Componentes

COMPONENTES: 

COMPONENTES 3.1 Rotor Existen de 2 tipos principales, de eje vertical como el tipo Savonius y Darrieus, y de eje horizontal entre los cuales el tripala es el de mayor difusión. El principal parámetro característico del rotor el el coeficiente de potencia Cp, también existen otros parámetros constructivos como el coeficiente de solidez.

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Coeficiente de Potencia (Cp) Expresa la parte de de la energía contenida en el viento que se transforma en energía mecánica en el eje del rotor. El coeficiente de potencia depende de la velocidad específica como parámetro fundamental, de las características geométricas del perfil empleado en el alabe, del ángulo de torsión y del tipo de rotor. El teorema de Betz expresa de forma sencilla que bajo condiciones ideales el coeficiente de potencia de los rotores eólicos tiene un valor máximo de 0,59.

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Velocidad Específica (l) Se define como la relación entre la velocidad tangencial debido a la rotación en el extremo mas alejado de la pala y la velocidad del viento. Es un parámetro adimensional que permite clasificar los rotores en lentos o rápidos. l = wR/V Siendo: w la velocidad de rotación del rotor R el radio del rotor V es la velocidad de viento

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El número de alabes (i) y la velocidad específica (l) están relacionados de forma empírica. 6-20 4-12 3-6 2-4 2-3 1-2 (l) 1 2 3 4 5-8 8-15 En la práctica se recomiendan los siguientes valores: (i>6) para aerobombas, rotores multipalas lentos. (i=1 a 3) para aerogeneradore, rotores rápidos.

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3.2 Perfil Aerodinámico Perfil de alto rendimiento aerodinámico. Intrados plano. Diferencia de presiones entre el extrados y el intrados genera la sustentación.

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El rendimiento aerodinámico del perfil utilizado influye grandemente en el caso de rotores rápidos (i=2, l=8)

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3.3 Fuerzas en el Rotor Cargas debido a fuerzas aerodinámicas en el alabe, estas son constantes y relativamente bajas. Cargas de fatiga debido a momentos giroscópicos en el rotor, estas se deben a la aceleración de Coriolis y se producen ante cambios en la dirección del viento, si los sistemas de orientación tienen una respuesta muy rápida entonces estos esfuerzos pueden ser peligrosos pudiendo producir fracturas en los alabes.

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3.4 Sistema de Protección Aerodinámico Limita la fuerza de empuje axial sobre el rotor. A mayor velocidad de viento las fuerzas de empuje son mayores, el sistema de protección evita que el rotor enfrente velocidades de viento excesivas. Limita la velocidad angular del rotor y la potencia extraída, esto para evitar exigencias extremas en el generador eléctrico. El principio de funcionamiento se basa en el equilibrio entre los momentos generados por la fuerza axial sobre el rotor y la fuerza aerodinámica sobre la veleta de orientación.

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Moviendo el rotor hacia arriba, necesita resorte de regulación con contrapeso. Actuando sobre los alabes, mediante el cambio del ángulo de instalación, lo cual puede lograrse mediante la aplicación de fuerzas centrales generadas por masas en el plano de rotación del rotor, fuerza axial en los alabes (alabe con capacidad de torsionarse), controles automáticos externos (en turbinas de gran potencia).

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3.5 Generador Eléctrico Para cargadores de baterías puede utilizarse alternadores de automóvil, la desventaja es que requieren sistemas de control muy precisos y transmisiones mecánicas de velocidad dado su alto régimen de velocidad de operación. La tecnología más difundida en el mundo es la del generador de imanes permanentes. Puede operar en un amplio rango de velocidades y requiere relativamente baja velocidad para alcanzar condiciones nominales de operación.

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Pueden ser de rotor axial o de rotor cilíndrico, ya sea el rotor interior o exterior.

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3.6 Baterías El principal parámetro a tener en cuenta es la profundidad de descarga. En sistemas eólicos se recomienda el uso de baterías de ciclo profundo. Estas alcanzan niveles de descarga de hasta el 70% sólo en casos eventuales, sus niveles de descarga nominales son del 60%. En sistemas pequeños se utilizan mayormente capacidades de 80-100A-h. La capacidad de una batería es función del tiempo de descarga. Las baterías experimentan una continua descarga, esto se conoce como autodescarga y sus valores deben ser suministrados por el fabricante.

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Curva típica de autodescarga

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La capacidad se expresa en A-h (Amperio-hora) ya va acompañada de de un subíndice que expresa el tiempo de descarga para dicha capacidad, por ejemplo, C5, C15 representan la capacidad con tiempos de descarga de 5 y 15 horas. Los principales tipos son de Ni-Cd (Niquel Cadmio), Pb-Sb (Plomo Antimonio) y Pb-Ca (Plomo calcio)

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3.6 Regulador Electrónico Protección de baterías contra sobrecarga. Protección de las baterías contra descargas excesivas mediante la desconexión automática de la carga. Reconexión automática o manual. Sistema de alarma por baja carga de baterías. Otros sistemas más sofisticados cumplen la función de elevar el voltaje en regímenes de vientos bajos, estos sistemas llevan el nombre comercial de power boost. Los sistemas electrónicos operan con resistencias o transistores de disipación (dump load) los cuales consumen la energía producida por la turbina cuando las baterías están completamente cargadas.

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Instalación eléctrica

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3.7 Torre Provee a la turbina la altura necesaria para que supere obstáculos y pueda alcanzar velocidades de viento uniformes y altas respecto al nivel del terreno. Pueden ser tubulares o estructurales. La principal consideración en su diseño es la frecuencia natural de vibración la cual debe ser alejada de la velocidad nominal de rotación de la turbina.

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Torre pivotante

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Detalle de anclaje de la base