ENERGA ELICALa energa elica es una fuente de energa renovable que utiliza la fuerza del viento para generar electricidad. El principal medio para obtenerla son los aerogeneradores, molinos de viento de tamao variable que transforman con sus aspas la energa cintica del viento en energa mecnica. La energa del viento puede obtenerse instalando los aerogeneradores tanto en suelo firme como en el suelo marino. (Endesa, 2015)En la actualidad, la energa elica es utilizada principalmente para producir electricidad mediante aerogeneradores conectados a las grandes redes de distribucin de energa elctrica. Los parques elicos construidos en tierra suponen una fuente de energa cada vez ms barata y competitiva, e incluso ms barata en muchas regiones que otras fuentes de energa convencionales. Pequeas instalaciones elicas pueden, por ejemplo, proporcionar electricidad en regiones remotas y aisladas que no tienen acceso a la red elctrica, al igual que la energa solar fotovoltaica. La energa del viento es ms estable y fuerte en el mar que en tierra, y los parques elicos marinos tienen un impacto visual menor, pero sus costes de construccin y mantenimiento son considerablemente mayores.La energa elica es un recurso abundante, renovable y limpio que ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar fuentes de energa a base de combustibles fsiles. El impacto ambiental de este tipo de energa es adems, generalmente, menos problemtico que el de otras fuentes de energa.Al incrementarse la proporcin de energa elica producida en una determinada regin o pas, se hace imprescindible establecer una serie de mejoras en la red elctrica local. Diversas tcnicas de control energtico, como una mayor capacidad de almacenamiento de energa, una distribucin geogrfica amplia de los aerogeneradores, la disponibilidad de fuentes de energa de respaldo, la posibilidad de exportar o importar energa a regiones vecinas o la reduccin de la demanda cuando la produccin elica es menor, pueden ayudar a mitigar en gran medida estos problemas. Adicionalmente, la prediccin meteorolgica permite a los gestores de la red elctrica estar preparados frente a las previsibles variaciones en la produccin elica que puedan tener lugar a corto plazo. (Wikipedia, 2015).VENTAJAS DE LA ENERGA ELICA Nunca se acaba No contamina la atmosfera. Es una fuente de energa segura y renovable. No produce emisiones en la atmosfera, ni genera residuos, salvo los de fabricacin de los equipos y el aceite de los engranajes. Se trata de instalaciones mviles, cuya desmontaje permite recuperar totalmente la zona. Se construye en muy poco tiempo (> de 6 meses) Su instalacin es compatible con otros muchos usos del suelo.

DESVENTAJAS DE LA ENERGA ELICA1. Depende de las condiciones atmosfricas1. El aprovechamiento de estas fuentes no est suficientemente estudiado y resultan caras.1. El impacto visual, es decir, su instalacin genera una alta modificacindel paisaje.1. El impacto sobre la avifauna: principalmente por el choque de las aves contra las palas, efectos desconocidos sobre modificacin de los comportamientos habituales de migracin y anidacin.1. El impacto sonoro, es decir el roce de las palas con el aire produce un ruido constante, la casa ms cercana deber estar al menos a 200 metros.1. La posibilidad de zona arqueolgicamente interesante.HistoriaAunque el aprovechamiento de la energa elica data de las pocas ms remotas de la humanidad (existen grabados egipcios sobre navegacin a vela fechados 500 aos a. c) la primera noticia que se tiene al respecto se refiere a un molino que Hern de Alejandra construy en el siglo II antes de C. para proporcionar aire a su rgano.

Los ms antiguos molinos que se conocen eran de eje vertical. Hacia el siglo VIII aparecieron en Europa, procedentes del este, grandes molinos de eje horizontal con cuatro aspas. Los molinos de viento de eje horizontal han de hacer siempre frente al viento. Estos molinos eran muy adecuados para vientos del orden de 5 m/s, es decir, unos 20 km./h.

Es a partir de los siglos XII-XIII cuando empieza a generalizarse el uso de los molinos de viento para la elevacin de agua y la molienda de grano, los ms antiguos aparecieron en Turqua, en Irn y en Afganistn. A principios del siglo XII. Europa se llen a su vez de molinos, sobre todo en Blgica y en los Pases Bajos. Los molinos con gran nmero de palas determinan velocidades de rotacin relativamente bajas y un funcionamiento til a partir de velocidades del viento del orden de 2 m/s.

El desarrollo de los molinos de viento se interrumpe con la revolucin industrial y la utilizacin masiva de vapor, la electricidad y los combustibles fsiles como fuentes de energa motriz. Es, sin embargo, en la segunda mitad del siglo XIX cuando tiene lugar uno de los ms importantes avances en la tecnologa del aprovechamiento del viento, con la aparicin del popular molino multipala americano, utilizado para bombeo de agua prcticamente en todo el mundo, y cuyas caractersticas habran de sentar las bases para el diseo de los modernos generadores elicos.

