pfc raquel galvez roman 2005

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID

ESCUELA POLITCNICA SUPERIOR

DEPARTAMENTO DE MECNICA DE MEDIOS CONTINUOS Y

TEORA DE ESTRUCTURAS

DISEO Y CLCULO PRELIMINAR

DE LA TORRE DE UN

AEROGENERADOR

PROYECTO FIN DE CARRERA

INGENIERA TCNICA INDUSTRIAL: MECNICA

Autor: RAQUEL GLVEZ ROMN

Tutor: ENRIQUE BARBERO POZUELO

JULIO, 2005

AGRADECIMIENTOS

Quiero dedicar este proyecto

a mis padres, por su esfuerzo constante por guiarme en mi camino y su apoyo

incondicional a lo largo de estos 24 aos.

a mis hermanos, Javi y Sergio, por aguantarme y aceptarme a pesar de mis defectos

y por ser los mejores hermanos que poda tener.

a mis amigos, por ensearme con su ejemplo diario el significado y el valor de la

amistad; y en especial a Almu, Eva y Ana por haber compartido conmigo tantos momentos

buenos y por haber superado juntas los malos.

. a mi tutor, Enrique Barbero, por darme la oportunidad de realizar este proyecto y

por la gran paciencia y dedicacin que ha demostrado.

a todas aquellas personas, compaeros de clase o trabajo, que en algn momento

han formado parte de mi vida y me ensearon importantes lecciones, colaborando as a

convertirme en la persona que soy hoy.

especialmente quiero dedicrselo a Alfonso, por apoyarme constantemente desde el

primer da, alentndome en los momentos difciles, por dedicarme tanta paciencia y cario,

y por su gran corazn.

GRACIAS.

1

NDICE

1. INTRODUCCIN 4

1.1 Motivacin. 4

1.2 Objetivos................ 5

1.3 Descripcin del proyecto 6

2. ANTECEDENTES 8

2.1 Energas renovables...................8

2.1.1 Introduccin 8

2.1.2 Energa solar 9

2.1.3 Energa hidrulica 11

2.1.5 Energa del mar. 12

2.1.4 Biomasa.. 14

2.1.6 Energa elica 14

2.2 Energa elica... 16

2.2.1 Introduccin.............. 16

2.2.2 Funcionamiento de un aerogenerador. 19

2.2.3 Tamao de los aerogeneradores... 22

2.2.4 Seguridad en aerogeneradores.. 23

2.2.5 Parques elicos............. 24

a) Seleccin del emplazamiento de un aerogenerador...24

b) Potencial elico. 25

c) Distribucin de los aerogeneradores. 25

d) Produccin de electricidad.. 26

2.2.6 Ventajas de la energa elica. 27

2.2.7 Desventajas de la energa elica.. 29

2

2.3 Tipologas de los aerogeneradores..34

2.3.1 Introduccin...34

2.3.2 Breve historia del aprovechamiento elico... 34

2.3.3 Tipos de turbinas elicas.. 42

a) Aerogeneradores de eje vertical. 42

b) Aerogeneradores de eje horizontal.... 45

2.3.4 La torre y sus tipologas. 51

a) Configuraciones de torre .... 51

b) Accesibilidad...............55

c) Diseo estructural.. 57

d) Cimentacin 58

3. DEFINICIN DEL PROBLEMA. 60

3.1 Introduccin. 60

3.2 Seleccin del emplazamiento.. 60

3.3 Materiales. 64

3.4 Geometra y Tipologa...65

3.5 Potencia y Altura 66

3.6 Estado de cargas 67

4. MODELIZACIN ANALTICA SIMPLIFICADA.. 73

4.1 Introduccin 73

4.2 Modelo empleado.. 74

a) Momento flector.. 75

b) Tensin mxima 76

c) Desplazamiento horizontal. 77

d) Desplazamiento vertical.. 77

e) Pandeo. 78

f) Frecuencia natural de la torre 84

3

g) Peso de la torre. 86

4.3 Resultados Caso I.. 87

a) Torre 1.. 87

b) Torre 2 102

4.4 Resultados Caso II115

c) Torre 3. 116

d) Torre 4 127

4.5 Resumen de resultados... 138

5. MODELIZACIN NUMRICA. 139

5.1 Introduccin.. 139

5.2 Modelizacin de la estructura... 140

5.2.1 Mtodo de elementos finitos (M.E.F.)..... 140

5.2.2 Malla utilizada... 143

5.2.3 Propiedades del material.......144

5.2.4 Cargas y condiciones de contorno. 144

5.3 Resultados preliminares.147

5.4 Resultados Torre 1.... 149

5.5 Resultados Torre 2157

5.6 Resultados Torre 3164

5.7 Resultados Torre 4.. 171

5.8 Resumen de resultados.. 178

6. RESUMEN DEL PROYECTO. 179

7. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS183

7.1 Conclusiones.................. 183

7.2 Trabajos futuros 184

8. BIBLIOGRAFA . 185

CAPTULO 1: INTRODUCCIN

DISEO Y CLCULO PRELIMINAR DE LA TORRE DE UN AEROGENERADOR

RAQUEL GLVEZ ROMN

4

1. INTRODUCCIN

1.1 Motivacin

Las energas renovables suponen una ventaja principal para el sector industrial

energtico, y es que ofrecen una alternativa a la produccin convencional de energa,

una energa limpia e inagotable en crecimiento. Es interesante desarrollar este propsito

porque no slo solventa en gran medida las consecuencias negativas medioambientales,

sino que tambin resuelve la problemtica del aumento del consumo energtico.

La energa elica es la ms importante de entre todas las renovables, puesto que es

la que ms tiempo lleva en desarrollo y presenta un mayor crecimiento. La tecnologa

para el aprovechamiento de la energa del viento ha tenido un extraordinario avance en

los ltimos veinte aos. Hoy, un importante y creciente nmero de turbinas elicas del

orden del megavatio estn en construccin o funcionamiento en varios pases de Europa

y Norteamrica. Los datos y la experiencia aportados por stas confirman la rentabilidad

y fiabilidad de este tipo de aprovechamiento energtico. La energa elica une a sus

caractersticas de renovable y no contaminante, la importancia de ser a nivel planetario

de una magnitud considerable. En suma se trata de un interesante recurso para la

Humanidad. Por esta razn resulta muy atractivo el estudio a fondo de un

aerogenerador; de modo que calculando los esfuerzos que sufre la torre se puedan

obtener unas dimensiones de la misma tales que soporte dichos esfuerzos. Por este

motivo se ha elegido el diseo de la torre de un aerogenerador como objeto de este PFC.

En este proyecto se pretende emplear esta filosofa en el diseo de la torre de un

aerogenerador. El aerogenerador es el sistema ideado para la produccin de energa a

partir del uso de la energa del viento. El aprovechamiento elico lleva en uso desde

hace varios cientos de aos, desde las aplicaciones en navegacin hasta los distintos

tipos de molinos utilizados para moler grano, los cuales tienen principios similares de

funcionamiento a los aerogeneradores. Gracias a este desarrollo a lo largo de los aos,



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las tcnicas de hoy en da permiten un mximo aprovechamiento de la energa elica en

los aerogeneradores.

El aerogenerador se compone de tres partes: Torre, rotor y labes. Las tres partes

son elementales en el conjunto pero han de estudiarse por separado; este PFC se centra

en el anlisis y diseo de la torre.

La torre de un aerogenerador, que oscila generalmente entre 40 y 100 metros de

altura, es de vital importancia puesto que es el soporte del sistema. Esto significa que

tiene que ser capaz de sostener toda la estructura, aguantando las cargas del viento y los

esfuerzos que se producen en la torre a consecuencia de ste y del peso de la gndola.

Esto requiere un profundo estudio en el que intervienen elecciones de altura, dimetro,

espesor, potencia del aerogenerador, materiales. Todas estas variables influyen de una

manera directa en los clculos realizados para obtener unos resultados satisfactorios en

los distintos tipos de torres que se han estudiado.

Aparte de las condiciones de clculo es interesante sealar que la torre tiene que

cumplir unos requisitos muy importantes:

- Ha de ser lo ms ligera posible.

- Debe ser de fcil construccin, manejo e instalacin.

El transporte de la torre desde la fbrica hasta la zona dnde se efecte su

instalacin se realizar por carretera, utilizando un vehculo grande; es evidente que un

menor peso facilitar este transporte y la manipulacin de la misma. Muy

probablemente la zona de montaje sea montaosa o al menos una zona ligeramente

accidentada, as que si existen dificultades en su montaje debido a su altura esto lo

complica an ms. Adems, no slo ha de instalarse la torre, sino que tambin hay que

montar el rotor con los labes en la parte superior de la misma. Por ltimo, a pesar de

los diferentes materiales y diferentes caractersticas de los mismos, menor peso

supondr el menor uso de material posible, cualquiera que sea, por ello tambin implica

menor coste. Por todas estas razones, tanto el peso de la torre como la fabricacin

orientada a un fcil manejo han de optimizarse.

1.2 Objetivos

El objetivo general de este proyecto fin de carrera es el diseo de la torre de un

aerogenerador, analizando diversos aspectos que contribuyen a dicho diseo, buscando

una solucin constructiva en la que la simplicidad y la ligereza sean factores

prevalecientes. Para cumplir este objetivo se plantean los siguientes anlisis:

- Mediante la consulta de un mapa elico, seleccionar un emplazamiento adecuado para la instalacin del aerogenerador y, principalmente, para emplear

los datos de viento especficos en el clculo y diseo de ste.



