Presentacin de PowerPoint

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4º Coloquio Internacional Corredor Eólico del
Istmo
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ENERGÍA DEL VIENTO
? densidad del aire A Area de barrido del rotor v
velocidad del viento
Depende de

• Características viento como combustible
• Variabilidad espacio-temporal, aleatoriedad
• Viento geostrófico, perfil vertical, rugosidad

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Metodología de Evaluación del Potencial Eólico
Control de calidad de datos
Recopilación de datos existentes
Instalación de torres de medida
Correlación con series de referencia
(extrapolación temporal)
Parámetros estadísticos
Modelización del Campo de Viento (extrapolación
espacial)
Perfil vertical
Turbulencia
Diseño de parque
Cálculo de la producción energética de parque
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MEDIDAS
Velocidad Dirección Temperatura Presión
1Hz, promedio 10 min, 30 min
DURANTE AL MENOS UN AÑO!
TRATAMIENTO DATOS. OBTENCIÓN ESTADISTICOS
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EXTRAPOLACIÓN ESPACIAL

• Datos necesarios
• Medidas de viento
• Mapa digitalizado topográfico
• Mapa digitalizado de rugosidad
• Digitalización de los obstáculos
• Curva de potencia del aerogenerador

• Calcula
• Viento en toda la zona de estudio
• Producción energética del parque eólico

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DISEÑO PARQUE Micrositing
(Park, Wind Farmer, WindPro)

• Datos necesarios
• Mapa de vientos
• Curvas de potencia
• Zonas de exclusión
• Restricciones (ruido, distancias)
• Mapa digitalizado de rugosidad

Optimiza diseño
Calcula energía
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Rozamiento con el suelo. Perfil vertical
Ley Potencial
H
V
H0
V0
Ley logarítmica
V friction vel., K constant, Z0 roughness length
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Energía del viento

• Potencia disponible en el viento
• Energía disponible
• Energía extraíble

r air density Aarea v velocity
Cp coeficiente de potencia (Cplt0.59)
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Cálculo de la producción energética de un
aerogenerador
Ti
Wi
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EMPLAZAMIENTOS EÓLICOS
VIENTOS LOCALESAceleración flujo por ascenso
El viento atravesando las cimas de las montañas
se hace veloz y denso, y cuando sopla fuera de
ellas se vuelve ligero y lento, como el agua que
sale de un canal estrecho y va a desembocar al
mar. Leonardo da Vinci(1452-1519)
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EMPLAZAMIENTOS EÓLICOS
Efecto Estela en Parques Eólicos
POSIBLE PÉRDIDA ENERGÉTICA!!
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Clases de aeroturbina. Norma IEC 61400-1

• Vida de diseño 20 años.
• Condiciones de viento normales.
• Condiciones de viento extremas.
• Otras condiciones medioambientalestª ambiente,
  humedad, salinidad, densidad del aire, hielo...

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Norma IEC 61400-1Condiciones de viento normales

• Distribución anual tipo weibull (K2)
• Perfil vertical ley exponencial a0,2
• Modelo de turbulencia normal
• (I15, a)
• Espectro turbulento de Von Karman
• Componente vertical de viento 8º

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Verificación de las condiciones de
vientoinformación necesaria para evaluación y
selección del aerogenerador

• Velocidad media anual a la altura del buje
  (extrapolada a largo plazo)
• Constante de forma K de weibul
• Intensidad de turbulencia I15
• Velocidad de referencia Vref (obtenida a través
  de correlación a largo plazo con estaciones
  meteorológicas cercanas)
• Velocidad máxima histórica Ve50 (obtenida por
  correlación a largo plazo con estaciones
  meteorológicas cercanas)
• En terreno complejo y para las ubicaciones reales
  de las aeroturbinas
• Pendiente del terreno en en las ubicaciones y
  cercanía a cortados.
• Cortadura de viento
• Posibilidad de ráfagas extremas en velocidad o
  dirección
• Inclinación de flujo
• Mapa orográfico del parque con indicación de la
  ubicación de máquinas
• Las condiciones de viento deben haberse obtenido
  mediante medidas en el emplazamiento durante un
  periodo de al menos 6 meses y preferiblemente 1
  año si se prevé una variación estacional de
  importancia
•  Otras condiciones medioambientales de la red
  eléctrica y del terreno
• Temperaturas extremadamente altas o bajas y
  periodo anual de ocurrencia
• Formación de hielo (periodo anual de ocurrencia)
• Zona sísmica
• Densidad del aire

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Distribución de Weibull

• Definición
• Distribución de probabilidad utilizada a menudo
  para la velocidad del viento en un lugar, cuya
  función de distribución depende de dos
  parámetros, el parámetro de forma, que determina
  la anchura de la distribución, y el parámetro de
  escala, que determina la velocidad media del
  viento de la distribución
•  (La distribución de Rayleigh es idéntica a la
  distribución de weibull con un parámetro de forma
  igual a 2)