Fue entre las dos ltimas guerras cuando aparecieron, como consecuencia de los progresos tcnicos de las hlices de aviacin, los grandes aerogeneradores de dos o tres palas. En ellos se transforma la energa cintica del viento en energa mecnica primero y en energa elctrica posteriormente. (SAEM Thales, 2015)

ORIGENTodas las fuentes de energa renovables (excepto la mareomotriz y la geotrmica), incluso la de los combustibles slidos, provienen, en ltimo trmino, del Sol. El Sol irradia 1014 kwh de energa hacia la Tierra. En otras palabras, si tenemos en cuenta que 1 kwh = 3.600.000 julios y esta energa se transmite en una hora, la Tierra recibe del Sol 1017 w de potencia.

Alrededor de un 1 a un 2% de la energa proveniente del Sol es convertible en energa elica. Esto supone una energa alrededor de 50 a 100 veces superior a la convertida en biomasa por todas las plantas de la Tierra.

El viento se produce por las diferencias de temperaturas que alcanzan diferentes partes de la Tierra.Las regiones alrededor del ecuador, a 0 de latitud, son calentadas por el sol ms que las zonas del resto del globo.

En el hemisferio norte, el movimiento del aire en las capas altas tiende a desviarse hacia el ESTE y en las capas bajas hacia el OESTE, por efecto de las fuerzas de inercia de Coriolis. En el hemisferio sur ocurre al contrario.

Este modelo de circulacin, todava se ve perturbado por la formacin de torbellinos que se generan en las zonas de interpolacin de los diferentes ciclos. La componente transversal de la velocidad del viento genera unas olas, que poco a poco se van incrementando hasta que la circulacin se rompe, producindose unos torbellinos que se mueven independientemente. Estos ncleos borrascosos se generan peridicamente y transportan grandes masas de aire fro hacia el sus alterando las condiciones climticas en zonas de latitud inferior.

Las direcciones dominantes del viento son importantes para el emplazamiento de un aerogenerador, ya que obviamente querremos situarlo en un lugar en el que haya el mnimo nmero de obstculos posibles para las direcciones dominantes del viento. Sin embargo la geografa local puede influenciar en los resultados de la tabla anterior.

Principio de operacin de las mquinas elicas

Los molinos de viento, aeromotores, mquinas elicas (trminos que pueden ser considerados sinnimos), o los aerogeneradores, o turbinas elicas en su acepcin, son dispositivos que convierten la energa cintica del viento en energa mecnica.

Aunque existen dos tipos bsicos de molinos, eje horizontal y eje vertical, el principio de operacin es esencialmente el mismo. La captacin de la energa elica se realiza mediante la accin del viento sobre las palas, las cuales estn unidas al eje a travs de un elemento denominado cubo (conjunto que recibe el nombre de rotor). El principio aerodinmico, por el cual este conjunto gira, es similar al que hace que los aviones vuelen

Segn este principio, el aire que es obligado a fluir por las caras superior e inferior de una placa o perfil inclinado genera una diferencia de presiones entre ambas caras, dando origen a una fuerza resultante (R) que acta sobre el perfil. Descomponiendo esta fuerza en dos direcciones se obtiene:La fuerza de sustentacin (S), o simplemente sustentacin, de direccin perpendicular al viento y la fuerza de arrastre (A), de direccin paralela al viento.Para favorecer la circulacin del aire sobre la superficie de las palas, evitar la formacin de torbellinos y maximizar la diferencia de presiones, se eligen perfiles de pala con formas convenientes desde el punto de vista aerodinmico. Segn como estn montadas las palas con respecto al viento y al eje de rotacin, la fuerza que producir el par motor ser dominantemente la fuerza de arrastre o la de sustentacin. (Moragues & Rapallini, 2003)

TIPOS DE MQUINAS ELICASSe acostumbra clasificar las mquinas elicas segn la posicin del eje de rotacin con respecto a la direccin del viento, pudindolos dividir en dos categoras principales:

Molinos de eje horizontal. Mquinas elicas en las cuales el eje de rotacin es paralelo a la direccin del viento.Son los ms difundidos y los que han permitido obtener las mayores eficiencias de conversin. En su gran mayora, la conversin de la energa disponible en el eje del rotor en otra forma de energa, se realiza mediante dispositivos ubicados sobre la torre. Tal es el caso de las turbinas elicas destinadas a la produccin de electricidad donde el generador elctrico, acoplado al eje del rotor a travs de un multiplicador, est localizado en la navecilla.