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- Elegir el material ms adecuado, as como la geometra y la tipologa de la torre, para la construccin y diseo del aerogenerador, buscando la rigidez y la

ligereza al mismo tiempo.

- Establecer los tamaos y potencias de los aerogeneradores, de manera que sean eficaces y representativos de los aerogeneradores actuales.

- Definir los estados de carga a los que est sometida el aerogenerador para poder realizar una modelizacin lo ms real posible de la torre.

- Realizar un prediseo de la estructura del aerogenerador para el material seleccionado y considerando los estados de carga definidos como ms crticos.

- Comprobar mediante un programa de MEF que las torres finales efectivamente soportan los esfuerzos a los que estn sometidas

Para llevar a cabo este proyecto se han seleccionado dos estructuras diferentes de

torre: cilndrica y troncocnica. Con el fin de dar generalidad al estudio y abarcar un

rango ms amplio de opciones se han seleccionado dos alturas para cada tipo de torre,

representativas de aerogeneradores de 500 y 1800 kw. Por tanto, finalmente se disean

4 torres diferentes de aerogenerador que comprenden dos torres con distintas geometras

(cilndrica y troncocnica) que se combinan con dos alturas de torres.

Para cada una de estas torres se realiza el estudio de los esfuerzos que se producen

obteniendo al final de este estudio, adems de las dimensiones definitivas de las torres,

la diferencia de pesos entre ellas, y por tanto la eficacia de las distintas geometras.

1.3 Descripcin del proyecto

La documentacin y los clculos realizados en este proyecto, as como los

resultados y las conclusiones obtenidas se desarrollan a lo largo de 6 captulos. A

continuacin se detalla la informacin contenida en cada uno de ellos.

El Captulo 1 corresponde a esta misma INTRODUCCIN.

El Captulo 2 ANTECEDENTES, ofrece una visin general de las energas

renovables y sita al lector en el contexto de la energa elica en concreto, como energa

ms importante. Por supuesto, se profundiza en los aerogeneradores y sus tipologas

para procurar una visin concisa y completa antes de comenzar los clculos.

En el Captulo 3 DEFINICIN DEL PROBLEMA, se pasa a dar forma al problema

del PFC, es decir, a determinar los diferentes aspectos que van a caracterizar el

aerogenerador en cuestin, entre ellos, la potencia, la altura, geometra, materiales y los

estados de carga a los que est sometido.



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Ya una vez definido el problema en concreto, en el Captulo 4 se realiza una

MODELIZACIN ANALTICA SIMPLIFICADA. En ella se calculan los esfuerzos

que sufre la estructura, y se determina qu torres son vlidas por cumplir todas las

condiciones, siendo lo ms ligeras posible.

Seguidamente en el Captulo 5 se realiza una MODELIZACIN NUMRICA de

las torres obtenidas en el apartado anterior. Aqu se comprueba si estos resultados son

los vlidos y definitivos. Para ello se emplea el programa de elementos finitos

CosmosM.

Por ltimo se encuentra el Captulo 6 CONCLUSIONES Y TRABAJOS

FUTUROS dnde se recogen las conclusiones a las que se ha llegado tras el estudio

realizado y se presentan otras actividades que pueden realizarse para completar o hacer

ms preciso este proyecto.

CAPTULO 2: ANTECEDENTES


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2. ANTECEDENTES

2.1 ENERGAS RENOVABLES

2.1.1 Introduccin

La sociedad europea en general y la espaola en particular se encuentran

sometidas a una serie de profundos cambios que afectan a todos los niveles de la vida

econmica y social. El espectacular desarrollo tecnolgico experimentado, la

globalizacin, la aceleracin de la innovacin, etc., estn generando una serie de

cambios que influyen en las tendencias y hbitos de la poblacin.

Dentro de esta situacin de cambio cabe destacar un aspecto que podemos

denominar como despertar ambiental y que podemos entender como un proceso mediante el cual la poblacin comienza a tener conciencia que se ha generado una serie

de problemas graves en relacin con el medio ambiente natural debido a las nuevas

condiciones de vida.

Surge de esta manera una preocupacin por la naturaleza, asumiendo como un error

que la sociedad se vea separada de la misma, y la considere como una mera fuente de

recursos, circunstancia que se ve unida a una preocupacin por aspectos tales como la

calidad de vida o el deterioro del medio ambiente. Aparece con fuerza la idea de que el

hombre, en su contacto con la naturaleza, debe actuar como dueo y custodio,

inteligente y noble, y no como explotador y destructor sin ningn reparo.

En este contexto comienza a hablarse de desarrollo sostenible, como aquel conjunto

de actuaciones inspiradas en la intencin de sintonizar la faceta mercantil, buscando el

sistema que permita una produccin que preserve la naturaleza, ordenando los territorios

y permitiendo un desarrollo integrado.

Esta corriente de cambios y nuevas necesidades afecta a todos los sectores y niveles

de la sociedad, pero de modo muy significativo, al captulo energtico. Resulta

necesario involucrar y responsabilizar a los ciudadanos en la gestin de la energa,

puesto que estudios de la Unin Europea han puesto de manifiesto que no se podr



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llegar a una reduccin de las emisiones de CO2 actuando nicamente sobre la

produccin de energa, por lo que resulta fundamental orientar las polticas de ahorro

energtico y conservacin del medio ambiente a la sensibilizacin de la demanda.

En este contexto cada vez cobran mayor fuerza e importancia las energas

renovables o energas limpias, que aportan contribuciones beneficiosas a la doble

problemtica del aumento del consumo y de la proteccin del medio ambiente, por lo

que a pesar de lo incipiente de su estado de desarrollo, constituyen un factor importante

que debe ser potenciado y desarrollado.

La sustitucin en muchos casos del petrleo y el carbn por gas natural, es un

proceso en marcha en los pases desarrollados, as como el aumento en la eficiencia de

su uso. Debe constatarse que se ha llegado a conseguir una tasa de crecimiento

econmico constante con una reduccin de un 40% en el consumo de energa. Pero este

camino tiene un lmite impuesto por las leyes de la Fsica, de forma que no es posible

superar ciertos valores para la eficiencia en el uso de la energa, lo que finalmente acaba

haciendo necesaria la bsqueda de energas alternativas, eficientes y competitivas

econmicamente.

Por todo ello surge con fuerza la idea de hacer compatible el desarrollo econmico y

la preservacin del medio ambiente, dentro de lo que se viene en denominar desarrollo

sostenible y dnde las energas renovables estn llamadas a ocupar un papel de especial

relevancia para la consecucin en un futuro a corto plazo de los intereses que se

pretenden.

A continuacin se realizar una breve descripcin de las distintas energas

renovables que estn en uso hoy en da.

2.1.2 Energa solar

El Sol produce constantemente energa electromagntica, que nos llega directamente

a la Tierra. As lo viene haciendo desde hace unos 4500 millones de aos y parece que

seguir su produccin por varios miles de millones de aos ms. Esta radiacin que

llega del Sol es la principal fuente de energa sobre la Tierra y, sin ella, no sera posible

la vida. Fuera de la atmsfera se reciben del orden de los 1300 vatios/m2, y aunque

disminuye sensiblemente al atravesarla (Figura 2.1), la cantidad de radiacin que

alcanza la superficie terrestre es suficientemente elevada como para justificar su

aprovechamiento. Para poner de manifiesto la enorme cantidad de energa procedente

del Sol se calcula que la que nos llega a la Tierra en 10 semanas de intensidad solar

media es equivalente a todas las reservas conocidas de combustibles fsiles. Sin

embargo, su utilizacin ofrece serias dificultades por su estacionalidad, su alternancia

da-noche, su dependencia de otras condiciones atmosfricas, su baja densidad y, en

muchas aplicaciones, su coste, que dista an de ser competitivo con los combustibles

fsiles.



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Figura 2.1: Energa solar que atraviesa la atmsfera

El Sol es la principal fuente primaria de energa, que puede ser usada directamente,

en sistemas pasivos, as llamados porque no utilizan otra fuente de energa, o en

sistemas activos, que usan otra fuente de energa, generalmente elctrica, empleada para

mover el fluido calefactor.

La radiacin solar se transforma en energa trmica, con rendimientos del 50 %,

utilizando colectores planos o concentradores, o bien en electricidad mediante sistemas

fotovoltaicos con rendimientos del 15 % (Figura 2.2). A gran escala, se han construido

ya varias plantas trmicas que producen electricidad a partir de un ciclo clsico de vapor

alimentado por energa solar.



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Figura 2.2: Sistemas activos de conversin de la energa solar

Los sistemas solares de calentamiento de agua a baja temperatura se vienen

utilizando para usos domsticos e industriales, y aunque la produccin de colectores ya

se realiza en serie, todava se requieren elevadas inversiones para instalaciones de este

tipo, que con el nivel actual de los precios energticos slo llegan a amortizarse en

periodos de ocho a nueve aos.

Los paneles fotovoltaicos tienen la gran ventaja de producir electricidad, pero sus

bajos rendimientos obligan a disponer de grandes espacios, y sus precios son todava

demasiado elevados.

2.1.4 Energa hidrulica

El agua almacena energa segn las caractersticas de su flujo y su posicin dentro

del campo de la gravedad. Represando el agua, como en la figura 2.3, se le obliga a

elevar su cota dentro del campo gravitatorio y, con ello, a aumentar su energa

potencial, que podr ser usada mediante una salida controlada. De esta forma, primero

se transforma en energa cintica, y posteriormente en energa mecnica y elctrica.



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Figura 2.3: Diferentes tipos de presas para la produccin de energa hidrulica

Esta fuente de energa puede ser de gran aplicacin en los pases en vas de

desarrollo, pues es fcil encontrar numerosos lugares tiles par la instalacin de

minicentrales elctricas, especialmente en zonas montaosas.

