Seminario “Tecnologías y Diseño de Aerogeneradores”
Ing. Nicolás Alday [email protected]
Diseño Estructural IMPSA Wind - Mendoza
Conceptos de Diseño – Aerogeneradores Diseño Estructural de Palas
Energía Eólica
Unidad de Negocio
IMPSA WIND
• IMPSA es una empresa global dedicada a producir soluciones integrales para generación de energía eléctrica a partir de recursos renovables.
• IMPSA ha cumplido cien años.
• Desde su creación en 1907, experimentó un crecimiento permanente hasta llegar a lo que es en la actualidad: una empresa comprometida con sus Clientes, que crea soluciones integrales de alto valor, responsable socialmente con las comunidades en las que trabaja, con profunda conciencia medioambiental y vocación de largo plazo en la investigación y desarrollo de tecnologías sustentables.
• En la actualidad la empresa cuenta con un Backlog de proyectos de generación de energía eléctrica a partir de recursos renovables que supera los 6.000 MW de capacidad instalada y 1.600 MM de USD.
IMPSA WIND
IMPSA WIND
IMPSA Wind es una unidad de negocios que diseña, produce y comercializa generadores eólicos de gran potencia, y desarrolla granjas eólicas en condiciones EPC.Es la única compañía en Latinoamérica que tiene su propia tecnología para este tipo de equipos. IMPSA Wind nació como el resultado de la sinergia entre las diferentes
unidades de negocios de la compañía.
Cuenta con su diseño innovador propio (UNIPOWER)® para generadores eólicos de 1MW, 1.5 MW y 2.1 MW. Actualmente está expandiendo su concepto a generadores de 3 MW.
Unidad de Negocios Tecnología
IMPSA Hydro Mecánica de fluidos y generadores sincrónicos
IMPSA Port Systems Estructuras altas y conversión de frecuencia
ICSA automatización
IMPSA participa en la totalidad de la CADENA DE VALOR del negocio con tecnología propia.
I+D Fabricación ConstrucciónGeneración de
Energía
IMPSA WIND
IMPSA WIND
– Estudio de viabilidad y ejecución de proyectos de granjas eólicas.
– Diseño, fabricación, instalación y puesta en marcha de generadores eólicos.
– Soluciones llave en mano.
– Ejecución de contratos EPC para proyectos de energía eólica.
– Servicios de post-venta.
– Operación & Mantenimiento (O&M).
Productos y Servicios
UNIPOWER®, diseño patentado de IMPSA, minimiza las desventajas de las configuraciones tradicionales de los generadores de transmisión directa (tamaño y peso), pero mantiene su ventaja principal (sin caja multiplicadora).
UNIPOWER® fusiona en un solo componente las funciones tradicionales del generador eléctrico y el cubo rotor minimizando las partes activas, reduciendo las pérdidas y tiempos muertos por mantenimiento.
UNIPOWER® utiliza imanes permanentes y control de potencia por paso de palas, optimizando la captura de energía a distintas velocidades de viento.
IMPSA WIND
IMPSA Wind utiliza tecnología de última generación para el desarrollo completo de la ingeniería.
• El diseño inicial del equipo comienza con las decisiones sobre los principales parámetros de operación (potencia y características de viento – turbulencia e intensidad).
• A partir de ese punto es necesario diseñar los perfiles de palas y determinar las cargas máximas, los parámetros del generador, las principales características mecánicas y la estrategia de control.
Proyectos en ejecución
Praia de Parajurú28.8 MW
Agua Doce125.8MW
Praia do Morgado28.8 MW
Volta do Río42 MW
BomJardín daSerra90 MW
CEARA
SANTACATARINA
Proyecto Ceara
Desarrollo de granja eólica bajo el marco del programa PROINFA del Gobierno de Brasil.Factor de carga: 47%El contracto es bajo el esquema de “Llave en mano”, donde IMPSA debe proveer:
• Equipamiento• Montaje• Puesta en marcha• Operación y mantenimiento
Capacidad total ha instalar: 100 MWInversión total aprox. US$ 280 MM
Proyecto Santa Catarina
Desarrollo de granja eólica bajo el marco del programa PROINFA del Gobierno de Brasil.Factor de carga: 37.7%El contracto es bajo el esquema de “Llave en mano”, donde IMPSA debe proveer:
• Equipamiento• Montaje• Puesta en marcha• Operación y mantenimiento
Capacidad total ha instalar: 216 MWInversión total aprox. US$ 715 MM
IMPSA Argentina – MendozaPlanta I
Dedicada a la producción seriada de generadores eólicos.