• Consideraciones
• Las distribuciones con K baja indican mayor
  probabilidad de ocurrencia de vientos bajos y de
  vientos extremos
• Las distribuciones con K baja dan valores mas
  bajos de produccion
• A veces una distribución weibul ajustada con k
  baja puede significar combinacion de dos
  regimenes de viento de velocidad media diferente
  y k proxima a 2 (distribucion bimodal)

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Condiciones del emplazamiento. ImportanciaVELOCID
ADES EXTREMAS

• Las velocidades extremas con periodo de retorno
  de 1 y 50 años son los parámetros que tienen
  mayor importancia en las cargas últimas sobre la
  aeroturbina.
• Si no se dispone de valores medidos se deberá
  hacer una extrapolación a largo plazo basada en
  correlaciones con estaciones meteorológicas
  cercanas

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Condiciones del emplazamiento. ImportanciaVELOCID
ADES EXTREMAS
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Condiciones del emplazamiento. ImportanciaMAPA
OROGRÁFICO Y UBICACIÓN (II)Energía cinética
turbulenta
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Condiciones del emplazamiento. ImportanciaTURBULE
NCIA AÑADIDA POR ESTELA

• En caso de encontrarse las máquinas en estela de
  otra u otras situadas a barlovento a la
  turbulencia propia del emplazamiento se le añade
  la que ocasiona la estela de las máquinas

(Fradsen 1996)
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Condiciones del emplazamiento. ImportanciaDENSIDA
D DEL AIRE

• La energía generada por las aeroturbinas es
  directamente proporcional a la densidad del aire
• Las fuerzas aerodinámicas que ejerce el viento
  sobre la aeroturbina son directamente
  proporcionales a la densidad del aire
• Bajas densidades producen menor ventilación
• La densidad del aire de diseño corresponde a la
  densidad del aire standard dens 1,225 Kg/m3
• Un emplazamiento con menor densidad del aire
  puede compensar un leve exceso respecto a la
  clase de la aeroturbina

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Condiciones del emplazamiento. ImportanciaEXPONEN
TE DE CORTADURA (a)

• Los datos de viento medidos en mástiles de altura
  inferior a la altura del buje deben extrapolarse
  a la altura del buje mediante las formulas
  logarítmica o exponencial de cortadura de viento
• La aparición de exponentes de cortadura negativos
  en determinadas ubicaciones de parque puede
  ocasionar deflexiones máximas no contempladas por
  la norma
• El exponente de cortadura de un emplazamiento
  definirá la altura de torre mas rentable para el
  emplazamiento

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Condiciones del emplazamiento. ImportanciaFLUJOS
VERTICALES DE VIENTO

• La aparición de fuertes componentes verticales de
  viento produce sobre las palas cargas asimétricas
  izquierda derecha que provocan pares de guiñada
  fuertes sobre el aerogenerador
• La norma IEC establece 8º como ángulo de
  inclinación del viento, ángulos superiores deben
  ser objeto de análisis

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Condiciones del emplazamiento. ImportanciaMAPA
OROGRÁFICO Y UBICACIÓN DE MAQUINAS (I)

• La utilización de software de simulación basados
  en teoría potencial (WAsP) conduce a la
  colocación de las aeroturbinas en posiciones
  demasiado cercanas al borde del barranco

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Condiciones Del Emplazamiento. ImportanciaTEMPER
ATURAS EXTREMAS Y FORMACION DE HIELO

• Temperaturas extremadamente altas o bajas y si
  además se combinan con baja densidad provocan
  problemas de refrigeración en generador y
  multiplicadora y/o no funcionamiento de sistemas
  electrónicos
• La formación de hielo en palas implica menor
  producción
• La formación de hielo en palas durante periodos
  prolongados con los aerogeneradores funcionando
  pueden provocar cargas de fatiga importantes por
  mayor peso y/o desequilibrio másico.
• La formación de hielo en
• sensores meteo produce
• paradas en las máquinas

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Conclusiones

• Las condiciones de viento de un emplazamiento
  pueden producir fatiga o cargas extremas
  inaceptables para las máquinas.
• El conocimiento de dichas condiciones es vital y
  se hace necesaria la realización de medidas
  meteorológicas exhaustivas en los emplazamientos.
• La orografía influye notablemente en el flujo,
  por lo que deben conocerse las posiciones
  precisas de las aeroturbinas.

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• TIPOS DE CARGAS EN AEROGENERADORES
• CARGAS AERODINÁMICAS EN LAS PALAS
• CARGAS GRAVITATORIAS EN LAS PALAS
• FUERZAS CENTRIFUGAS Y DE CORIOLIS
• CARGAS GIROSCÓPICAS DEBIDAS A LA ORIENTACIÓN
• CARGAS AERODINÁMICAS EN TORRE Y GÓNDOLA
• CARGAS GRAVITATORIAS EN TORRE Y GÓNDOLA