2.1.5 Energa del mar

La energa contenida en el mar se puede aprovechar de diferentes formas:

- Como energa trmica, utilizando la diferencia de temperaturas entre las aguas de

superficie y las aguas profundas, diferencia que en las aguas subtropicales puede

alcanzar los 20-30 C, como se indica en la figura 2.4.



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Figura 2.4: Perfil de temperaturas en los mares tropicales

- Como energa mecnica: aprovechando el movimiento de las olas mediante sistemas

de boyas flotantes; las corrientes marinas mediante turbinas ancladas en el fondo del

mar o el cambio de nivel debido a las mareas (Figura 2.5).

Figura 2.5: Variacin mensual de la marea con una curva regular semi-diurna

La forma ms eficaz es aprovechar el desnivel producido por las mareas,

acumulando agua en los perodos de marea alta y descargndola a travs de una turbina

cuando la marea est baja.



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La energa mareomotriz no est demasiado desarrollada, en parte debido a las

elevadas inversiones que se requieren, y en parte a los problemas tcnicos asociados a la

salinidad del agua del mar, de difcil solucin.

2.1.3 Biomasa

La biomasa aprovecha los residuos de materia orgnica con elevado contenido de

hidratos de carbono.

El nombre genrico de biomasa hace referencia a la sustancia constitutiva de los

seres vivos, la cual almacena energa que podr ser utilizada de diferentes formas y

mediante distintos procesos: principalmente combustin, para calentamiento directo o

para sistemas de calefaccin por aire o por agua, y destilacin, para la produccin de

biocombustibles. Tambin los residuos orgnicos de las ciudades estn siendo usados

como combustibles en plantas de generacin de electricidad mediante turbinas de gas,

de forma similar a las que queman carbn o gas natural. Los distintos procesos se

muestran en la figura 2.6.

Figura 2.6: Procesos de transformacin de biomasa en energa.

Aunque la cantidad de residuos que se producen es considerable (0.1 t/ao en los

pases poco desarrollados y 0.25 t/ao en los ms avanzados), las posibilidades de este

recurso energtico son limitadas y slo presentan cierto inters en zonas rurales.

2.1.6 Energa elica

Esta energa, debida al viento, tambin tiene su origen ltimo en el Sol, ya que se

origina por el diferente calentamiento de las distintas zonas de la atmsfera, dando lugar

a masas de aire de diferente densidad, lo que hace descender a las ms densas y elevarse

BIOMASA

EXTRACCIN

DIRECTA

PROCESOS

TERMOQUMICOS

PROCESOS

BIOQUMICOS

COMBUSTIN PIRLISIS GASIFICACIN Combustibles diversos

FERMENTACIN ALCOHLICA

DIGESTIN

ANAEROBIA

Calor

Electricidad

Gas pobre

Gas de sntesis

Combustibles

diversos

Etanol Metano



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las ms ligeras, como se seala en la figura 2.7. Sobre ese movimiento tambin inciden

el de rotacin de la Tierra y la configuracin orogrfica de su superficie. La gran inercia

trmica del agua hace que los mares se calienten o enfren ms lentamente que la tierra,

lo que tambin es causa de las brisas. De esta energa se hablar ms detalladamente en

los siguientes captulos, dado que es en la que se ha centrado este PFC.

Figura 2.7: Esquema de circulacin de aire producido por las diferencias de insolacin recibidas



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2.2 ENERGA ELICA

2.2.1 Introduccin

La energa elica es una forma de energa solar. Cuando reas de la tierra se

calientan el aire caliente sube y masas de aire fro corren para reemplazarlo. Ese aire en

movimiento, el Viento, es capaz de producir energa elctrica mediante un dispositivo

mecnico complejo, el cual es objeto de este PFC, y por tanto ser detallado a

posteriori, un aerogenerador. As, estamos ante la Energa Elica.

Se estima que la energa contenida en los vientos es aproximadamente el 2% del

total de la energa solar que alcanza la tierra, lo que supone casi dos billones de

toneladas equivalentes de petrleo al ao (200 veces mayor de la que consumen todos

los pases del planeta), aunque en la prctica solamente podra ser utilizada una parte

muy pequea de esa cifra, por su aleatoriedad y dispersin, del orden del 5%. La

cantidad de energa que ello representa hace de la energa elica una de las fuentes de

energa renovables con mayor potencial.

Las diferencias de insolacin entre distintos puntos del planeta generan diferentes

reas trmicas, y los desequilibrios de temperaturas se traducen en variaciones de

presin. El aire, como cualquier gas, se mueve desde las zonas de alta presin a las de

baja presin. Durante el da, el agua de los ocanos permanece relativamente ms fra

que la superficie terrestre. De la radiacin solar que incide sobre la superficie del agua

se emplea parte en calentamiento, y parte en evaporacin; pero debido a la gran

capacidad del agua para absorber calor, la temperatura en las capas superficiales apenas

vara y lo mismo ocurre con la temperatura del aire que se encuentra en contacto con

ellas. Sobre la tierra, en cambio, la radiacin solar que se recibe sobre el suelo se

traduce en una elevacin de la temperatura, tanto de la corteza terrestre como del aire

circundante. El aire caliente se dilata, pierde presin y es remplazado por el aire fresco

que viene del mar. Durante la noche el ciclo se invierte. La corteza se enfra ms

rpidamente, mientras que el agua del mar conserva mejor el calor acumulado a lo largo

del da. En las montaas ocurre un proceso parecido. Unas laderas reciben ms

insolacin que otras, en funcin de su orientacin y pendiente. El calentamiento del

suelo es desigual, y los desplazamientos del aire tienden a compensar las diferencias de

presin.



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A escala planetaria, la zona ecuatorial recibe la mxima radiacin solar, mientras

que en las zonas polares apenas se perciben sus efectos. En una Tierra sin rotacin

(Figura 2.8), las diferencias trmicas y de presin entre la zona ecuatorial y las polares

produciran un movimiento circulatorio del aire. Sin embargo, al considerar el

movimiento de rotacin de la Tierra (Figura 2.9), el modelo de circulacin global del

aire sobre el plante se complica .En el hemisferio norte, el movimiento del aire en las

capas altas de la atmsfera tiende a desviarse hacia el este, por efecto de las fuerzas de

inercia de Coriolis, y en las capas bajas tiende a desviarse hacia el oeste. En el

hemisferio sur ocurre al contrario.

Figura 2.8: Esquema de circulacin del aire a escala planetaria en un sistema sin rotacin, en el que

slo se produce un circuito por hemisferio



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Figura 2.9: Esquema de circulacin del aire a escala planetaria en un sistema rotacional, en el que se

producen tres circuitos independientes por cada hemisferio

Desde un punto de vista prctico, es el contenido energtico del viento lo que

interesa aprovechar. Con respecto a ello hay que decir que la cantidad de energa que

posee el viento vara con el cubo de la velocidad media del viento. O lo que es lo

mismo, la energa cintica de una masa de aire que se desplaza viene determinada por la

llamada .

E = A v3

Siendo: E = energa por unidad de tiempo (W, vatios)

A = rea interceptada (m2)

= densidad del aire (Kg./m3)

v = velocidad del viento (m/s)

El contenido energtico del viento depende de la densidad del aire y de su

velocidad. La mejor forma de medir la velocidad del viento en una futura localizacin

de una turbina elica es situar un anemmetro en el extremo superior de un mstil que

tenga la misma altura que la altura de buje esperada de la turbina que se va a utilizar.

Esto evita la incertidumbre que conlleva tener que calcular la velocidad del viento a una

altura diferente.



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2.2.2 Elementos de un aerogenerador

Los componentes de un aerogenerador son, como se muestran en la figura 2.10, los

siguientes:

Figura 2.10: Componentes de un aerogenerador

Fuente: www.windpower.org/es/tour

La gndola:

Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplicador y el

generador elctrico. El personal de servicio puede entrar en la gndola desde la torre de

la turbina. A la izquierda de la gndola de la figura se encuentra el rotor del

aerogenerador, es decir, las palas y el buje.

El rotor y las palas del rotor:

En la mayora de los casos el rotor se encuentra situado a barlovento de la torre. Esta

ubicacin presenta la ventaja de reducir las cargas de fatiga al reducir el efecto sombra

de la torre y evitar el ruido aerodinmico producido por las palas cuando el rotor se sita

a sotavento.

Los materiales que tradicionalmente se han utilizado en la fabricacin de las palas

de los aerogeneradores (madera, acero, aluminio) se han visto desplazados por la

utilizacin de plsticos y concretamente de materiales compuestos. En particular existe

una tendencia clara hacia el uso de materiales como la fibra de vidrio-polister y fibra



RAQUEL GLVEZ ROMN

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de vidrio-epoxy, apareciendo tambin palas de laminados madera-epoxy, que han

demostrado tambin tener unas buenas caractersticas a fatiga. El perfil de las mismas

est diseado para un ptimo aprovechamiento de los vientos suaves La inclinacin de

las palas respecto al plano de incidencia del viento vara con la velocidad del viento, lo

que protege al equipo en caso de velocidades elicas peligrosas. Capturan el viento y

transmiten su potencia hacia el buje. Las palas de los aerogeneradores son bastante

grandes y su diseo es muy parecido al del ala de un avin. As por ejemplo, para un

aerogenerador de 600 kW, cada pala mide alrededor de 20 metros de longitud.

