76096919 fundamentos aerodinamicos de aerogeneradores
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SEMINARIO DE INVESTIGACION EN ENERGIA EOLICA
SESION 7JEAN CARLOS SANDOVAL
FUNDAMENTOS AERODINAMICOS DE AEROGENERADORES
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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INTRODUCCION
•Estudio de las fuerzas y efectos que causa el flujo de aire sobre la turbina eólica buscando el mejor aprovechamiento.
•Diseño de perfiles
• Disminución de la resistencia aerodinámica y aumento de la eficiencia aerodinámica.
¿ AERODINÁMICA ?
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO
1. Disminución de velocidad y aumento de presión .
2. Caída de la presión por debajo de la presión atmosférica
3. La presión vuelve a subir a la presión atmosférica, causando más desaceleración del viento.
Entre puntos alejados aguas arriba y aguas abajo no hay cambio en la presión pero existe una reducción considerable de energía cinética
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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VELOCIDADAD RELATIVA DEL VIENTO
U pala V real viento
C = velocidad aparente o relativa del viento( velocidad del viento vista desde la punta de pala)
V = velocidad del viento real
U = Velocidad de punta de pala
U
V
Vectorialmente : C = V + (-U)
- U
U
V
C
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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ANGULOS DE CUERDA
α= Angulo que forma la cuerda del perfil con la velocidad aparente del viento, conocido como ángulo de incidencia o ataque
β= Angulo que forma la cuerda del perfil con el plano de rotación, conocido como el ángulo de inclinación o de paso
Θ= Angulo que forma el plano de rotación con la dirección aparente del viento que pasa por el borde de ataque, se conoce como ángulo aparente del viento.
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE
• Una fuerza aerodinámica es generada cuando una corriente de aire fluye sobre y por debajo de un perfil. •Fuerza aerodinámica es la resultante de dos fuerzas , la sustentación y la de arrastre
-U
Va
C
Fuerza Sustentación
Fuerza de Arrastre
Fuerza de sustentación es la resultante de las fuerzas que actúan normal al flujo de entrada
Fuerza de arrastre es la resultante de las fuerzas que actúan paralelas al flujo de entrada
Longitud de cuerda
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FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE
CV
- USi se proyecta la fuerza aerodinámica sobre el plano de rotación se obtiene dos fuerzas :
1. Fuerza par , fuerza paralela a U y es la responsable del giro de la pala
2. Fuerza axial , perpendicular a la fuerza par y solo causa empuje axial, pandeo en las palas del rotor y la torre.
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO
VARIABLE DESCRIPCION UNIDAD
Ec Energía cinética [Julios]
m Masa del aire [kg]
V Volumen de aire [m3]
n Velocidad del viento [m/s]
r Densidad dl viento [Kg/m3]
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ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 16
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ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO17
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTORLa potencia representa un comportamiento cuadrático respecto al diámetro
del aerogenerador si se considera la velocidad del viento constante
Diámetro [m]Potencia [kw]
V = 12 m/s V =10 m/s V = 8 m/s V = 6 m/s0 0 0 0 05 21 12 6 3
10 83 48 25 1015 187 108 55 2320 333 192 99 4225 520 301 154 6530 748 433 222 9435 1018 589 302 12740 1330 770 394 16645 1683 974 499 21050 2078 1203 616 26055 2515 1455 745 31460 2993 1732 887 37465 3512 2032 1041 439
La densidad estándar para cálculos eólicos se toma a presión atmosférica y 15°C
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20 30 40 50 60 70 80 900
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
V = 12 m/s V =10 m/s V = 8 m/s V = 6 m/sDiametro [m]
Pote
ncia
[Kw
]Potencia disponible según Diámetro del rotor y Velocidad del viento 20
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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CURVA DE POTENCIA DE UN AEROGENRADOR
• Es un gráfico que indica cuál será la potencia eléctrica disponible en el aerogenerador a diferentes velocidades del viento.
• Las curvas de potencia se obtienen a partir de medidas realizadas en campo, con un anemómetro y la medición directa de la potencia eléctrica disponible directamente del aerogenerador 0 5 10 15 20 25 30
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
Velocidad [m/s]
Pote
ncia
[Kw
]
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CURVAS DE POTENCIA PARA DOS SISTEMAS DE CONTROL
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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LIMITE DE BETZ
Representa la máxima cantidad de energía del viento que se puede transformar en energía mecánica rotacional
Formulada por el físico alemán Albert Betz en 1919.
Velocidades antes y después del aerogenerador
V1 > V2
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DEMOSTRACION DELA ECUACIONLIMITE DE BETZ
La potencia captada por el aerogenerador se define como la diferencia instantánea de la energía cinética del viento antes y después de pasar por el obstáculo en un tiempo t
=
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DEMOSTRACION DE LA ECUACION DEL LIMITE DE BETZ
La potencia del viento ya estimada antes =
Si definimos la relación entre potencia captada y potencia del viento tendríamos, después de algo de algebra de llega a:
=
La potencia extraída por el aerogenerador habitualmente se expresa como una fracción de la potencia del viento aguas arriba.
