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1
1. MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DEL AIRE
Para medir la velocidad del aire en la zona de ensayo utilizamos un tubo de Pitot
colocado a la entrada de la misma. El diferencial de presiones que se produce en el tubo
de Pitot es leído por un transductor de presión.
Combinando estos dos fáciles movimientos podemos medir la presión estática,
dinámica y total de forma independiente.
Estas presiones no se miden en el programa suministrado, que sólo mide la
velocidad del aire en función de la presión dinámica del tubo de Pitot.
Si queremos medir las presiones estática, dinámica y total, lo podemos hacer con un
manómetro conectado al tubo de Pitot.
Presión total
Presión estática
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3. CAMBIO DE ÁNGULO DE LAS PALAS
Tanto a las palas rectas como a las giradas 40º, se les puede cambiar el ángulo de
calaje, con una serie de sencillos pasos:
1. Colocar el juego de palas con el aro, en el utillaje suministrado para tal
efecto, con los tornillos presentados pero sin apretar, tal y como muestra la
imagen.
2.
Situar visualmente la pala paralela a la regla, dejando la ventana de la pieza
superior del utillaje, de manera que se pueda manipular el tornillo
correspondiente a cada pala.
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4
3. Elegir el ángulo correspondiente en el transportador de ángulos suministrado,
así como la distancia al eje de giro.
4.
Desplazar el transportador de ángulos sobre la regla de manera que podamos
medir el ángulo de la pala y apretar el tornillo de la pala una vez conseguidola posición deseada.
5.
Repetir el mismo proceso con el resto de palas.
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4. DESARROLLO TEÓRICO
La potencia de un flujo de aire es igual a la presión por el caudal, en el caso de un
flujo de aire, la presión está en forma de presión dinámica, por lo que la presión será igual
a:
=
2
Sabemos que el caudal es sección por velocidad, para el caso de un aerogenerador,
la sección será el área barrida por sus palas, con lo que:
= ∗ ∅
4
∗
Por lo tanto la potencia total en forma de flujo de aire que llega a un aerogenerador
será:
= ∗ = 2
2 ∗
∗ ∅2
4 ∗ = ∗ ∗ ∅
2∗
3
8
Según demostró Albert Betz en 1926, la potencia máxima extraíble de un
aerogenerador es de 16/27 de la potencia total, es decir de 0,592 o lo que es lo mismo un
59,2%.
Con lo que la potencia de Betz tendría la expresión siguiente:
= 16
27∗ =
16
27∗ ∗ ∗ ∅
2∗
3
8
Se denomina coeficiente de potencia a la fracción de la potencia total del viento
que transforma en potencia un determinado aerogenerador, con lo que tenemos que:
= ∗ ∗ ∗ ∅
2∗
3
8 = ∗
=
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6
Los aerogeneradores pueden tener en el rotor diferente número de palas, sabemos
que a priori, un menor número de palas en el rotor nos permite una mayor velocidad de
giro en el eje. La medida para esto es la denominada velocidad específica, cuyo valor
resulta del cociente entre la velocidad tangencial de la punta de pala y la velocidad del
viento, es decir:
λ= ∗
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7
5. FUNCIONAMIENTO DEL PROGRAMA
5.1. PANTALLA PRINCIPAL
En la pantalla principal se tienen los distintos indicadores y controles para comenzar
los ensayos:
1.
Mediante este selector controlamos el variador de frecuencia del ventilador
que produce el flujo de aire en la zona de ensayo. Situado en el 100%,
obtenemos la máxima velocidad de giro del ventilador y por lo tanto la
máxima velocidad de aire en la zona de ensayo. Conviene saber que todo
aerogenerador tiene una velocidad mínima de arranque, por lo que hasta que
no alcancemos la velocidad mínima de arranque el aerogenerador no
empezará a girar.
2.
Estos indicadores nos muestran la velocidad de giro del aerogenerador en
rpm y la velocidad del aire en m/s.
3.
Nos muestran el par en Nm y la potencia en w en el eje del generador.
2 3
84 15 76 9
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8
4. Pulsando el botón “Curvas características”, accedemos a la siguiente
pantalla.