El buje:

Existe una tendencia generalizada hacia las mquinas tripala, que representan ms

del 90 % de los aerogeneradores instalados. Como consecuencia colateral, los bujes son

mayoritariamente fijos, reservando la opcin de bujes basculantes para los

aerogeneradores bipala y monopalas, dnde resulta obligada su utilizacin. El buje del

rotor est acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.

El eje de baja velocidad:

Conecta el buje del rotor al multiplicador. El eje contiene conductos del sistema

hidrulico para permitir el funcionamiento de los frenos aerodinmicos. En el caso del

aerogenerador citado anteriormente una velocidad tpica suele ser de entre 20 y 30

r.p.m.

El multiplicador

Tiene a un lado el eje de baja velocidad. Permite que el eje de alta velocidad, que

est en el lado contrario gire mucho ms rpido que el eje de baja velocidad. En el

aerogenerador de referencia de 600 kW, el multiplicador hace que el eje de alta

velocidad gire aproximadamente 50 veces ms rpido que el eje de baja velocidad.

El eje de alta velocidad

Su rango de giro es elevado, lo que permite el funcionamiento del generador

elctrico. Est equipado con un freno de disco mecnico de emergencia. El freno

mecnico se utiliza en caso de fallo del freno aerodinmico, o durante las labores de

mantenimiento de la turbina. En el citado aerogenerador de referencia el rango de giro

es de 1500 r.p.m.

El generador elctrico

Es donde el movimiento mecnico del rotor se transforma en energa elctrica. Suele

ser un generador asncrono o de induccin. En los aerogeneradores modernos la

potencia mxima suele estar entre 500 y 1.500 kW.



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Sistema de regulacin de potencia

Los aerogeneradores estn diseados para producir energa elctrica de la forma ms

barata posible. As pues, estn diseados generalmente para rendir al mximo a

velocidades alrededor de 15 m/s. Es mejor no disear aerogeneradores que maximicen

su rendimiento a vientos ms fuertes, ya que los vientos tan fuertes no son comunes. En

el caso de vientos ms fuertes es necesario gastar parte del exceso de la energa del

viento para evitar daos en el aerogenerador. En consecuencia todos los

aerogeneradores estn diseados con algn tipo de control de potencia.

El controlador electrnico

Es un ordenador que continuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y

que controla el mecanismo de orientacin. En caso de cualquier disfuncin (por

ejemplo, un sobrecalentamiento en el multiplicador o en el generador), automticamente

detiene el aerogenerador y llama al ordenador del operario encargado de la turbina a

travs de un enlace telefnico mediante mdem.

La unidad de refrigeracin

Los generadores necesitan refrigeracin durante su funcionamiento. En la mayora

de las turbinas, la refrigeracin se lleva a cabo mediante encapsulamiento del generador

en un conducto, utilizando un gran ventilador para la refrigeracin por aire. Adems

contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del

multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua. Los

generadores refrigerados por agua pueden ser construidos de forma ms compacta, lo

que tambin les dota de algunas ventajas en cuanto a rendimiento elctrico se refiere,

aunque precisan de un radiador en la gndola para eliminar el calor del sistema de

refrigeracin.

El mecanismo de orientacin

El mecanismo de orientacin de un aerogenerador se utiliza para girar el rotor de la

turbina contra el viento. Casi todos los aerogeneradores de eje horizontal emplean

orientacin forzada, es decir, utilizan un mecanismo que mantiene la turbina orientada

contra el viento mediante motores elctricos y multiplicadores. Casi todos los

fabricantes de rotor a barlovento prefieren frenar el mecanismo de orientacin cuando

no est siendo utilizado. El mecanismo de orientacin se activa por un controlador

electrnico que vigila la posicin de la veleta de la turbina varias veces por segundo

cuando la turbina est girando.



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El anemmetro y la veleta

Las seales electrnicas de anemmetro son utilizadas por el controlador electrnico

del aerogenerador para conectarlo cuando el viento alcanza aproximadamente 5 m/s. El

ordenador parar el aerogenerador automticamente si la velocidad del viento excede de

25 m/s, con el fin de proteger a la turbina y sus alrededores. Las seales de la veleta son

utilizadas por el controlador electrnico para girar el aerogenerador en contra del viento,

utilizando el mecanismo de orientacin.

La torre

La torre soporta la gndola y el rotor. Generalmente es una ventaja disponer de una

torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta conforme nos alejamos del nivel del

suelo. Por otro lado el mayor coste de la torre (asociado a su mayor altura y resistencia

estructural), hace que exista un compromiso de diseo. Como referencia se puede

sealar que la turbina anteriormente citada de 600 kW tendr una torre de 40 a 60

metros (la altura de un edificio de 13 a 20 plantas).

Las torres pueden ser bien torres tubulares o torres de celosa. La principal ventaja

de las torres de celosa es que son ms baratas, sin embargo, la mayora de las torres son

de tipo tubular autoportante en acero, debido a su gran solidez y a su menor impacto

visual. La optimizacin estructural de stas ltimas conduce a la forma troncocnica,

con una reduccin gradual del dimetro desde la base hasta la gndola, aunque ello

repercute en mayor complejidad de fabricacin y coste superior. Por otro lado, estas

torres tubulares son ms seguras para el personal de mantenimiento de las turbinas,

frente a las de celosa, ya que pueden usar una escalera interior para acceder a la parte

superior de la turbina.

2.2.3 Tamao de los aerogeneradores

La potencia producida aumenta con el rea de barrido del rotor. El rea del disco

cubierto por el rotor (y, por supuesto, las velocidades del viento) determina cunta

energa se puede colectar en un ao. La figura 2.11 da una idea de los tamaos de rotor

en aerogeneradores. Como referencia se puede sealar que una turbina tpica con el

aerogenerador de 600 kW suele tener un rotor de unos 44 m de dimetro.



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Figura 2.11: Tamaos de rotores en funcin de la potencia del aerogenerador Fuente: www.windpower.org/es/tour

Si se dobla el dimetro del rotor, se obtendr un rea cuatro veces mayor. Esto

significa que tambin obtendr del rotor una potencia disponible cuatro veces mayor.

Los dimetros de rotor pueden variar algo respecto a las cifras dadas en la figura, ya que

muchos de los fabricantes optimizan sus mquinas ajustndolas a las condiciones de

viento locales.

2.2.4 Seguridad en aerogeneradores

Los componentes de un aerogenerador estn diseados para durar 20 aos. Esto

significa que tendrn que resistir ms de 120.000 horas de funcionamiento, a menudo

bajo condiciones climticas adversas. Si se compara con un motor de automvil, este

solo funcionar durante unas 5000 horas a lo largo de su vida til. Los grandes

aerogeneradores estn equipados con diversos dispositivos de seguridad que garantizan

un funcionamiento seguro durante su vida til.

Uno de los ms clsicos y simples dispositivos de seguridad es el sensor de

vibraciones. Consiste simplemente en una bola que reposa sobre un anillo. La bola est

conectada a un interruptor a travs de una cadena, si la turbina empieza a vibrar, la bola

se caer del anillo sobre el que reposa y desconectar la turbina. Existen muchos otros

sensores en la gndola, como termostatos que controlan la temperatura del aceite en el

multiplicador y la temperatura del aerogenerador, etc.



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2.2.5 Parques elicos

La promocin de un parque elico exige la elaboracin de diferentes criterios. En

primer lugar se ha de hacer la seleccin del emplazamiento, con todo lo que ello

conlleva sobre disponibilidad de terrenos, acceso y complejidad de los mismos. Se ha de

estudiar el potencial elico en la zona y la distribucin de los aerogeneradores para un

ptimo aprovechamiento de ste, y, de este modo, producir la mayor cantidad de

electricidad posible. De todo ello se habla a continuacin.

Tambin han de realizarse estudios sobre impacto socioeconmico en la zona e

impacto ambiental.

a) Seleccin del emplazamiento de un aerogenerador

El solo hecho de observar la naturaleza resulta de excelente ayuda para encontrar un

emplazamiento apropiado para el aerogenerador. Los rboles y matorrales de la zona

ofrecen una buena pista para saber cul es la direccin de viento dominante.

Al moverse a lo largo de un litoral accidentado, se observa que siglos de erosin han

trabajado en una direccin en particular. Los datos meteorolgicos, obtenidos en forma

de rosa de los vientos durante un plazo de 30 aos, sern probablemente la mejor gua,

aunque rara vez estos datos son recogidos directamente en su emplazamiento, por lo que

hay que ser muy prudente al utilizarlos. Si ya existen aerogeneradores en esa rea, sus

resultados de produccin constituyen una gua excelente de las condiciones de viento

locales. En pases como en Dinamarca, Espaa y Alemania, en los que a menudo se

encuentra un gran nmero de aerogeneradores dispersos por el campo, los fabricantes

pueden ofrecer resultados garantizados basndose en clculos elicos realizados en el

emplazamiento.

Para localizar un buen emplazamiento se debe tener un conocimiento lo ms amplio

posible de la direccin de viento dominante, as como los mnimos obstculos y una

rugosidad lo ms baja posible en dicha direccin. Si se encuentra una colina redondeada

para situar las turbinas, es posible incluso conseguir adems un efecto acelerador.

En cualquier proyecto de aerogenerador debe tenerse en cuenta la viabilidad tanto de

realizar las cimentaciones de las turbinas como de construir carreteras que permitan la

llegada de camiones pesados hasta el emplazamiento, como se muestra en la figura

2.12.