• Capacidad anual de producción:
70 sets de palas70 generadores
• Superficie de producción: 21,300 m2
• Tiene una superficie total de 52 Ha en donde todos los sectores de la compañía están concentrados (I+D, Ingeniería, Comercial, Operación, Recursos Humanos, Administración y Finanzas). Dedicado a todos los productos de IMPSA.
• Operaciones dispone de un Centro de producción formado por las siguientes naves:
– Nave I – Mecanizado y Estructura;– Nave III – Estructuras;– Nave de Generadores;– Nave IV – Estructuras;– Nave V – Amolado;– Nave de Ajuste;– Nave Trazado y Corte;– Nave de granallado y pintura.
• La nave más grande es la N°1 (225 x 33 x 35) m.
IMPSA Argentina – MendozaPlanta II
Dedicada a la producción seriada de Generadores Eólicos.
Nuestra planta en Suape ya tiene ordenes para más de un año de producción.
IMPSA Brasil – Suape
• Capacidad de producción anual: 200 unidades
• Superficie de producción: 13,000 m2
• Superficie de administración: 4,000 m2
• El principal objetivo de esta planta es la producción de:– Grúas de puerto, – Equipos hidromecánicos,– Componentes estructurales para
unidades de generación hidráulica,– Generadores eólicos.
• Superficie de producción: 20.910 m2.• Capacidad anual de producción: 50
generadores eólicos.
IMPSA Malasia – Lumut
INTRODUCCION A LA TECNOLOGIA EOLICA
ESTUDIOS DE SITIOPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOCONFIGURACIONESAERODINAMICA DE PALASESTRUCTURA DE PALAS ENSAYOS MONTAJE
Estudio de sitio
• La campaña de medición se realiza durante al menos un año en el lugar que se tiene que evaluar, gracias a una torre de medición dotada de anemómetros, veletas, sensores de presión y de temperatura. Esta campaña permite obtener datos correspondientes, de manera continua, cada diez minutos.Luego se calcula el potencial eólico del lugar gracias a un software de simulación WASP, a partir de los datos colectados en la campaña de medición, y de los datos provenientes de la estación meteorológica más cercana. Después del proceso estadístico del conjunto de estos datos, se establece el potencial eólico (velocidades medias, perfil vertical de velocidad, rosa de los vientos...) y se valora la producción de cada molino de viento del parque eólico.
Campaña de Medición
Una campaña de medición implica:• 1 año de medición como mínimo.• Selección de todas las magnitudes físicas a medir.• Selección del equipamiento: Tipo y características.• Determinar el número y ubicación de las torres.• Establecer alturas de medición.• Establecer la frecuencia de muestreo y el intervalo de registro.• Establecer como será almacenada la información.• Diseñar todo de acuerdo a los estándares en la materia.• Diseño del sistema de alimentación.• Diseño de fundación y configuración de riostras para la erección.• Montaje de la torre e instrumentos. Cableado. Puesta en marcha.• Revisión periódica del equipamiento.• Establecer procedimientos para el procesamiento de los datos
recolectados.
LA ROSA DE LOS VIENTOS: La rosa de los vientos nos suministra información estadística sobre la disponibilidad de energía eólica y la frecuencia en el tiempo. Son dados los porcentajes de frecuencia del tiempo de ocurrencia del viento que llega en cada sector, el porcentaje de energía eólica disponible en cada sector, mas allá del nivel de turbulencia. La dirección de los vientos es importante para el cálculo de la energía generada por una determinada planta eólica y también para la optimización a la hora de escoger los lugares en que quedarán alineados los aerogeneradores.
