores tienen la ventaja de ahorrar el coste de una
pala y, por supuesto, su peso. Sin embargo, suelen tener dificultades para penetrar
en el mercado, en parte porquenecesitan una mayor velocidaddegiro para producir
la misma energía de salida. Esto supone una desventaja tanto en lo que respecta al
ruido como al aspecto visual.
Tres palas
La mayoría de los aerogeneradores modernos tienen diseños tripala, con el rotor
mantenido en la posición corriente arriba (en la cara de la torre que da al viento),
11. usando motores eléctricos en sus mecanismos de orientación. Este diseño tiende a
imponerse como estándar al resto de los conceptos evaluados. La gran mayoría de
las turbinas vendidas en los mercados mundiales poseen este diseño. El concepto
básico fue introducido por primera vez por el célebre aerogenerador de Gedser.
Multipalas
Con un número superior de palas o multipalas. Se trata del llamado modelo
americano, debido a que una de sus primeras aplicaciones fue la extracción de agua
en pozos de las grandes llanuras de aquel continente.
Sistema de control de orientación
Mediante conicidad
Un motor eléctrico y una serie de engranajes
permiten el giro de todo el sistema. La figura
muestra el mecanismo de orientación de una
máquina típica de 750 kW vista desde abajo,
mirando hacia la góndola. En la parte más exterior
podemos distinguir la corona de orientación, y en el
interior las ruedas de los motores de orientación y los frenos del sistema de
orientación.
Mediante una veleta
Es el método más sencillo posible para orientar un aerogenerador. Se emplea
únicamente en los equipos pequeños y tamaño no demasiado grandes.
Mediante molinos auxiliares
Los rotores situados a ambos lados de la góndola son movidos por la propia
corriente de aire. Un ejemplo de este tipo de mecanismo de orientación, no
demasiado empleado, se muestra en la siguiente imagen.
12. Control de potencia
Todos los aerogeneradores deben poseer algún método de control de la potencia
generada, con el fin de evitar que se produzcan daños en los distintos componentes
de estos equipos en caso de vientos excesivos. Recordemos que la energía del viento
aumenta con el cubo de su velocidad. Por ello, se han desarrollado una serie de
dispositivos que cumplen exactamente este cometido.
Se clasifican principalmente en:
Sistemas de paso variable (ptch regulation)
Diseño de las palas (stall regulation)
Aerogeneradores de regulación activa por pérdida aerodinámica
Sistemas de paso variable (ptch regulation)
Este método de control consiste en que las palas varían su ángulo de incidencia con
respecto al viento. Cuando la potencia generada es excesiva, las palas comienzan a
girar sobre su ejelongitudinalhasta adoptar la posicióndenominada de bandera. La
resistencia entonces opuesta al viento es mínima, así como el par ejercido y la
potencia generada.
Un sistema electrónico vigila tanto la velocidad del viento, como la potencia
generada y la posición de las palas modificando de manera continua la posición de
estas y adaptándola a la intensidad de los vientos reinantes en ese momento.
13. El diseño de aerogeneradores controlados por cambio del ángulo de paso requiere
una ingeniería muy desarrollada, para asegurar que las palas giren exactamente el
ángulo deseado. El mecanismo de cambio del ángulo de paso suele funcionar de
forma hidráulica.
Con su implantación se logra una mayor vida del aerogenerador, al soportar este
menores cargas dinámicas. Al mismo tiempo se consigue un aumento del
rendimiento de la instalación, ya que el viento ataca a los álabes siempre con el
ángulo óptimo de incidencia. Así mismo, es posible el aprovechamiento de
regímenes de vientos bajos.
Diseño de las palas (stall regulation)
Los aerogeneradores de regulación (pasiva) por pérdidas aerodinámicas tienen las
palas del rotor unidas al buje en un ángulo fijo. Sin embargo, el perfil de la pala ha
sido aerodinámicamente diseñado para asegurar que, en el momento en que la
velocidad del viento sea demasiado alta, se cree una cierta turbulencia en la parte de
la pala que no da al viento. Esta pérdida de sustentación evita que la fuerza
ascensional de la pala actué sobre el rotor. Conforme aumenta la velocidad real del
viento en la zona, el ángulo de ataque de la pala del rotor también aumentará, hasta
llegar al punto de empezar a perder la sustentación.
Si se observa con atención la pala del rotor de un aerogenerador regulado por
pérdida aerodinámica, llama la atención que la pala esté ligeramente curvada a lo
largo de su eje longitudinal. Esto es así en parte para asegurar que la pala pierde la
sustentación de forma gradual, en lugar de hacerlo bruscamente, cuando la
velocidad alcanza su valor crítico.
La principal ventaja de esta regulación es que se evitan las partes móviles del rotor
y un complejo sistema de control. Por otro lado, la regulación por pérdida
aerodinámica representa un problema de diseño aerodinámico muy complejo y
comporta retos en eldiseño de la dinámica estructural de toda la turbina, para evitar
las vibraciones provocadas por la pérdida de sustentación.
Aerogeneradores de regulación activa por pérdida aerodinámica
Un número creciente de grandes aerogeneradores (a partir de 1 MW) están siendo
desarrollados con un mecanismo de regulación activa por pérdida aerodinámica.
Técnicamente, las máquinas de regulación activa por pérdida aerodinámica se
parecen a las de regulación por cambio del ángulo de paso, en el sentido de que
ambos tienen palasque puedengirar (a menudo sóloutilizan unos pocospasosfijos,
dependiendo de la velocidad del viento).
14. Sin embargo, cuando la máquina alcanza su máxima potencia nominal, observará
que este tipo de máquinas presenta una gran diferencia respecto a las máquinas
reguladas por cambio de ángulo de paso: si el generador va a sobrecargarse, la
máquina girará las palas en dirección contraria a la que haría una máquina de
regulación por cambio de ángulo de paso. En otras palabras, aumentará el ángulo
de paso de las palas para llevarlas hasta una posición de mayor pérdida de
sustentación, y poder así consumir el exceso de energía del viento.
Una de las ventajas de la regulación activa por pérdida aerodinámica es que la
producción de potencia puede ser controlada de forma más exacta que con la
regulación pasiva.
Otra de las ventajas es que la máquina puede funcionar casi exactamente a la
potencia nominal a todas las velocidades del viento.
El mecanismo de cambio del ángulo de paso suele operarse mediante sistemas
hidráulicos o motores eléctricos paso a paso.
Bibliografía
Asociación danesa de la industria eólica. (2003). Torres de aerogeneradores. 10 de
octubre 2017, de WindPower Sitio web: http://xn--drmstrre-64ad.dk/wp-
content/wind/miller/windpower%20web/es/tour/wtrb/tower.htm
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https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_e%C3%B3lica
N.H. (Año no mencionado). PARTES Y FUNCIONAMIENTO DE LAS CENTRALES
EOLICAS. 10 de octubre 2017, de --- Sitio web:
https://sites.google.com/site/energiaeolica98765432/tipos-de-centreales-eolicas