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Figura 2.12 Acceso a un parque elico

b) Potencial elico

La determinacin del potencial elico requiere realizar medidas de velocidad de

viento, direccin, temperatura y presin para elaborar el mapa de recursos elicos a

escala regional (medidas de viento representativas de las distintas zonas en el rea de

estudios y aplicacin de modelos de viento adecuados a la escala regional). A escala

local se requiere una mayor densidad de medidas, medidas a la altura del buje y

aplicacin de modelos para esta escala. A los datos medidos se les aplica un control de

calidad. La finalidad del control de calidad es detectar aquellos datos que, por alguna

razn, carecen de sentido. Para ello se realiza un anlisis grfico de las series

temporales, un tratamiento estadstico para conocer el comportamiento estable a largo

plazo y un anlisis de tendencia, y se comparan las medidas con estaciones cercanas de

referencia.

Para determinar el potencial elico disponible es imprescindible conocer la

distribucin de probabilidades de velocidades, P(v). En el caso del viento dicha

distribucin se aproxima razonablemente a una distribucin de Weibull, aunque en

ocasiones se puede utilizar una distribucin de Rayleigh.

c) Distribucin de los aerogeneradores

La agrupacin de aerogeneradores en parques elicos implica extensiones de

terrenos muy grandes, pues es necesario disponer de una separacin suficiente entre las

mquinas. En estos casos sera ideal alinear las mquinas elicas en direccin

perpendicular al viento dominante, formando una nica fila. Sin embargo, en ocasiones,

esto no es posible, y se establecen varias hileras una detrs de otras. Cada aerogenerador

ralentizar el viento tras de s al obtener energa de l para convertirla en electricidad.

Por tanto, lo ideal sera poder separar las turbinas lo mximo posible en la direccin de



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viento dominante. Pero, por otra parte, el coste del terreno y de la conexin de los

aerogeneradores a la red elctrica aconseja instalar las turbinas ms cerca unas de otras.

De esta manera, la distribucin ms interesante es la denominada al tresbolillo (figura

2.13), ya que la estela dejada por un aerogenerador, afecta lo menos posible a los que se

sitan detrs.

Con el fin de evitar el flujo turbulento provocado por las estelas, la separacin entre

aerogeneradores de la misma fila debe establecerse entre 3 y 5 dimetros de rotor. De

igual forma, la separacin entre filas, debe marcar una distancia de entre 5 y 9 dimetros

de rotor

Figura 2.13: Disposicin de aerogeneradores al tresbolillo

Conociendo el rotor de la turbina elica, la rosa de los vientos, la distribucin de

Weibull y la rugosidad en las diferentes direcciones, se puede calcular la prdida de

energa debida al apantallamiento entre aerogeneradores. La prdida de energa tpica es

de alrededor del 5%.

d) Produccin de electricidad

La gran mayora de la potencia instalada de aerogeneradores en el mundo est

conectada a la red; es decir, las turbinas suministran su electricidad directamente a la

red elctrica. La produccin de energa anual (en millones de kWh) vara con la

intensidad del viento de la localizacin. Con una velocidad del viento media de unos

6.75 m/s a la altura del buje, se obtienen alrededor de 1.5 millones de kWh de energa

anual; por tanto, la produccin de energa anual vara aproximadamente con el cubo de

la velocidad del viento a la altura del buje.



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2.2.6 Ventajas de la energa elica

En la actualidad se est llegando al lmite de la capacidad de los ecosistemas para

regenerarse de la contaminacin producida por el hombre. Un tercio del total de la

contaminacin generada a escala mundial procede del proceso de produccin de

electricidad. El desarrollo de las fuentes de energas renovables es deseable y necesario.

De este modo, se pueden enumerar una serie de razones de peso que suponen la

utilizacin del viento para generar electricidad:

- Generar energa elctrica sin que exista un proceso de combustin o una etapa de transformacin trmica supone, desde el punto de vista medioambiental, un

procedimiento muy favorable por ser limpio, exento de problemas de

contaminacin, etc. Se suprimen radicalmente los impactos originados por los

combustibles durante su extraccin, transformacin, transporte y combustin, lo

que incide beneficiosamente en la atmsfera, el suelo, el agua, la fauna, la

vegetacin, etc. Esto es, energa elica compatibilizada con calidad de vida,

como se muestra en la figura 2.14

Figura 2.14: Energa elica y calidad de vida

- La utilizacin de la energa elica para la generacin de electricidad presenta nula incidencia sobre las caractersticas fisicoqumicas del suelo o su

erosionabilidad, ya que no se produce ningn contaminante que incida sobre este

medio, ni tampoco vertidos o grandes movimientos de tierras.

- Al contrario de lo que puede ocurrir con las energas convencionales, la energa elica no produce ningn tipo de alteracin sobre los acuferos ni por consumo,

ni por contaminacin por residuos o vertidos.



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- La energa elica es inagotable e independiente de cualquier poltica o relacin comercial. La energa se obtiene en forma mecnica y por tanto es directamente

utilizable. En cuanto a su transformacin en electricidad, sta se realiza con un

rendimiento excelente y no a travs de aparatos termodinmicos con un

rendimiento de Carnot siempre pequeo.

- En zonas muy ventosas durante todo el ao, es capaz de garantizar por s sola todo el suministro energtico necesario sin necesidad de apoyo de otras fuentes

de energa. No obstante, en zonas poco ventosas es imprescindible que vaya

acompaado de paneles solares, garantizando el suministro a lo largo de todo el

ao en das nublados (habitualmente ventosos) y soleados.

- La energa elica se produce localmente, con lo que se contribuye al autoabastecimiento y a la riqueza tanto local como nacional, al evitar la prdida

de divisas al comprar los combustibles fsiles.

- El aprovechamiento energtico del viento requiere una tecnologa relativamente sencilla y suficientemente probada. El aerogenerador dispone de sistemas de

seguridad para autoprotegerse, como puede ser el autofrenado o el cambio de

plano de las palas cuando las velocidades del viento sean extremas. Todo ello se

traduce en una nula o mnima incidencia de anomalas en su funcionamiento que

hacen de la energa elica una solucin idnea.

- Una vez instalado el generador elico, ste nos ofrecer un suministro energtico garantizado y gratuito durante muchsimos aos de servicio.

Figura 2.15 Parque elico de la Sociedad Elica de Andaluca.



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2.2.7 Desventajas de la energa elica

Las posibles afecciones de un proyecto elico en el medio ambiente deben ser

analizadas con la realizacin de un estudio de impacto ambiental. Estas afecciones

provocadas por la energa elica tienen efectos localizados y reversibles, los cuales se

pueden superar mediante soluciones tcnicas y no representan un peligro serio para el

medio ambiente. Existen efectos comunes a las instalaciones elicas, que pueden

sintetizarse en los siguientes aspectos: impacto sobre la flora, efectos sobre la avifauna,

impacto visual y ruido. En principio, las zonas naturales protegidas deberan quedar al

margen del desarrollo de la energa elica.

Impacto sobre la flora y erosin

Parece obvia la escasa influencia de los efectos que el desarrollo de la energa elica

sobre la flora. Su cobertura se ver modificada en la fase de construccin del parque

debido, principalmente, al movimiento de tierras en la preparacin de accesos al parque

y a la realizacin de cimentaciones para los aerogeneradores y edificios de control. El

movimiento de tierras puede reducirse considerablemente con el empleo de materiales

compuestos. Dependiendo de las condiciones climticas y de la magnitud de las

instalaciones elicas, pueden aparecer problemas de erosin. Este supuesto debe ser

tenido en cuenta en las primeras fases de desarrollo del proyecto con vistas a realizar los

pertinentes estudios de hidrologa y pluviometra, trazado de caminos, anlisis de

vaguadas y cursos de agua. As se minimizar su incidencia.

Efectos sobre la avifauna

Se han realizado numerosos estudios acerca de la conducta de las aves y la

frecuencia de las colisiones con un aerogenerador, habindose comprobado que el

peligro significativo es muy pequeo en comparacin con otras causas de muertes de

aves (tendidos elctricos, carreteras, etc.). En cualquier caso, la construccin de parques

debe evitarse en ciertas reas como las rutas de migracin y las zonas de residencia de

especies sensibles o en peligro de extincin.

En el caso de la avifauna (exceptuando planeadoras) que vive normalmente en una

zona con aerogeneradores, el peligro de choque es relativamente bajo, ya que los

pjaros aprenden a evitar los obstculos existentes en su propio territorio. Para las aves

migratorias diurnas el peligro de colisin es insignificante (con buenas condiciones

climatolgicas), ya que suelen divisar el obstculo y modifican su ruta de vuelo a gran

distancia de los parques elicos. Las migratorias nocturnas s parece que pueden tener

mayores problemas de colisin especialmente concentradas en las denominadas noches catastrficas. En condiciones adversas, los pjaros a veces descienden a menores alturas, aumentando entonces el peligro de colisin. Parece tambin que, al pasar por

zonas costeras, las aves migratorias vuelan mucho ms bajo. Existen evidencias de que

puedan desorientarse por la luces.



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En general, el tendido elctrico causa mayores problemas que los propios

aerogeneradores, que son estructuras visibles y ms fcilmente evitables que los

tendidos. La electrocucin y la colisin con los tendidos elctricos son las dos causas de

mortalidad ms frecuentes, cuya incidencia vara segn el tipo de especie afectada y el

diseo de la red.

Aves y aerogeneradores marinos

Los aerogeneradores marinos no tienen un efecto significativo en las aves acuticas.

Esta es la conclusin global que se obtiene de un estudio de la vida de las aves marinas

realizado en un parque elico marino dans. El estudio minucioso constaba tanto de

vigilancia area, conteos de aves desde las torres de observacin y panorama de la

distribucin espacial de aves en el emplazamiento marino, como de un control similar

del emplazamiento en la misma regin.

