Maquinas Eólicas

1. José Cruz Guerrero González
Máquinas eólicas e hidráulicas (ER-EMEH-1802-B2-001
Jueves 01 de noviembre de 2018
CEI: josecruzguerrero@nube.unadmexico.mx
Máquinas eólicas

2. La turbina eoloeléctrica
Es una maquina que transforma la
energía del viento en energía
mecánica y eléctrica.
Esta energía eléctrica es utilizada
para conseguir la disminución de
la demanda por la quema de
combustibles fósiles.
En la actualidad, las maquinas
eoloeléctricas son la esperanza de
obtener una energía limpia y
sustentable para el soporte de las
economías donde la energía
eléctrica este presente.

3. Conceptos básicos
La energía contenida en el viento, se puede aprovechar para generar electricidad mediante un aerogenerador.
Un aerogenerador transforma la energía en energía mecánica rotacional la cual es transformada en energía
eléctrica.

4. Partes de un
aerogenerador
Un aerogenerador esta
formado por una turbina
eólica: palas, buje y eje
del rotor, multiplicadora,
eje secundario,
generador, cables
eléctricos y torre.
La energía cinética del
viento es recogida por la
turbina la cual es
transformada
mecánicamente en baja
velocidad para
incrementarse por la
multiplicadora y llegar al
generador.

5. Rotor
Cuando se aumenta el diámetro
de las palas, se puede aumentar
la superficie de captación de
viento y la potencia
proporcionada por la máquina.
La imagen a lado muestra la
instalación de la turbina en un
aerogenerador.
“La potencia que suministra el
viento por unidad de superficie
barrida se conoce como intensidad
de potencia del viento”
Fuente: https://www.partesdel.co
m/aerogenerador.html

6. El multiplicador
El multiplicador transmite la potencia
de giro del rotor al generador
obteniéndose energía eléctrica. Al
convertir el par de fuerza del rotor
existe un aumento de las
revoluciones dependiendo del
diámetro del rotor, a mayor diámetro
de rotor, mayor ratio de transmisión
adaptándose a la demanda.

7. MULTIPLICADORA TIPO PLANETARIO
Es un tipo de multiplicador con alta
relación de transmisión, que tiene
varias multiplicaciones con un juego de
engranajes, con menor espacio de
trabajo y soporte de mayores cargas

8. LUBRICACION DE LA MULTIPLICADORA.
El sistema de lubricación por medio de
una bomba recircula el aceite y lo
distribuye por los conductos internos.
Los engranajes se lubrican por
salpicadura.
El aceite ha de ser filtrado y refrigerado o
calentado para que no pierda
propiedades.
Los filtros de aceite están instalados en
circuitos de refrigeración de aceite.

9. Sistema
de filtrado
del aceite
fuera de
línea

10. El generador
Esta parte de la maquina eoloeléctrica es conectado a la multiplicadora mediante el eje secundario, el cual le
transmite la energía mecánica para la conversión de esta y generar energía eléctrica. Es entregada a un
transformador y de allí a la red de transmisión o distribución.

11. Góndola
Estructura en la que se resguardan
los elementos básicos de
transformación de la energía, es
decir: multiplicador, eje del rotor,
generador y sistemas auxiliares.
Es necesario montar cada una de las
partes del aerogenerador en una
estructura que les de soporte y las
proteja del medio ambiente, así como
permita el mantenimiento por parte
de personal especializado.

12. Las palas
Los requisitos de una pala son:
• Resistencia estructural.
• Resistencia a fatiga.
• Rigidez.
• Peso bajo.
• Facilidad de fabricación.
• Resistencia a agentes medioambientales.
Con materiales:
• Aleaciones de acero y aluminio.
• Fibra de vidrio reforzado con resina poliester.
• Fibra de vidrio reforzada con resina epoxi.
• Fibra de carbono o aramidas.

13. ENSAYOS A LOS QUE SON SOMETIDAS LAS PALAS.
• Estática. Son sometidas a cargas extremas
durante un tiempo predeterminado.
• Dinámica. Se somete a la pala a oscilaciones
correspondientes con su frecuencia natural: cinco
millones de ciclos respecto de los dos ejes
principales.
• Rotura. Se llevar el test estático al caso extremo,
aplicando una carga estática creciente en valor
hasta lograr que la pala rompa, realizando los
análisis posteriores de la superficie de fractura.
• Inspección con infrarrojos (Termografía). Se
utiliza para revelar un aumento de calor local en
la pala.

14. Torre
Es la encargada de soportar la
góndola y el rotor. Cuanta más
alta sea la torre mayor cantidad
de energía podrá obtenerse, ya
que la velocidad del viento
aumenta con la altura respecto al
nivel del suelo.
Fuente: https://www.partesdel.co
m/aerogenerador.html
La torre debe de tener la
característica de ser resistente a la
intemperie, superficie lisa y una
forma que no sea en lo posible
obstáculo para el viento.