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DEMOSTRACION DE LA ECUACION DEL LIMITE DE BETZ
GRAFICA DE LA FUNCION =
La curva define un máximo para V2/V1 = 1/3
Reemplazando en la función
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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CARACTERISTICAS DE LA ECUACION DE BETZ
• Representa la máxima cantidad de energía del viento que se puede transformar en energía mecánica rotacional.
• Es un límite teórico ideal ya que no considera los siguientes factores reales de operación como la resistencia aerodinámica de las palas, compresibilidad del fluido e interferencia de las palas.
• Entrega un resultado de suma importancia para el desarrollo de todo tipo de maquinas eólicas
• Es imposible alcanzar este valor en la practica. Actualmente los valores que se llegan a obtener están entre 0,4 y 0,5.
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA
U = w *r
V viento
• Es una relación de velocidad tangencial, este término sustituye a las rpm de la turbina eólica
• Sirve para comparar el funcionamiento de maquinas eólicas diferentes
• El TSR indica que la periferia de la pala circula a una velocidad TSR veces mayor que la velocidad del viento.
r = radio del rotor [m]w = velocidad angular rotor [rad/s]
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TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA
• TURBINA BIPALA 8,5<TSR<9
• TURBINA TRIPALA 7<TSR<8,5
• Las limitaciones de la TSR para evitar aumento en la resistencia y exagerado ruido aerodinámico :
U < (1/3) V sonido
Turbinas de alta velocidad
Limite de Betz 59%
Multipala
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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COEFICIENTE DE POTENCIA
Cp = f (l,β) l = Velocidad especifica
β = Es el ángulo de paso
En turbinas donde el sistema de regulación no sea por pitch control , el coeficiente de potencia solo dependerá de la TSR Cp = f ( )l
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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CP PARA TURBINAS CON ÁNGULO DE PASO VARIABLE
Ecuación de Sigfried Heier para un perfil de pala particular
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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TORQUE AERODINAMICO
Se puede estimar dividiendo la potencia del rotor por la velocidad angular del eje de la turbina;
Donde :
Coeficiente de torque
Reemplazando en la ecuación de torque obtenemos
Donde ,
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA
CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD
Sirven para evaluar las condiciones eólicas de un terreno
Longitud de rugosidad es en realidad la distancia sobre el nivel del suelo a la que teóricamente la velocidad del viento debería ser nula
CLASE 0
CLASE 1
CLASE 2
CLASE 3
CLASE 4
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CONTENIDO1. INTRODUCCION 1.1 AERODINAMICA 1.2 CAPTACION DE LA ENERGIA DEL VIENTO 1.3 VELOCIDAD RELATIVA DEL VIENTO 1.4 ANGULOS DE UN PERFIL AERODINAMICO 1.5 FUERZAS CREADAS POR EL FLUJO DE AIRE2. POTENCIA DEL VIENTO 2.1 ENERGIA CONTENIDA EN EL VIENTO 2.2 POTENCIA DEL VIENTO CONTRA DIAMETRO DEL ROTOR3. CURVA CARACTERISTICA DE UN AEROGENERADOR 3.1 CURVA DE POTENCIA4. LIMITE DE BETZ 4.1 DEMOSTRACION DE LA ECUACION 4.2 CARACTERISTICAS5. TSR O VELOCIDAD ESPECIFICA 5.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS6. COEFICIENTE DE POTENCIA 6.1 DEFINICION Y CARACTERISTICAS 6.1 COEFICINTE DE POTENCIA PARA AEROGENRADORES DE ANGULO DE PASO VARIABLE7. TORQUE AERODINAMICO 7.1 DEFINICION 8. VARIACION DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO CON LA ALTURA 8.1 CLASE Y LONGITUD DE RUGOSIDAD 8.2 FORMULA DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO
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FORMULA DEL PERFIL DE VELOCIAD
DONDE : • V = velocidad del viento a una altura z sobre
el nivel del suelo• Vref = velocidad de referencia, es decir, una
velocidad de viento ya conocida a una altura• Z= altura sobre el nivel del suelo para la
velocidad deseada• Z0 = longitud de rugosidad en la dirección de
viento actual. • Zref = altura de referencia, es decir, la altura a
la que conocemos la velocidad de viento exacta
Clase rugosidad Longitud rugosidad [m]
0 0,0002
1 0,03
2 0,1
3 0,4
4 0,8
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¡GRACIAS!
¿ ?
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CUERDA DE PERFIL
La cuerda del perfil es la línea que va desde el borde de ataque hasta el borde de salida
Cuerda