Este documento describe los principios básicos de la energía eólica. Explica que la energía eólica se obtiene convirtiendo la energía cinética del viento en energía mecánica a través de una turbina de viento conectada a un generador eléctrico. Luego discute los diferentes tipos de turbinas eólicas, como las de eje horizontal y vertical, y los factores que deben considerarse en el diseño de turbinas eólicas como las cargas, la regulación de velocidad y los mecanismos de

1. Energía Eólica
Luis Rodríguez
ISE
Plantas de Producción Renovables

2. Energía Eólica
• Este tipo de energía renovable se obtiene
convirtiendo la energía cinética del viento a
energía mecánica por medio de una turbina
de viento la cual está conectado a un
generador eléctrico por medio de un eje
convirtiendo la energía mecánica en energía
eléctrica.

3. Tipos de Turbinas Eólica
• Turbina de eje Horizontal (dirección del viento, como su
velocidad, se mantengan constantes con respecto a las palas.)
• Turbina de eje Vertical (dirección y velocidad continuamente
variables, por lo que en estas máquinas, el flujo aerodinámico resulta ser
muy complicado.)
Eje Horizontal Eje Vertical tipo Giromill

4. Turbinas de Eje Vertical
• Se pueden mencionar las siguientes:
Darrieux Giromill

5. Turbinas de Eje horizontal

6. • a) La forma de la estructura del mismo respecto a sus líneas medianas
• o cuerdas a distintas distancias del eje de giro
• b) De su espesor con relación a la longitud característica de la
• cuerda
• c) De la simetría o no de las palas, etc.
La forma de la pala es función de la potencia deseada, al igual que su velocidad de
rotación, eligiéndose perfiles que no creen grandes tensiones en los extremos de las
palas por efecto de la fuerza centrífuga, de forma que el número de revoluciones por
minuto máximo nmáx no supere la relación (n máx D = 2000) siendo D el diámetro de
la hélice en metros. Para aerogeneradores destinados a la obtención de energía
eléctrica, el número de palas puede ser de 2 ó 3, por cuanto la potencia generada no
depende más que de la superficie A barrenada por la hélice, y no del número de palas.
Pueden ser de Corriente continua o directa.
• La potencia nominal, en primera aproximación, viene dada por la expresión: N =
0,20 D2v3, en la que N viene dada en W, D en metros y R v en m/seg.

7. Diagrama para la Determinación de la Potencia
en aerogeneradores rápidos, de hasta 1MW

8. Aero turbinas lentas (TSR pequeño gran
número de palas). Se utilizan en su
mayoría para el bombeo de agua.
Aero turbinas rápidas (TSR alto, menor
número de palas).
El funcionamiento es diferente de este
tipo de máquinas, las lentas fuerza de
arrastre es la más importante que de
sustentación mientras en una máquina
rápida es al contrario.

9. Cargas que actúan sobre el rotor
• Puede ser estáticas (fuerza centrifuga) y
dinámicas (giro de la pala, variación del viento
con la altura, efecto de estela sobre la torre,
turbulencias).
• La gravedad actúa como una carga periódica que
se comporta como una fuerza oscilante en el
plano del rotor, apareciendo una desalineación
por cuanto el rotor nunca funciona
perpendicularmente a la acción del viento, sino
que tiene oscilaciones que generan cargas
dinámicas.

10. Factores a tomar en cuenta
• Casos Operativos (régimen estacionario)
esfuerzos que actúan en la estructura y los límites
de fatiga de esta.
• Los transitorios: se incluyen en los casos
anteriores como esfuerzos dinámicos con
velocidades próximas a la nominal.
• Casos extremos: el huracán y el rotor en bandera
al igual que la velocidad del viento se duplica sin
cambio de paso.
• Vibraciones

11. Regulación de velocidad de giro
• Un dispositivo fundamental en un aerogenerador
eólico es el que permite la regulación y control del
número de revoluciones.
• Si la velocidad es muy grande aumenta la potencia
pero puede ser también un problema por las
vibraciones las cuales pueden ocasionar daños en el
rotor de la turbina es por esto que se desea tener una
regulación de velocidad de giro al igual que pueda
producir una potencia nominal, esta velocidad cuando
el rotor inicia la parada se le conoce como velocidad de
desconexión.

14. Mecanismos de Orientación
• La orientación de forma que el viento
incidiese perpendicularmente al disco barrido
por el rotor, con el fin de obtener la máxima
potencia a base de hacer incidir la mayor
cantidad posible de masa de aire en
movimiento y así obtener la mayor cantidad
posible de energía cinética; con este fin, para
pequeños aerogeneradores

15. Tipos de Orientación
Otro procedimiento de
orientación se pueden mencionar
los rotores auxiliares, también
puede auto-orientarse colocando
el rotor sotavento de la torre. O
bien por medio de un
servomecanismo.