Figura 2.16: Parque Elico en Copenhague: 20 aerogeneradores de 2 MW ubicados formando un

arco



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Figura 2.16: El parque elico ms grande de Dinamarca: 80 turbinas de 2MW

Impacto visual

La intrusin visual en el paisaje es la objecin ms frecuente hecha contra los

aerogeneradores y el principal factor que determina las actitudes pblicas contra la

aplicacin de la energa elica. Por ello es un problema que no puede ser ignorado en su

desarrollo. Este es el impacto medioambiental menos cuantificable de los

aerogeneradores y el menos investigado en comparacin con otra clase de impactos

ambientales. La razn por la cual la investigacin es infrecuente es porque el impacto

visual es, a menudo, subjetivo y en cualquier caso difcil de estimar y cuantificar. La

percepcin del ser humano sobre el medio ambiente es un complejo proceso en el que

interaccionan el observador y la realidad fsica observada. La realidad fsica se registra

por los rganos de los sentidos. Los impulsos son interpretados y valorados segn el

conocimiento, experiencia y expectativas almacenadas en nuestro cerebro. Este es el

proceso de percepcin. El factor tiempo tambin debe ser tenido en cuenta. Cuando se

adquieren nuevos conocimientos y experiencias, nuestras expectativas pueden ser

modificadas.

En todo caso el impacto visual es algo consustancial a esta forma de producir

energa. Puede minimizarse en lo posible, por ejemplo pintando las torres de gris, pero

nunca evitarse totalmente. En reas llanas suele ser una buena estrategia disponer las

turbinas segn una distribucin geomtrica simple, fcilmente perceptible por el

espectador.



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Figura 2.17 Impacto visual de la construccin de un parque elico de gran tamao

Sin embargo, existen lmites a la utilizacin de patrones simples: en paisajes con

fuertes pendientes, rara vez es viable la utilizacin de un patrn simple, y suele ser

mejor hacer que las turbinas sigan los contornos del altitud del paisaje, o los cercados u

otras caractersticas del mismo.

Ruido

Hoy en da el ruido es un problema secundario. Es interesante observar que los

niveles de emisin sonora de todos los nuevos diseos de aerogeneradores tienden a

agruparse en torno a los mismos valores. Esto parece indicar que las ganancias debidas

a los nuevos diseos, como son las puntas de pala ms silenciosas, se invierten en

aumentar ligeramente la velocidad de la punta de pala y, por tanto, en aumentar la

energa producida por las mquinas.

Los aerogeneradores producen ruido derivado de su propio funcionamiento. Cuatro

factores determinan el ruido de molestia:

- El propio ruido producido por el aerogenerador.

- La posicin de las turbinas.

- La distancia a la que se encuentran los residentes del rea con respecto a los aerogeneradores.

- El sonido del fondo existente.

Existen dos fuentes de ruido en una turbina en funcionamiento: mecnica y

aerodinmica. El ruido mecnico procede del generador, la caja multiplicadora y las

conexiones, y puede ser fcilmente reducido mediante tcnicas convencionales. El ruido



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de naturaleza aerodinmica, producido por el movimiento de las palas, hace ms difcil

su tratamiento por mtodos convencionales.

Figura 2.18: Mapa de ruido de un aerogenerador

Los aerogeneradores actualmente se disean con criterios para disminuir el ruido

aerodinmico, y los modelos en el mercado tiene niveles de ruido en general por debajo

del ruido de fondo del propio viento. Ningn paisaje est nunca en silencio absoluto. Por ejemplo, las aves y las actividades humanas emiten sonidos y, a velocidades del

viento alrededor de 4-7 m/s y superiores, el ruido del viento en las hojas, arbustos,

rboles, mstiles, etc. enmascarar gradualmente cualquier potencial sonido de los

aerogeneradores. Esto hace que la medicin del sonido de los aerogeneradores de forma

precisa sea muy difcil. Generalmente, a velocidades de 8 m/s y superiores llega a ser

una cuestin bastante abstrusa el discutir las emisiones de sonido de los modernos

aerogeneradores, dado que el ruido de fondo enmascarar completamente cualquier

ruido de la turbina. Al menos este es el punto de vista defendido por los fabricantes de

equipos elicos.



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2.3 TIPOLOGAS DE LOS

AEROGENERADORES

2.3.1 Introduccin

Una vez conocido como es un aerogenerador en detalle, comprendiendo las ventajas

que supone la utilizacin de la energa elica y tambin las desventajas o afecciones que

puede suponer un proyecto elico, es inevitable dar un repaso por la amplia gama de

aerogeneradores que existen. El aprovechamiento de la energa elica lleva en uso por el

hombre desde hace muchsimos aos, en diferentes regiones y de diferente manera. Esto

explica que, con el paso de los aos y la evolucin de las tcnicas, haya habido distintas

formas de desarrollo. Esto es lo que se expone en este apartado, las distintas tipologas

de aerogeneradores y, por supuesto, los diferentes modos de torres. Para poder entender

mejor esta enorme variedad se har en primer lugar una breve introduccin histrica del

aprovechamiento de la energa elica.

2.3.2 Breve historia del aprovechamiento elico

Las primeras referencias que se tienen con respecto al aprovechamiento de la

energa elica son unos grabados egipcios sobre navegacin a vela del cuarto o quinto

milenio a.C. Los molinos de viento debieron conocerse algo ms tarde, tal vez hacia el

tercer milenio a.C. y probablemente en el rea de Mesopotamia, aunque no existe

ninguna prueba de ello.

a) Los primeros molinos

La primera referencia histrica sobre una posible aplicacin de la energa elica que

no fuera la navegacin, data del ao 1700 a.C., siendo los babilonios los pioneros en

utilizar molinos de viento para bombear agua con el fin de regar sus campos.

El primer molino de viento de aplicaciones utilitarias que se conoce con cierto

detalle es el molino persa de eje vertical (Figura 2.19). Este molino se empleaba para

moler grano y fue de uso corriente en la antigua Persia, posiblemente varios siglos antes

de nuestra era. La aparicin de este molino debi tener alguna relacin con las ruedas

hidrulicas que, sin duda, existieron con anterioridad.



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Figura 2.19 Molino Persa de eje vertical (primer molino conocido documentalmente)

Hasta el siglo X no es posible encontrar un documento histrico irrefutable en el que

se haga mencin de los molinos de viento como prctica generalizada. Muchos

historiadores han dejado abundantes textos en los que se hace constante referencia a

estas mquinas.

A partir del siglo XI-XII la aplicacin de los molinos de viento se desarrolla por dos

canales aparentemente sin ninguna relacin entre s. El primero de ellos se extiende a

travs de la civilizacin islmica, que ocupa todo el Mediterrneo meridional, llegando

hasta la mitad sur de la Pennsula Ibrica. El segundo canal aparece en la zona norte de

Francia, Inglaterra y Pases Bajos, donde pudo haber llegado a travs de los cruzados

que vuelven de Palestina, o bien, haber surgido espontneamente.

El molino mediterrneo, con su caracterstico rotor a vela, se utiliz para moler

grano y para bombear agua en toda la extensin del imperio musulmn, aunque con las

diferencias propias de cada regin en lo que se refiere a los mtodos y detalles

constructivos. La Figura 2.20 muestra un molino con aspas a vela, montado sobre un

trpode, que se utiliz extensamente en Creta para bombear agua, existiendo todava en

dicha isla unas 6000 unidades de este tipo funcionando en la actualidad.



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Figura 2.20 Molino mediterrneo montado sobre trpode

Los primeros molinos de grano eran unas rudimentarias mquinas con un rotor fijo,

sin posibilidad de orientarse en la direccin del viento. Con el tiempo estos molinos se

fueron perfeccionando hasta convertirse en los clsicos de tipo torre. Esta, construida en

mampostera, estaba coronada por una cpula orientable donde se alojaban el eje, los

engranajes y dems mecanismos que transmitan el movimiento a las muelas, situadas

en un nivel inferior (Figura 2.21). A este tipo de molinos pertenecen los llamados

molinos ibricos, que se extendieron por toda la cuenca meridional del Mediterrneo, hacia los siglos XII y XIII, alcanzando los reinos del sur de la Pennsula Ibrica.



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Figura 2.21 Molino de tipo torre

El tpico molino manchego y mallorqun, tienen evidentes races en el molino

mediterrneo, especialmente en la ejecucin de la torre. Sin embargo, la forma y

construccin de las palas es ms bien de tipo europeo. Ambos tipos de molinos

constituyen un nexo de unin entre las dos culturas.

En Europa, el molino de viento aparece a mediados del siglo XII, a partir del cual se

pueden encontrar innumerables referencias relacionadas con los molinos. Aunque la

aparicin de los molinos en Europa pudiera estar relacionada con las Cruzadas, como ya

se indic anteriormente, muchos autores defienden que Europa tena, por esta poca, la

suficiente capacidad tcnica para haber desarrollado un molino de viento a partir de

mejoras realizadas en los molinos hidrulicos.

En cualquier caso, los primeros molinos europeos llevaban un rotor de cuatro aspas

de entramado de madera recubierto de tela. La figura 2.22 muestra un molino de trpode

segn diseo tpico utilizado extensamente en el Norte de Europa a partir del siglo XIV.



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Figura 2.22: Molino europeo de trpode del siglo XIV

b) Del renacimiento a la Revolucin Industrial

Aunque la evolucin en la historia de los molinos de viento transcurre sin

discontinuidades, a finales de la Edad Media las innovaciones y las aplicaciones de las

mquinas elicas se produce con rapidez. Los sistemas hidrulicos y elicos constituyen

las principales fuentes de energa motriz en el Renacimiento, y se multiplican las

invenciones que utilizan las ruedas hidrulicas o los molinos de viento como fuerza

impulsora .