5. En esta gráfica se muestra en tiempo real la velocidad de giro del
aerogenerador y la consigna establecida.
6.
Con este botón establecemos la consigna de la velocidad de giro deseada del
aerogenerador.
7.
En esta gráfica se muestra en tiempo real la potencia y el par en el eje del
aerogenerador.
8. Al pulsar este botón abandonamos el programa.
9. Pulsando este botón se inicia un proceso automático de calibración del
generador para ajustar sus características al sistema de regulación. Siempre
que cambiemos las palas del aerogenerador o su ángulo, debemos ejecutar
una calibración del sistema.
Al ejecutar el programa, se realizará un autoajuste de la medición de velocidad de
viento, veremos el siguiente mensaje:
Al pulsar ‘OK’, comenzará el autoajuste para acto seguido y sin necesidad de la
interacción del usuario, volver a la pantalla principal.
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9
5.2. CURVAS CARACTERÍSTICAS
En esta pantalla introducimos los datos de densidad del aire y radio del
aerogenerador:
10. Densidad del aire.
11. Radio del aerogenerador.
12.
Este botón selecciona el modo de adquisición de datos manual.
13. Este botón selecciona el modo de adquisición de datos automática.
14. Este botón, como su propio nombre indica, nos permite regresar a la pantalla
anterior.
10 11
13 1412
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10
5.2.1. TOMA DE DATOS AUTOMÁTICA
5.2.1.1. PASO 1
En caso de haber elegido la opción “Automático” en la pantalla anterior, nos
encontramos con esta pantalla donde deberemos seleccionar:
15. Número de puntos de la curva, que es el número de adquisiciones que va a
realizar el equipo. Pulsando los botones arriba o abajo, aumentamos o
disminuimos el número de adquisiciones a realizar.
16. Tiempo de espera entre tomas, pulsando los botones arriba o abajo,
aumentamos o disminuimos el tiempo de recogida de datos en cada muestra.
17.
Seleccionando este botón se realiza un ensayo con la velocidad de giro del
aerogenerador constante y variando la velocidad del aire.
18. Seleccionando este botón se realiza un ensayo con la velocidad del aire
constante y variando la velocidad de giro del aerogenerador.
19. Pulsaremos este botón en caso de querer volver a la pantalla anterior.
1516
18 1917
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11
5.2.1.2. PASO 2
5.2.1.2.1. CASO DE RPM CONSTANTE
En caso de haber escogido revoluciones por minuto constantes, visualizaremos esta
pantalla.
20.
El dato a introducir será la velocidad de giro deseada.
21.
Una vez introducido el dato, pulsamos este botón para continuar con elensayo.
22. Pulsamos este botón en caso de querer volver a la pantalla anterior.
22
20
21
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12
5.2.1.2.2. ADQUISICIÓN AUTOMÁTICA
En la pantalla de la imagen se visualiza la regulación que hace el sistema para ir
adquiriendo los datos de forma automática.
23. Nos indica la velocidad de arranque, es decir la velocidad del aire a la que el
aerogenerador ha empezado a girar.
24.
Este indicador nos muestra la velocidad mínima de aire necesaria para que el
aerogenerador alcance la velocidad establecida como consigna.
25.
En esta gráfica se muestra en tiempo real la velocidad de giro del
aerogenerador y la consigna establecida.
26. Este botón nos permite abortar la toma de datos y nos lleva a la pantalla
anterior, no es aconsejable su uso ya que puede ocasionar un mal
funcionamiento del sistema.
25
23
24
26
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5.2.1.2.3. PANTALLA RESULTADOS
27. Este botón nos permite exportar los datos adquiridos a formato Excel.
28.
Con este botón podemos imprimir directamente los datos.
29. En esta columna podemos acceder a los distintos tipos de gráficas, que
podemos obtener en función de los datos adquiridos.
30. Pulsamos este botón en caso de querer volver a la pantalla anterior.
31.
Tabla en la que se muestran los datos adquiridos por el programa.
32 31
30
2827
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5.2.1.3.1. PASO 2, CASO DE VELOCIDAD DEL AIRE CONSTANTE
En caso de haber escogido velocidad del aire constante, visualizaremos esta
pantalla.
32.