Molinos de eje vertical. Mquinas elicas en las cuales el eje de rotacin es perpendicular a la superficie terrestre y a la direccin del viento.La caracterstica principal de los molinos de eje vertical es que no requieren de sistemas de orientacin. Ventaja nada despreciable pues evita complejos mecanismos de direccionamiento y elimina los esfuerzos a que se ven sometidas las palas ante los cambios de orientacin del rotor. Por su disposicin permite colocar los sistemas de conversin prcticamente a nivel de suelo, evitando pesadas cargas en las torres, como ocurre en los de eje horizontal. (Moragues & Rapallini, 2003)

APLICACIONES MS USUALES DE LOS MOLINOS DE VIENTO

FUNCIONAMIENTO DE UN AEROGENERADORPalas del rotor:Es donde se produce el movimiento rotatorio debido al viento.Eje:Encargado de transmitir el movimiento rotatorio.Caja de engranajes o Multiplicadores:Encargados de cambiar la frecuencia de giro del eje a otra menor o mayor segn dependa el caso para entregarle al generador una frecuencia apropiada para que este funcione.Generador: Es donde el movimiento mecnico del rotor se transforma en energa elctrica.Adems de estos componentes bsicos se requieren otros componentes para el funcionamiento eficiente y correcto del aerogenerador en base a la calidad de servicio de la energa elctrica, alguno de ellos son:Controlador electrnico: que permite el control de la correcta orientacin de las palas del rotor, tambin en caso de cualquier contingencia como sobrecalentamiento del aerogenerador lo para.Unidad de refrigeracin: Encargada de mantener al generador a una temperatura prudente.Anemmetro y la Veleta: Cuya funcin estn dedicadas a calcular la velocidad del viento y la direccin de este respectivamente.Estn conectadas al controlador electrnico quien procesa estas seales adecuadamente.

Control de potencia en los aerogeneradoresPitch controlledTambin llamados por regulacin de ngulo de paso, el controlador electrnico lleva un registro de las potencias entregadas por el aerogenerador, si la potencia entregada pasase un valor nominal el controlador hace que el ngulo por donde se recibe el viento cambie de posicin lo que hace que cambie el rea efectiva por donde pasa el viento y por lo tanto disminuye su potencia absorbida, en el caso que la potencia recibida es muy chica se hace el procedimiento contrario.Stall controlledDenominados tambin regulados por perdida de aerodinmica, las palas del rotor estn fijas al eje, las palas del rotor han sido aerodinmicamente diseadas de tal manera que a medida que aumenta la velocidad del viento se produce paridad de potencia por turbulencias y as se regula la potencia generada.

Por aleronesEsta tcnica consiste en cambiar la geometra de las palas del rotor, sin embargo esto produce fuerzas que pueden daar la estructura, por lo tanto es sola usada en generadores de baja potencia.(Medina lvarez & Seccia Arriaza)

CMO SE PRODUCE LA ELECTRICIDAD EN LOS AEROGENERADORES

Los aerogeneradores estn formados por:TORRE: Soporte capaz de aguantar el empuje del viento. Tiene cierta altura para evitar las turbulencias que se producen al ras del suelo.

GNDOLA: Esta estructura trasmite las cargas del rotor mediante un tren convencional al generador elctrico.

SISTEMA DE CAPTACIN: Rotor compuesto por una o varias palas unidas a un buje, que tienen como misin transformar la energa cintica en energa mecnica. El buje fija las aspas al eje.

Existen distintos tipos de rotores:Segn la disposicin de los ejes:Rotores de eje horizontal Rotores de eje vertical

SISTEMA DE ORIENTACIN: Slo se utiliza en los aerogeneradores de eje horizontal para situar el rotor en la direccin del viento.SISTEMA DE REGULACIN: Se encarga de controlar la velocidad de rotacin en el eje del motor, especialmente cuando los vientos son fuertes y pueden hacer peligarr la estructura.SISTEMA DE TRANSMISIN: Transmiten la energa mecnica conseguida en el eje del generador para producir energa elctrica o trabajo mecnico. (Aula tecnolgica , 2015)

CENTRAL ELICAFuncionamiento de un tipo de aerogenerador de eje horizontalSobre una torre soporte se coloca una gndola, que aloja en su interior un generador, el cual est conectado, mediante una multiplicadora, a un conjunto de palas (1).La energa elctrica producida por el giro del generador es transportada mediante cables conductores (2) a un centro de control (5) desde donde, una vez elevada su tensin por los transformadores (7), es enviada a la red general mediante las lneas de transporte de alta tensin (8).Dado el carcter aleatorio de la produccin de energa elctrica por va elica, las centrales de este tipo deben disponer de una fuente auxiliar (6) para tener garantizado en todo momento el suministro de energa elctrica.

Debido a la altura en la que se encuentra el generador y al rozamiento que el aire produce sobre ste, es conveniente que el equipo tenga una toma a tierra (4), para evitar la electricidad esttica.

Asimismo, para el control de la velocidad del generador existen tecnologas que permiten regular, dentro de unos lmites, las revoluciones de las palas, independientemente de la velocidad del viento. (Unesa, 2015)

EJEMPLO CENTRAL ELICA VILLONACO EN ECUADOR