A lo largo del siglo XVI son innumerables los diseos y proyectos relacionados con

mquinas elicas. La mayora de ellos nunca llegara a construirse, pero los dibujos y

grabados que se conservan, demuestran unos conocimientos tcnicos que nada tienen

que ver con las pocas anteriores.

A partir del siglo XV se extienden por Europa dos tipos de molinos estructuralmente

bien diferenciados, y que se desarrollan hasta mediados del siglo XIX. Son los molinos

de trpode y de torre. Con el tiempo, el trpode acabara recubrindose para utilizarlo

como almacn o vivienda. Las torres son de ladrillo o piedra y adoptan una seccin

circular u octogonal.



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El siglo XVIII ser un siglo de mejoras tecnolgicas. En lneas generales, el formato

exterior de los molinos se mantiene sin demasiadas modificaciones pero, en cambio,

aparecen por primera vez los sistemas mecnicos de orientacin y regulacin.

Paralelamente se empezaron a publicar los primeros tratados tericos sobre molinos de

viento. Ya no eran simples descripciones sobre diferentes tipos de mquinas, sino

estudios en profundidad sobre: el comportamiento aerodinmico de los rotores, sistemas

de regulacin automtica, o sistemas de orientacin.

Entre la segunda mitad del siglo XVIII y la segunda mitad del XIX, los molinos de

viento europeos alcanzan su ms alto nivel de perfeccionamiento, dentro de las

limitaciones de la tecnologa artesanal. Los sistemas de orientacin y de regulacin de

potencia se ven completados por mecanismos internos que ayudan en las operaciones de

transporte y manipulacin de materias primas y de la molienda en s, convirtiendo los

molinos de viento en factoras mecanizadas con un alto grado de automatizacin.

Al final de este perodo, la bella lnea de los molinos de viento se puede encontrar

por todos los rincones de Europa, y tampoco resultan raros en EE.UU., Canad,

Australia, pases latinoamericanos y, en general, en todos los pases en que se haban

establecido los emigrantes europeos.

c) La poca contempornea

Aunque los molinos de viento haban llegado a convertirse en unas mquinas

relativamente eficaces, su constitucin era demasiado slida y si estructura demasiado

compleja para poder competir con los nuevos sistemas industriales de produccin

energtica. Por otra parte, las caractersticas operacionales de los molinos clsicos, la

irregularidad de su funcionamiento y la falta de sistemas de almacenamiento energtico,

no les permitan adaptarse a las exigencias de las fbricas surgidas a la sombra de la

Revolucin Industrial.

En la segunda mitad del siglo XIX comienza a aparecer una nueva generacin de

turbinas elicas, con una concepcin de diseo diferente. Son mquinas sencillas,

susceptibles de ser fabricadas en serie, reducindose su mbito de aplicacin a zonas

rurales, donde se utilizan casi exclusivamente para bombear agua de los pozos.

Se trata de rotores multipala acoplados a una bomba de pistn, llegando a

convertirse en el molino de viento ms extendido de cuantos hayan existido. La imagen

de este multipala americano (Figura 2.23) es corriente en cualquier parte del mundo, conservndose todava en la actualidad unos 150.000 de los 6 millones fabricados

entonces.



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Figura 2.23: Multipala americano

Sin embargo, aunque los multipalas haban abierto el camino hacia un nuevo

concepto de las turbinas elicas, la limitacin de sus aplicaciones al bombeo no

favoreca su desarrollo tecnolgico, por lo que en Europa se encaminaron los esfuerzos

hacia la reconversin de los viejos molinos, de forma que pudieran producir

electricidad. El hecho de que la teora aerodinmica estuviese an insuficientemente

desarrollada, obligaba a las nuevas plantas elicas a seguir utilizando los rotores

clsicos de bajo rendimiento.

Hasta las primeras dcadas del siglo XX no se tuvieron los conocimientos

suficientes para aplicar a los rotores elicos los perfiles aerodinmicos desarrollados

para la aviacin. Los mismos cientficos que haban elaborado las teoras aerodinmicas

para usos aeronuticos sentaron las bases tericas de los modernos aerogeneradores, que

ahora ya podan funcionar con elevadas velocidades de rotacin para conseguir buenos

rendimientos.

A pesar de la mayor eficacia aerodinmica y de la adaptacin de las nuevas turbinas

como generadoras de electricidad, las aplicaciones basadas en el aprovechamiento del

viento como recurso energtico continuaron declinando durante esta poca. Los

combustibles fsiles y, en particular, el petrleo, se haban ido imponiendo cada vez



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ms como la principal e insustituible fuente de energa. No obstante, hubo determinadas

ocasiones a lo largo del siglo XX (despus de ambas Guerras Mundiales) en que los

recursos energticos renovables y, en especial, la energa elica, recibieron nuevos

impulsos.

El periodo descrito termina a finales de los aos sesenta, con un gran nmero de

instalaciones experimentales, construidas de una forma dispersa en diferentes pases, sin

demasiada conexin entre s. Solamente en Francia y Gran Bretaa se llevaron a cabo

programas de mayor alcance. La facilidad para conseguir combustible barato cerr

camino del desarrollo de la tecnologa elica en los pases occidentales, y en las reas

poco industrializadas no se dispona de los recursos necesarios para hacer frente a

programas de grandes inversiones.

Figura 2.24: Aerogenerador de Gedser.

Fuente: www.windpower.org/es/pictures

Pero cabe destacar en esta poca el innovador aerogenerador de Gedser de 200 kW

(Figura 2.24) que fue construido en 1956-57 por J. Juul para la compaa elctrica

SEAS en Dinamarca. La turbina tripala con rotor a barlovento, con orientacin

electromecnica y un generador asncrono fue un diseo pionero de los modernos

aerogeneradores, aunque su rotor con cables de acero parezca actualmente algo pasado

de moda. La turbina dispona de regulacin por prdida aerodinmica, y J. Juul invent

los frenos aerodinmicos de emergencia en punta de pala. Bsicamente, el mismo

sistema es hoy en da utilizado en las modernas turbinas de regulacin por prdida

aerodinmica. La turbina, que durante muchos aos fue la ms grande del mundo, fue

increblemente duradera, funcion durante 11 aos sin mantenimiento.



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d) Situacin actual

En 1973, y como consecuencia de la primera crisis del petrleo, se inicia otro

perodo en el campo del aprovechamiento elico como fuente de energa, aunque en esta

ocasin, compartiendo el protagonismo con la energa solar, como recursos renovables

y no contaminantes. Sin embargo, en este perodo las circunstancias son radicalmente

distintas que en los anteriores. En esta ocasin, la crisis energtica se manifiesta ms por

el fuerte incremento de los precios, que por las dificultades de suministro (como suceda

durante las posguerras). La nueva estructura de los precios energticos ha favorecido el

desarrollo de grandes turbinas aerogeneradores, capaces de producir energa elctrica a

precios competitivos.

Dada la situacin, la mayora de los pases occidentales que se han visto afectados

por la crisis del petrleo y, en especial, los que ya tenan cierta tradicin en el

aprovechamiento de los recursos elicos, han preparado nuevos programas de

investigacin y desarrollo, con el fin de potenciar al mximo esta fuente de energa en

un plazo no superior a los 20 aos. Dichos programas han centrado su inters en dos

aspectos diferentes:

Elaboracin de mapas elicos y localizacin de emplazamientos.

Clculo, diseo y construccin de plantas de gran potencia.

Paralelamente se ha pretendido crear incentivos que motiven a la iniciativa privada a

fabricar y comercializar pequeas turbinas con funcionamiento autnomo, que permitan

cubrir las necesidades de explotaciones agrcolas o industriales situadas en zonas

apartadas.

2.3.3 Tipos de Turbinas Elicas

Una primera clasificacin de las turbinas elicas se puede realizar atendiendo al tipo

de rotor elico y la disposicin de su eje de giro. As las turbinas se clasifican en

turbinas con rotor de eje vertical y turbinas con eje de rotor horizontal.

a) Aerogeneradores de eje vertical

En las clsicas norias de agua, el agua llegaba en ngulo recto respecto al eje de

rotacin de la noria. Los aerogeneradores de eje vertical son en ese sentido como las

norias, es decir, su caracterstica principal es que el eje de rotacin se encuentra en

posicin perpendicular al suelo. Son tambin llamados VAWTs, que corresponde a las siglas de la denominacin inglesa Vertical Axis Wind Turbines.

Las principales ventajas tericas de una mquina de eje vertical son:

- Puede situar el generador, el multiplicador, etc., en el suelo.

- No necesita un mecanismo de orientacin para girar el rotor en contra del viento.



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Y sus principales desventajas son:

- Las velocidades del viento cerca del nivel del suelo son muy bajas, por lo que sus velocidades de viento en la parte ms inferior de su rotor sern muy bajas.

- La eficiencia media de las mquinas de eje vertical no es muy buena.

- Para sustituir el cojinete principal del rotor se necesita desmontar el rotor y, en el caso de mquinas de eje vertical, implica que toda la mquina deber ser

desmontada.

Los diseos ms conocidos de eje vertical son los rotores de tipo Darrieus y los

rotores tipo Savonious. Tambin existe, aunque menos conocido, el tipo Panmonas.

