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Aerogeneradores: partes que los compones, funcionamiento y seguridad

OPÉRA SISTEMAS DE ENERGÍA EÓLICA DE BAJA POTENCIA

Índice 3.- Introducción 4.- Funcionamiento de un Aerogenerador 5.- Partes de un Aerogenerador

6.- Palas del rotor 7.- Cubo 8.- Eje de baja velocidad 9.- Caja de engranes 10.- Eje de alta velocidad 11.- Generador eléctrico 12.- Anemómetro y veleta de viento 14.- Torre 16.- Controlador electrónico 17.- Mecanismo de orientación

19.- Seguridad

LOGO IntroducciónLa energía del viento es utilizada

mediante el uso de máquinas eólicas (o aerogeneradores) capaces de

transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea

para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la producción de

energía eléctrica.

El funcionamiento de los aerogeneradores es muy sencillo, el viento mueve las hélices que conectadas a un generador transforman la energía mecánica rotacional en energía eléctrica.Existen diferentes tipos de aerogeneradores, de generador, de su potencia y de la disposición de su eje de rotación.Las partes principales de un aerogenerador son el rotor, la caja de engranajes, el generador, la torre y el sistema de control.Si nos fijamos en aerogeneradores en funcionamiento podemos observar que la velocidad de movimiento de las hélices es muy lenta. Mediante la caja de engranajes esa velocidad lenta de las palas se transforma en velocidad rápida para alimentar al generador.

FUNCIONAMIENTO DE UN AEROGENERADOR

PALAS DEL ROTOR

Capturan el viento y transfieren la energía cinética al cubo del rotor. En una turbina de 400w cada pala del rotor mide aproximadamente 80cm de longitud.

Las turbinas eólicas mas comunes son las de rotores tripalas, ya que no tienen ningún momento de inercia cuando giran y además la velocidad de cada rotación es relativamente baja haciéndolo menos ruidoso y favorable para la aceptación pública.

CUBO

El cubo del rotor está adjunto al eje de baja velocidad de la turbina eólica

EJE DE BAJA VELOCIDADEl eje de baja velocidad conecta el cubo del rotor a la caja de engranajes. El rotor rueda relativamente despacio, sobre 19 a 30 revoluciones por minuto. El eje contiene tubos para el sistema hidráulico permitiendo operar a los frenos aerodinámicos.

CAJA DE ENGRANES

La caja de engranes tiene el eje de baja velocidad a un costado. Esto hace que el eje de alta velocidad gire aproximadamente 50 veces mas rápidamente que el eje de velocidad baja.

EJE DE ALTA VELOCIDAD

El eje de alta velocidad gira aproximadamente 1,500 revoluciones por minuto y maneja el generador eléctrico. Está previsto con un freno a disco de emergencia. El freno mecánico se usa en caso del fallo del freno aerodinámico, o cuando la turbina esta reparándose.

GENERADOR ELÉCTRICO

El generador eléctrico es normalmente un generador llamado de instalación o asincrónico. En una turbina eólica de baja potencia la máxima potencia que se puede obtener es menor a los 3 kW.

ANEMÓMETRO Y VALETA DE VIENTO

El anemómetro y la veleta de viento se usan para medir la velocidad y dirección del viento. El anemómetro manda señales al controlador electrónico de la turbina para generar energía cuando la velocidad del viento alcanza aprox. 5 metros por segundo (10 nudos). Las computadoras detienen la turbina si la velocidad del viento excede los 50 nudos para proteger la turbina y sus alrededores.

ANEMÓMETRO Y VALETA DE VIENTO

TORRE

La torre sostiene la turbina, debe ser capaz de resistir rayos, vientos extremos, granizo y formación de hielo. Generalmente en un aerogenerador, las torres son cónicas tubulares de acero, ya que las hace mas seguras y cómodas para que acceda el personal de mantenimiento y reparación.Además debe cumplir con cierta altura favorable (de 40m a 60m) debido a que las velocidades de viento van aumentando cuanto mas lejos del terreno se encuentre.

TORRE

CONTROLADOR ELECTRÓNICO

El controlador electrónico contiene una computadora que monitorea la condición de la turbina eólica y controla el mecanismo de orientación. En caso de cualquier funcionamiento defectuoso, detiene la turbina y llama automáticamente a la computadora del operador de la turbina vía un nexo de modem de teléfono (opcionalmente).

MECANISMO DE ORIENTACIÓN

El mecanismo de orientación usa motores eléctricos para mover la turbina contra el viento. Este mecanismo es operado por el controlador electrónico que siente la dirección del viento que usa la veleta.

Controlador y mecanismo de orientación

LOGO SEGURIDADEs esencial que las turbinas eólicas se detengan automáticamente en caso de

funcionamiento defectuoso de un componente critico. Ej. si el generador

sobrecalienta o esta desconectado de la red eléctrica y el rotor empieza a sobrecalentarse rápidamente.

En este caso es necesario tener un sistema de protección de sobrevelocidad.

SEGURIDADSISTEMA DE FRENADO AERODINAMICO: FRENOS DE PUNTA

El sistema de frenado primario para las turbinas eólicas mas moderno es el Sistema de frenado aerodinámico que esencialmente consiste en girar las puntas de la pala Del rotor 90 grados. Estos sistemas son normalmente operados incluso para trabajar en caso de fallas de la potencia eléctrica , y ellos se sueltan automáticamente si el sistema hidráulico en la turbina pierde presión. El sistema hidráulico en la turbina se usa girando las palas o atrás de las puntas de la pala una vez que la situación peligrosa a terminado.La experiencia ha demostrado que esos sistemas de frenado aerodinámicos son sumamente seguros.

Gracias por su Atención!