2. DEFINICIÓN
Las centrales eólicas aprovechan la energía cinética del viento para hacer mover las
palas de un rotor situado en lo alto de una torre, el aerogenerador.
3. SITUACIÓN
Hay muchos factores que pueden determinar la ubicación óptima de los parques
eólicos, pero el éxito de estos proyectos depende de la ubicación de la turbina.
La realización de un estudio detallado de la situación del parque puede ayudar a
optimizar la colocación de la turbina y a resolver otros desafíos de diseño.
También hay una serie de
requisitos para la situación de
las centrales:
• Respetar la avifauna del
entorno
• Lejanía de más de 1km con
núcleos urbanos para evitar la
contaminación acústica
• No deben estar instaladas en
suelo urbanizable
4. FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL EÓLICA
Sobre una torre se coloca la
góndola, que aloja en su interior el
generador, el cual está conectado a
las palas.
La energía eléctrica producida por el
giro del generador es transportada a
un centro de control desde donde es
enviada a la red general mediante
líneas de transporte de alta tensión.
Las centrales deben disponer de una
fuente auxiliar para tener garantizado
el suministro de energía eléctrica.
Debido a la altura del generador y al
rozamiento que el aire produce sobre
éste, es conveniente que el equipo
tenga una toma a tierra, para evitar la
electricidad estática.
Para el control de la velocidad del
generador existen tecnologías que
permiten regular las revoluciones de las
palas, independientemente de la
velocidad del viento.
6. SEGÚN EL EJE DEL ROTOR
1.1 EJE VERTICAL
Su eje de rotación se encuentra en posición perpendicular al suelo. No necesitan
mecanismo de orientación y el generador eléctrico puede ir al suelo. Su producción
energética es escasa y se han de motorizar para facilitar su puesta en marcha.
Son más económicos que los de eje horizontal, al ahorrarse gran parte de la
infraestructura.
Hay distintos tipos:
ROTOR SAVONIUS ROTOR GIROMILL ROTOR DARRIEUS ROTOR WINDSIDE
7. SEGÚN EL EJE DEL ROTOR
1.2 EJE HORIZONTAL
Son los más utilizados y permiten cubrir
desde aplicaciones aisladas de pequeña
potencia hasta instalaciones en grandes
parques eólicos.
Son, básicamente, máquinas rotacionales
cuyo movimiento es producido por la energía
cinética del viento, cuando éste actúa sobre
el rotor. El movimiento rotacional producido
es multiplicado y transmitido, hasta un
generador que produce la energía eléctrica.
Todos estos componentes se instalan sobre
la góndola, situada sobre de una torre de
apoyo.
Su eje de rotación se encuentra en
paralelo al suelo. Son más costosos
que los de eje vertical y además sus
aspas no soportan grandes
velocidades. Como ventaja tienen
que son muy eficaces.
8. SEGÚN EL NÚMERO DE PALAS
2.1 TRIPALA
Es el más empleado en la actualidad, consta de 3 palas
colocadas formando 120º entre sí.
Un mayor número de palas aumenta el peso y coste del
aerogenerador, por lo que no se emplean diseños de
mayor número de palas para fines generadores de
energía de forma comercial, aunque sí para fines
mecánicos como bombeo de agua.
2.2 BIPALA
Ahorra el peso y coste de una de las palas respecto a
los aerogeneradores tripala. Necesita mayores
velocidades de giro para producir la misma energía
que aquellos. Precisa de un diseño muy complejo, con
un rotor basculante y amortiguadores que eviten el
choque de las palas contra la torre.
9. SEGÚN EL NÚMERO DE PALAS
2.3 MONOPALA
Permite una mayor velocidad de rotación
y una reducción de masas y costes de
material, por ejemplo, en las palas, en la
caja multiplicadora y en el
aerogenerador.
Necesita un equilibrado muy preciso con
un contrapeso de compensación. Existe
un riesgo de desequilibrio aerodinámico.
Aumenta la generación de ruidos.
10. SEGÚN SU ORIENTACIÓN RESPECTO
AL VIENTO
3.1 A BARLOVENTO O A PROA
Son los más comunes, su principal característica es
la de situar el rotor de cara al viento, evitando de
esta manera que el cuerpo de la torre se
interponga entre el propio rotor y la dirección del
viento.
3.2 A SOTAVENTO O A POPA
Este tipo de orientación se da en los
aerogeneradores de eje vertical. Su principal
ventaja es que no necesita mecanismo de
orientación de la góndola. Presentan como
desventaja su escasa eficacia.
11. SEGÚN LA POTENCIA SUMINISTRADA
4.1 EQUIPOS DE ALTA POTENCIA
Son utilizados para producir energía de forma comercial. Aparecen conectados a
red y en grupos conformando centrales eoloeléctricas, ya sea en tierra como en
entorno marino (offshore). Su producción llega hasta el orden del GW. El diseño
elegido mayoritariamente para estos equipos son los aerogeneradores de eje
horizontal tripalas, orientados a barlovento y con torre tubular.