El dato a introducir será la velocidad del aire deseada, en porcentaje.
33. Una vez introducido el dato, pulsamos este botón para continuar con el
ensayo.
34.
Pulsamos este botón en caso de querer volver a la pantalla anterior.
A continuación, visualizaremos un mensaje emergente en que deberemos introducir
el valor mínimo, en rpm, que deseamos para el ensayo.
Mientras se esté alcanzando la velocidad deseada se visualizará un mensaje de
espera.
34
32
33
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5.2.1.3.2. ADQUISICIÓN AUTOMÁTICA
En la pantalla de la imagen se visualiza la regulación que hace el sistema para ir
adquiriendo los datos de forma automática.
35. Varios indicadores nos indican la velocidad de arranque, es decir la velocidad
del aire a la que el aerogenerador ha empezado a girar; la velocidad mínima
de aire necesaria para que el aerogenerador alcance la velocidad establecidacomo consigna; la posición, es decir el número de la toma de datos en cada
momento, la velocidad del aire y la velocidad de giro a alcanzar (consigna).
36. Este indicador nos muestra la velocidad de aire actual.
37. En esta gráfica se muestra en tiempo real la velocidad de giro del
aerogenerador y la consigna establecida. (En este caso la velocidad de
consigna aún no se ha alcanzado)
38.
Este botón nos permite abortar la toma de datos y nos lleva a la pantallaanterior, no es aconsejable su uso ya que puede ocasionar un mal
funcionamiento del sistema.
37
35 36
38
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16
5.2.1.3.3. PANTALLA RESULTADOS
39. Este botón nos permite exportar los datos adquiridos a formato Excel.
40.
Con este botón podemos imprimir directamente los datos.
41.
En esta columna podemos acceder a los distintos tipos de gráficas, que
podemos obtener en función de los datos adquiridos.
42. Pulsamos este botón en caso de querer volver a la pantalla anterior.
43. Tabla en la que se muestran los datos adquiridos por el programa.
43
41
4240
39
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5.2.2. TOMA DE DATOS MANUAL
5.2.2.1. PANTALLA 1
En funcionamiento “Manual”, establecemos nosotros la velocidad del aire y la
velocidad de giro del aerogenerador deseadas. En esta barra iremos visualizando el
proceso, según vayan variando los parámetros hasta llegar a conseguir los requeridos.
44. Con este botón regulamos la velocidad del aire.
45. Con este botón regulamos la velocidad de giro del aerogenerador.
46. Pulsamos grabar para obtener los datos del ensayo.
47. Pulsamos el botón FIN cuando ya no queremos adquirir más datos del
ensayo, se pondrá fin a la toma de datos y observaremos un conjunto debotones similar al que aparece en la pantalla de toma de datos automática.
48. Pulsamos este botón en caso de querer volver a la pantalla anterior.
46 44
47
45
48
8/18/2019 Guía Banco de Aerogeneradores 2016 v 01
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En caso de querer hacer una gráfica sobre el estudio del comportamiento del
aerogenerador en función del ángulo de calaje de las palas, los pasos a seguir son los
siguientes:
1.
Determinamos un ángulo de calaje inicial.
2. Ponemos en funcionamiento el equipo y en el modo de funcionamiento
“Manual”, establecemos el punto de funcionamiento deseado, pulsamos el
botón grabar.
3. Desconectamos el equipo pulsando el interruptor verde del frontal de la caja
del ordenador.
4. Cambiamos el ángulo de calaje de las palas con el útil suministrado (véase
punto cambio de ángulo de las palas).
5. Montamos las palas en el aerogenerador y encendemos el equipo pulsando
nuevamente el interruptor verde.
6. Volvemos a establecer el punto de funcionamiento deseado y pulsamos el
botón grabar.
7.
En caso de querer más mediciones repetiremos los pasos anteriores, las
veces deseadas.
NOTA: En caso de observarse un comportamiento anómalo durante la
regulación se recomienda reiniciar el dispositivo pulsando el botón verde de la
parte frontal así como reiniciar el software.
NOTA: Debido a las características inherentes del sistema, existen
limitaciones tanto en la velocidad del aire como en el rango de regulación para
asegurar un área de operación segura.