15. Cimentación
Es importante que el
aerogenerador se
sujete muy bien al
terreno.
La cimentación
puede ser de acero o
de cemento como
muestra la imagen.

16. Clasificación de turbinas por el tipo de generador
Para producir electricidad existen dos grupos principales
Primero:
Este tipo de aerogenerador es de velocidad fija y esta acoplado directamente a la red eléctrica, siendo la
frecuencia la que determina la velocidad del rotor. Este tipo de generador es uno de los mas usados, ya que se
adapta a diferentes velocidades del viento con una velocidad fija mediante los mecanismos que contiene.

17. Generador de velocidad variable con generador de inducción doblemente alimentado
Este tipo de generador produce un voltaje a una frecuencia casi constante, aún cuando el eje gire a diferentes
velocidades comportándose como una maquina síncrona contra la red eléctrica.
Se puede regular la amplitud, la frecuencia y el ángulo de voltaje aplicado al rotor.
Un convertidor que esta conectado a la red posibilita la regulación independiente de las potencias reactiva y
activa.

18. Curva de potencia de un
aerogenerador
Gráfica o diagrama que representa la
salida de potencia del aerogenerador en
función de la velocidad del viento.
Hay tres importantes velocidades
características de un aerogenerador:
• La velocidad de entrada
• La velocidad de operación nominal
• La velocidad de salida

19. Métodos de control
La regulación de la velocidad del
rotor es necesaria para la obtención
de la máxima potencia que se puede
extraer de la energía del viento sin
que el aerogenerador sufra daños.
Los temas relacionados son: la
sustentación aerodinámica y cambio
del ángulo de paso.

20. Regulación por cambio del ángulo
de paso (pitch controlled)
“El controlador electrónico de la turbina
comprueba varias veces por segundo la
potencia generada. Cuando ésta alcanza un
valor demasiado alto, el controlador envía una
orden al mecanismo de cambio del ángulo de
paso, que inmediatamente hace girar las palas
del rotor ligeramente fuera del viento”.
Fuente: http://opex-
energy.com/eolica/principio_de_funcionamiento
.html
Este tipo de regulación resulta conveniente y
no están difícil de llevar a cabo como el control
por perdida de sustentación aerodinámica.

21. AEROGENERADORES DE REGULACIÓN POR
PÉRDIDA AERODINÁMICA ("stall controlled").
“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 creará turbulencia en la
parte de la pala que no da al viento. Esta pérdida de
sustentación evita que la fuerza ascensional de la pala
actúe sobre el rotor”.
Fuente: http://opex-
energy.com/eolica/principio_de_funcionamiento.html
Este tipo de control requiere un tecnología más avanzada,
lo que también repercute en el precio final del
aerogenerador.

22. Referencias
¿Cómo funciona un aerogenerador o turbina eólica? - erenovable.com. (2018). Retrieved from https://erenovable.com/como-funciona-un-aerogenerador-
o-turbina-eolica/
Aerogeneradores: qué son y cómo funcionan - Twenergy. (2018). Retrieved from https://twenergy.com/a/aerogeneradores-que-son-y-como-funcionan-
375
Calvo, E. (2018). Parques eolicos, operacion y mantenimiento. Retrieved from http://opex-energy.com/eolica/principio_de_funcionamiento.html
Calvo, E. (2018). Parques eolicos, operacion y mantenimiento. Retrieved from http://opex-energy.com/eolica/palas_aerogenerador.html
Calvo, E. (2018). Parques eolicos, operacion y mantenimiento. Retrieved from http://opex-energy.com/eolica/multiplicadoras%20aerogeneradores.html
Máquinas eólicas e hidráulicas Unidad 2. Máquinas eoloeléctricas. (2018). Retrieved from
https://unadmexico.blackboard.com/bbcswebdav/institution/DCSBA/Bloque%202/ER/05/EMEH/U2/Unidad2.Maquinaseoloelectricas.pdf
Munguía, I. (2018). ¿Cuánta potencia desarrolla un aerogenerador? (y II). Retrieved from https://www.xatakaciencia.com/energia/cuanta-potencia-
desarrolla-un-aerogenerador-y-ii
Partes del aerogenerador. (2018). Retrieved from https://www.partesdel.com/aerogenerador.html
Torres de aerogeneradores. (2018). Retrieved from http://xn--drmstrre-64ad.dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/es/tour/wtrb/tower.htm
Torres, A. (2018). Generadores electricos. Retrieved from https://www.slideshare.net/angelestorres10/generadores-electricos-58779264
Yepes Piqueras, V. (2018). » Cimentaciones prefabricadas en aerogeneradores Procedimientos de #construcción. Retrieved from
http://procedimientosconstruccion.blogs.upv.es/2017/10/13/cimentaciones-prefabricadas-en-aerogeneradores/