4.2 EQUIPOS DE MEDIA POTENCIA
Se encuentran en el rango de producción de energía de 150 KW. Son utilizados de
forma similar a los equipos de baja potencia pero para mayores requerimientos
energéticos. No suelen estar conectados a baterías de almacenamiento, por lo que se
utilizan conectados a red o junto con sistemas de respaldo.
12. SEGÚN LA POTENCIA SUMINISTRADA
4.3 EQUIPOS DE BAJA POTENCIA
Son los asociados a utilización mecánica como bombeo del agua. Proporcionan
potencias alrededor de 50 KW, aunque pueden utilizarse varios equipos adyacentes
para aumentar la potencia total suministrada. Hoy en día siguen utilizándose como
fuente de energía para sistemas mecánicos o como suministro de energía en equipos
aislados.
También se utilizan para el suministro de energía en zonas rurales o edificios, ya sea
conectándose a la red o con baterías para almacenar la energía producida y garantizar
la continuidad de la cobertura energética.
13. SEGÚN EL TIPO DE TORRE
5.1 TORRES DE CELOSÍA
Construidas con perfiles de acero unidos
mediante tornillería, son baratas y fáciles
de construir pero necesitan revisiones
periódicas de la correcta sujeción de los
segmentos de acero. Requieren un
emplazamiento extra para la instalación
de los equipos de suelo. El acceso a la
góndola se realiza por escalerillas
exteriores de baja protección. No se
utilizan en zonas septentrionales o en
aerogeneradores de gran potencia.
14. SEGÚN EL TIPO DE TORRE
5.2 TORRES TUBULARES
Grandes tubos de acero de forma tubular
o cónica que ofrecen en su interior
espacio para los equipos de suelo y para
el acceso a resguardo hacia la góndola.
Necesitan de una instalación más
laboriosa y cara, pero ofrecen una mayor
resistencia y menos mantenimiento
necesario que las torres de celosía. Son
las más empleadas en equipos de
generación de energía.
15. PARTES DE UN AEROGENERADOR
1.1 LA GÓNDOLA
Contiene los componentes clave del aerogenerador. El
personal de servicio puede acceder a ella desde la torre
de la turbina.
1.2 LAS PALAS DEL ROTOR
Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje.
Su diseño es muy parecido al del ala de un avión.
1.3 EL BUJE
El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del
aerogenerador.
Buje
16. PARTES DE UN AEROGENERADOR
1.4 EL EJE DE BAJA VELOCIDAD
Conecta el buje al multiplicador. En un
aerogenerador moderno el rotor gira a
unas 19-30 r.p.m. Contiene conductos del
sistema hidráulico para permitir el
funcionamiento de los frenos
aerodinámicos.
1.5 EL MULTIPLICADOR
Permite que el eje de alta velocidad
gire 50 veces más rápido que el eje de
baja velocidad.
1.6 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 que se utiliza en
caso de fallo del freno aerodinámico Eje de baja velocidad
Eje de alta velocidadMultiplicador
17. PARTES DE UN AEROGENERADOR
1.7 EL GENERADOR ELÉCTRICO
Suele ser un generador asíncrono o
de inducción. En los
aerogeneradores modernos, la
potencia máxima suele estar entre
500 y 1.500 KW.
1.8 EL CONTROLADOR ELECTRÓNICO
Monitoriza las condiciones del
aerogenerador y controla el mecanismo
de orientación. En caso de cualquier
disfunción, para automáticamente el
aerogenerador y llama al ordenador del
operario encargado de la turbina.
1.9 LA UNIDAD DE REFRIGERACIÓN
Contiene un ventilador utilizado para enfriar
el generador eléctrico, además de una
unidad refrigerante por aceite empleada
para enfriar el aceite del multiplicador.
Controlador electrónico
Generador eléctrico
Unidad de refrigeración
18. PARTES DE UN AEROGENERADOR
1.10 LA TORRE
Soporta la góndola y el rotor y en
una turbina moderna puede
medir entre 40 y 60 metros. Las
tubulares son más seguras para
el personal de mantenimiento ya
que usan una escalera interior
para acceder a la turbina.
Mecanismo de orientaciónTorre
Anemómetro y
veleta
1.12 EL ANEMÓMETRO Y LA VELETA
Las señales electrónicas del anemómetro son
utilizadas para conectar el aerogenerador cuando
el viento alcanza 5 m/s y pararlo cuando excede
de 25m/s
Las señales de la veleta son utilizadas por el
controlador electrónico para girar el
aerogenerador en contra del viento.
1.11 EL MECANISMO DE
ORIENTACIÓN
Está activado por el controlador
electrónico, que vigila la
dirección del viento utilizando la
veleta. La turbina sólo se
orientará unos pocos grados
cada vez, cuando el viento
cambia de dirección.