Rotores Darrieus

La mquina Darrieus es la nica turbina de eje vertical que se ha comercializado.

sta debe su nombre al ingeniero francs Georges Darrieus, quien patent el diseo en

1931. La mquina Darrieus se caracteriza por sus palas en forma de C, que la hacen

asemejarse a un batidor de huevos, como se muestra en la Figura 2.25. Normalmente se

construye con dos o tres palas. Su rendimiento y velocidad de giro son comparables a

las aeroturbinas de eje horizontal, sin embargo presenta algunas desventajas como son:

ausencia de par de arranque, lo que hace necesario motorizar la turbina para que

comience a girar y empleo de tensores adicionales para garantizar la estabilidad

estructural de la mquina. Adems, cada una de las palas de este tipo de mquina est

sometida a fluctuaciones de par elevadas debido al efecto de sombra de torre.

Figura 2.25: Esquema del Rotor Darrieus Figura 2.26: Rotor Darrieus



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A pesar de estos inconvenientes se llegaron a desarrollar a finales de los aos 80

prototipos de 625 kW de potencia y 34 m de dimetro en los laboratorios Sandia/DOE.

De manera comercial se instalaron mquinas comerciales tipo Darrieus de 17 m de

dimetro y 170 kW, como se muestran en la figura 2.26, comercializados por la

compaa estadounidense FloWind, que quebr en 1997.

Rotores Savonius

Otro tipo de turbina de eje vertical desarrollada en Finlandia por S.J. Savonius, es la

turbina que lleva su nombre, rotor tipo Savonius. Se caracteriza por disponer de dos

palas que son las mitades de un cilindro cortadas por una generatriz y desplazadas

lateralmente, como se muestra en la figura 2.27. Tienen la ventaja de ofrecer par de

arranque y se pueden construir fcilmente, pero su bajo rendimiento y su reducida

velocidad de giro hacen que sus aplicaciones se limiten a bombeo de pistn. No

obstante se han desarrollado prototipos de 5 kW para aplicaciones de produccin de

electricidad en sistemas aislados como el Kansas State University Savonius. En la

figura 2.28 se muestra un ejemplo de estas aplicaciones.

Figura 2.27: Esquema del Rotor Savonius Figura 2.28: Aplicacin del Rotor Savonius

Rotores Panmonas

Estos rtores (Figura 2.29) se componen de cuatro o ms semicrculos unidos al eje

central. Su rendimiento es bajo. En el s. V a. C. se encuentran los primeros aeromotores

en Asia: son mquinas de eje vertical iguales a las denominadas panmonas de algunas

islas griegas. Los chinos utilizaban desde tiempos inmemoriales estos molinos de

viento, que se usaban para bombear el agua en las salinas, e incluso algunos

historiadores apuntan hacia la posibilidad de que pudieron ser los precursores de los

molinos persas. Los panmonas eran de eje vertical y sus palas estaban construidas a

base de telas sujetas a largueros de madera. La posicin de las palas poda variarse para

regular la accin del viento sobre el molino.



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Figura 2.29: Rotor Panmonas

b) Aerogeneradores de eje horizontal

Son los ms habituales y en ellos se ha centrado el mayor esfuerzo de diseo en los

ltimos aos. Se los denomina tambin HAWTs, que corresponde a las siglas de denominacin inglesa Horizontal Axis Wind Turbines.

Los rotores de eje horizontal se caracterizan porque hacen girar sus palas en

direccin perpendicular a la velocidad del viento incidente. La finalidad del rotor es

convertir el movimiento lineal del viento en energa rotacional que puede ser usada para

hacer funcionar el generador. La velocidad de giro de las turbinas de eje horizontal

sigue una relacin inversa al nmero de sus palas, o de forma ms precisa, al parmetro

denominado solidez que indica el cociente entre la superficie ocupada por las palas y la

superficie barrida por ellas.

b.1) Rotores Multipala. Aeroturbinas

lentas

Los rotores multipala (Figura 2.30) se

caracterizan por tener un nmero de palas

que puede variar de 5 a 24 y por lo tanto una

solidez elevada. Presentan elevados pares de

arranque y una reducida velocidad de giro.

La velocidad lineal en la punta de la pala de

estas mquinas, en condiciones de diseo, es

del mismo orden que la velocidad del viento

incidente. Estas caractersticas hacen que la

aplicacin fundamental de estas turbinas

haya sido tradicionalmente el bombeo de agua. Figura 2.30: Esquema de un rotor multipala



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No se utilizan en aplicaciones de generacin de energa elctrica debido a su bajo

rgimen de giro. A continuacin se muestra en la Figura 2.31 dos estilos de rotores

multipala totalmente diferentes

Figura 2.31: Rotores Multipala

b.2) Rotores tipo hlice. Aeroturbinas rpidas

Los rotores tipo hlice giran a una velocidad mayor que los rotores multipala. La

velocidad lineal en la punta de la pala de estas mquinas vara en un margen de 6 a 14

veces la velocidad del viento incidente en condiciones de diseo. Esta propiedad hace

que las aeroturbinas rpidas sean muy apropiadas para la generacin de energa

elctrica, ya que el elemento mecnico que acondiciona la velocidad de giro de la

turbina con la velocidad del generador es menor en tamao y coste. Los rotores tipo

hlice presentan un par de arranque reducido que, en la mayora de las aplicaciones, es

suficiente para hacer girar el rotor durante el proceso de conexin.

Dentro de los rotores tipo hlice pueden clasificarse atendiendo a distintos criterios:

por la posicin del equipo con respecto del viento y por el nmero de palas.

Clasificacin segn la posicin del equipo con respecto al viento.

Los rotores tipo hlice se pueden clasificar dependiendo de su disposicin frente a la

velocidad del viento incidente. As, las turbinas pueden disearse para que funcionen en

la configuracin de barlovento o sotavento.

Mquinas con rotor a barlovento

Las mquinas con rotor a barlovento (Figura 2.32) tienen el rotor de cara al viento.

La principal ventaja de los diseos aguas arriba es que se evita el abrigo del viento tras

la torre. Esto se traduce en menores cargas de fatiga, menores variaciones del par



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aerodinmico en el eje de baja y disminucin de ruidos. Con mucho, la gran mayora de

los aerogeneradores tienen este diseo.

Por otro lado, tambin hay algo de abrigo enfrente de la torre; es decir, el viento

empieza a desviarse de la torre antes de alcanzarla, incluso si la torre es redonda y lisa.

As pues, cada vez que el rotor pasa por la torre, la potencia del aerogenerador cae

ligeramente.

El principal inconveniente de los diseos aguas arriba es que el rotor necesita ser

bastante inflexible y estar situado a una cierta distancia de la torre. Adems, una

mquina aguas arriba necesita un mecanismo de orientacin para mantener el rotor de

cara al viento.

Figura 2.32: Configuracin general de turbinas de eje horizontal.

Izquierda: Disposicin sotavento

Derecha: Disposicin barlovento

Mquinas con rotor a sotavento

Las mquinas con rotor a sotavento tienen el rotor situado en la cara a sotavento de

la torre. La ventaja terica que tienen es que pueden ser construidos sin un mecanismo

de orientacin, si el rotor y la gndola tienen un diseo apropiado que hace que la

gndola siga al viento pasivamente. Este sistema de orientacin pasivo se basa en

inclinar ligeramente las palas como se indica en la figura 2.32, de forma que en su

movimiento de rotacin describen un cono. Cuando el rotor no est orientado, las palas

que se encuentran ms a favor del viento reciben un empuje aerodinmico que tiende a

variar la orientacin del rotor hacia la posicin de equilibrio.



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Sin embargo, en grandes mquinas sta es una ventaja algo dudosa, pues se

necesitaban cables para conducir la corriente fuera del generador. Si la mquina ha

estado orientndose de forma pasiva en la misma direccin durante un largo perodo de

tiempo y no dispone de un mecanismo de orientacin, los cables pueden llegar a sufrir

una torsin excesiva.

Un aspecto ms importante es que el rotor puede hacerse ms flexible. Esto supone

una ventaja tanto en cuestin de peso como de dinmica de potencia de la mquina, es

decir, las palas se curvarn a altas velocidades del viento, con lo que quitarn parte de la

carga a la torre.

El inconveniente principal es la fluctuacin de la potencia elica, debida al paso del

rotor a travs del abrigo de la torre. Esto puede crear ms cargas de fatiga en la turbina

que con un diseo corriente arriba.

Clasificacin segn el nmero de palas.

Dentro de las aeroturbinas rpidas se puede hablar de tres tipos de hlice: tripala,

bipala y monopala.

Aerogeneradores tripala

La mayora de los aerogeneradores

modernos tienen diseos tripala (Figura

2.33), con el rotor a barlovento, usando

motores elctricos en su mecanismo de

orientacin. El concepto bsico fue

introducido por primera vez por el clebre

aerogenerador de Gedser, del que ya se ha

hablado en el apartado 2.3.2 (c). Este

diseo tiende a imponerse como estndar

al resto de los conceptos evaluados,

debido fundamentalmente a su mejor

estabilidad estructural y aerodinmica,

menor emisin de ruido y mayor

rendimiento energtico frente a los rotores

de una o dos palas.

Otra de las caractersticas es el uso de

generador asncrono.

Figura 2.33: Aerogenerador tripala.

Tjaereborg (DK), 61 m , 2MW, 1988



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Aerogeneradores bipala

Los diseos bipala de aerogeneradores (Figura 2.34) ofrecen la ventaja de que

ahorran el coste de una pala y, por supuesto, su peso. Sin embargo, suelen tener

dificultades para penetrar en el mercado, en parte porque necesitan una mayor velocidad

de giro para producir la misma energa de salida. Esto supone una desventaja tanto en lo

que respecta al ruido como al aspecto visual. Las mquinas bi y monopala necesitan un

diseo mucho ms complejo, con un rotor basculante (buje oscilante). En ellas el rotor

tiene que ser

pfc raquel galvez roman 2005

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