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(No Transcript)
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CASOS DE CARGA 1. ESTADO DEL AEROGENERADOR. 1.1
CONDICIONES DE OPERACIÓN 1.1.1-OPERACIÓN
NORMAL 1.1.2-ARRANQUE, PARADA, IDLING, ESPERA 1.2
CONDICIONES TEMPORALES 1.2.1-TRANSPORTE 1.2.2-INS
TALACIÓN Y MONTAJE 1.2.3-FALLOS (Ejemplo fallo
del sistema de control) 1.2.4-MANTENIMIENTO Y
REPARACIÓN 1.2.5-ENSAYOS 2. VIENTO
INCIDENTE 2.1-PERFÍL NORMAL 2.2-TURBULENCIA
NORMAL 2.3-RÁFAGA COHERENTE EXTREMA 2.4-CAMBIO DE
DIRECCIÓN EXTREMA 2.5-RÁFAGA EXTREMA 2.6-HURACÁN 2
.7-CORTADURA EXTREMA
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• CASOS DE CARGA DE DISEÑO
• OPERACIÓN NORMAL JUNTO A CONDICIONES NORMALES DE
  VIENTO
• OPERACIÓN NORMAL JUNTO A CONDICIONES EXTREMAS DE
  VIENTO
• SITUACIONES DE FALLO JUNTO A LAS CONDICIONES
  EXTERNAS APROPIADAS (Pueden incluirse condiciones
  externas extremas)
• TRANSPORTE, INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO JUNTO A
  LAS CONDICIONES EXTERNAS APROPIADAS (Pueden
  incluirse condiciones externas extremas)

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Condiciones Eólicas Istmo Tehuantepec, Oaxaca,
México
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Condiciones Eólicas Istmo Tehuantepec , Oaxaca,
México

• Altas velocidades medias de viento.
• Dos direcciones predominantes.
• Turbulencia.
• Alta sísmicidad.
• Condiciones ambientales de temperatura y humedad.
• Las condiciones de viento del Istmo, en muchos
  emplazamientos, no están cubiertos por las
  clases estándar de la norma IEC 61.400 y
  corresponden a la clase especial S con las
  condiciones de viento a definir para cada
  emplazamiento.

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Condiciones Eólicas Istmo Tehuantepec, Oaxaca,
México

• Datos eólicos principales para definir las cargas
  en los aerogeneradores en Clase S
• Velocidad media ( V.ave).
• Velocidad de referencia ( V.ref ).
• Intensidad de turbulencia.
• Componente vertical.
• Densidad.
• Topografía y localización de los
  aerogeneradores.

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Condiciones Eólicas Istmo Tehuantepec, Oaxaca,
México
Aerogeneradores para el Istmo Por los datos
preliminares de viento disponibles del Istmo los
emplazamientos serán de clasificación IEC, clase
I o clase especial S. Las propuestas para estos
casos son 1.Para emplazamientos clase I. Gamesa
dispone en producción , con numerosas
referencias de instalación, la siguiente gama de
aerogeneradores G52-850 kW con torre de 44, 55
y 65 metros de altura. G80 2000 kW con torre de
60, 67 y 78 metros.
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Condiciones Eólicas Istmo Tehuantepec, Oaxaca,
México
2.Para emplazamientos Clase S. Se debe de
definir las condiciones reales de operación de
cada parque, las opciones posibles con maquinas
clase I, en función de la severidad del
emplazamiento son 1-Evaluación de cargas reales
del emplazamiento y comparar con las de diseño de
las maquinas clase I, si son menores, instalar
maquinas clase I. 2-Evaluación de cargas y
reforzamiento de componentes de los
aerogeneradores clase I ( torre, palas,
rodamientos, etc. ) 3- Evaluación de cargas, y,
si no puede aplicarse los puntos anteriores,
recortar el área barrida del aerogenerador
estándar de clase I, disminuyendo la longitud de
las palas para disminuir los esfuerzos en el
emplazamiento a valores menores que los de diseño
y certificación de la maquina. 4-Evaluación de
las cargas y disminuir los esfuerzos del
emplazamiento clase S disminuyendo la producción
nominal del aerogenerador, p.e. maquina de 2000
kW, clase I, limitado a 1.800 kW. En cada caso
se recomienda estudiar las condiciones de viento
y adoptar la solución viable mas rentable.
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Catálogo de Producto Modelos y versiones
Tipo de Producto
WTG
IEC
DIBT
Potencia
Red Débil
Alturas de Torres
Bajo Ruido
60 Hz
Low/Medium Power
G-47 G-52 G-58 G-52 RCC
S Ia IIIb Ia
WZII
660 kW 850 kW 850 kW 800 kW
X X
40, 45, 55 44,55,65,74 44,55,65,74 44,55,65
X X
X X X
Potencias Bajas/Medias
Multi MW
G-80 G-80 RCC G-83 G-87 G-90
IIa/Ia IIa/Ia IIa IIa IIIa
WZII/WZIII WZII WZII WZI
2000 kW 1800 kW 2000 kW 2000 kW 2000 kW
X X X X
60,67,78,100 60,67,78,100 60,67,78,100 60,67,78
,100 60,67,78,100
X X X X
X X X X X
Multi MW
Dos robustas plataformas con innovaciones para
adaptación al emplazamiento
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Gamesa Eólica Growing with the wind