Estudio de Sitio
Anemómetro: El anemómetro más utilizado es el anemómetro de cazoleta. El anemómetro gira a una velocidad proporcional a la velocidad del viento originando una señal eléctrica proporcional a la velocidad de giro.Veleta: La veleta determina la dirección del viento. Ella está formada por un elemento móvil que puede girar libremente para orientarse en la dirección del viento, y un transductor que permite traducir esa posición a una señal eléctrica.
0.0%
2.0%
4.0%
6.0%
8.0%
10.0%
12.0%
14.0%
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25
Wind Speed [m/s]
Prob
abili
ty D
ensi
ty F
unct
ion
MeasurementsWeibull fitting. K=2.5. C=9.02
Con las medidas de velocidad se determina cuál es la distribución de velocidades de viento en un lugar, es decir, el número de horas al año que vamos a tener una determinada velocidad de viento. Se utiliza la distribución de Weibull para caracterizar la mayoría de los sitios.
Ley exponencial de Hellmann: La velocidad del viento varía con la altura, siguiendo aproximadamente una ecuación de tipo estadístico, conocida como ley exponencial de Hellmann.
Distribución de Probabilidad
Valores del exponente de Hellmann en función de la rugosidad del terrenoLugares llanos con hielo o hierba a=0.08 – 0.12Lugares llanos (mar, costa) a=0.14Terrenos poco accidentados a=0.13 – 0.16Zonas rústicas a=0.2Terrenos accidentados o bosques a=0.2 – 0.26Terrenos muy accidentados y ciudades a=0.25 – 0.4
Clase de sitio
• Determinación de la clase del sitio:• Que aerogenerador es acorde a las condiciones en el sitio?
– IEC 61400-1 Clase I, II, III, S– Parámetros ha calcular a altura de Hub:
• Valores extremos (por ejemplo, a través de una distribución de Gumbel).• Distribución de probabilidad de intensidad de viento (Weibull).• Turbulencia.• Otros (corte, rango de temperatura, salinidad, etc).
Importancia:
Garantizar la integridad estructural del aerogenerador durante toda la vida del parque y su operación segura bajo condiciones normales y extremas.
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 5 10 15 20 25
Wind speed [m/s]
Pow
er [k
W]
0.0%
2.0%
4.0%
6.0%
8.0%
10.0%
12.0%
Rho=1.225 Kg/m3 Rho=0.997 Kg/m3 Weibull
dvv
vWvPTEoutcut
∫−
=0
)()(
Power curve corrected by air density
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 5 10 15 20 25
Wind speed [m/s]
Pow
er [k
W]
Rho=1.225 Kg/m3Rho=0.997 Kg/m3
Vcut-in
Vnom
Vcut-out
W(V) Wi
P(V) Pi
E ∑ Pi Wi T
TPnAEPCF =
Energía capturada
• Parámetros de Weibull.
• Trazado de líneas de transmisión.
En general, contienen información como:
• Velocidad media a distintas alturas.
• Densidad de potencia.
• Rosas de los vientos.
• Topografía.
• Temperatura.
• Densidad de aire.
Mapas eólicos
Algunas fuentes y rangos de errores en la medición:• Calibración de anemómetros (1.0%;5%)• Variaciones o cambios en la calibración (0.2%;3.0%)• Anemómetro fuera de la vertical (0.2%;1.5%)• Overspeeding (0.2%;1.0%)• Distorsión del flujo generado por la torre (0.5%;2.0%)• Distorsión del flujo generado por los soportes (0.5%;2.0%)• Distorsión del flujo generado por otras causas (0.1%;2.0%)• Incertezas en la cuantificación y almacenamiento de la información (0.2%;1.0%)Otras fuentes de errores que deben ser cuantificadas:• Modelo de Shear• Extrapolación espacial• Correlaciones a largo plazo• Incertezas en la curva de mediciónMás perdidas deben ser consideradas:Histéresis.Degradación de las palas.Pérdidas eléctricas en la red interna, subestaciones y líneas de transmisión.Disponibilidad de los aerogeneradores y de la red.
*Valores tomados de la recomendación de la IEA
Identificación y cuantificación de incertezas
Características
Empuje Aerodinámico Momento de rotación
Transformación del momento de rotación
TransformaciónMecánica / Eléctrica
Energía Cinética del aire
Viento Energía residual del aire
Rotor:
Dispositivo de cambio de pasoRodamientos del rotorSeguimiento de la dirección del vientoFreno (mec./aerod.)
Caja MultiplicadoraControl del momento de rotaciónControl de temperatura
Generador:
Control de potenciaControl de temperatura
Consumidor
Control:
Control GeneralSistema de seguridad
Energía del Viento
MÁXIMA POTENCIA EXTRAIBLE
Un aerogenerador obtiene su potencia de entrada convirtiendo la fuerza del viento en un par (fuerza de giro) actuando sobre las palas del rotor.
La cantidad de energía transferida al rotor por el viento depende de:
densidad del aireárea de barrido del rotorvelocidad del viento.
La animación muestra cómo una porción cilíndrica de aire de 1 metro de espesor pasa a través del rotor de un aerogenerador típico de 1.000 kW.Con un rotor de 54 metros de diámetro cada cilindro pesa aproximadamente 2,8 toneladas.
P = ½ · ρ · v3 · A · η
Energía del Viento (cont.)
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
Relación de Velocidades (V2/V1)
Rel
ació
n de
Pot
enci
as (P
/P0)
La ley de Betz dice que sólo puede convertirse menos de 16/27 (el 59 %) de la energía cinética en energía mecánica usando un aerogenerador. Fue formulada por primera vez por el físico alemán Albert Betz en 1919. Su libro "Wind-Energie", publicado en 1926, proporciona buena parte del conocimiento que en ese momento se tenía sobre energía eólica y aerogeneradores
Cuanto mayor sea la energía cinética que un aerogenerador extraiga del viento, mayor será la ralentización que sufrirá el viento que deja el aerogenerador
La ley de Betz CizallamientoDepende de las características del terreno e influye directamente en la
turbulencia del viento y en la altura de la torre.
P = ½ · ρ · v3 · A · η
Pot. del viento, Betz y turbina comercial
Tipos de EmplazamientosOn Shore
Tipos de Emplazamientos
Off Shore
Tipos de Aerogeneradores
Turbinas de eje Horizontal Turbinas de eje Vertical
Diferencias - Número de palas
ROTOR
CAJA MULTIPLICADORA
EJE LENTO
EJE RÁPIDO
GENERADOR ASÍNCRONO
GÓNDOLA
TORRE
Diseños Actuales
Aerogeneradores Asíncronos
Diseños Actuales
Aerogeneradores Síncronos
ROTOR TURBINA
POLOS BOBINADOS
ESTATOR EXTERNO
GÓNDOLA
ANILLOS DESLIZANTES
TORRE
EJE
ESTATOR INTERNO POLOS IP
UNIPOWER ®
CUBO ROTOR
Generador Síncrono - UNIPOWER ®
Evolución de tamaños
P = ½ · ρ · v3 · A · η
• Máxima eficiencia y confiabilidad
• Mínimo mantenimiento
• Diseño escalable a potencias mayores (fabricación seriada)
Objetivos mundiales
• Independencia tecnológica
• Maximización de componentes nacionales y desarrollo de proveedores locales
• Precio fuertemente competitivo
Objetivos adicionales (Argentina)
Flujo sobre una sección alarCapa limite laminar Capa limite turbulenta
Flujo desprendido
Transición laminar turbulento
Transición laminar turbulento
Transición laminar turbulento
Desprendimiento
Recirculación
Transición laminar turbulento
Fuerzas sobre un perfil
Fuerza de sustentación
Fuerza de resistencia
Cuerda perfil
Ancho perfil
Curvas de una sección a diferentes Re
Limitación de potencia
Curvas de potencia
Distribución y torsión de perfiles
Alto Cl/Cd
No sensible a suciedad
Bajo ruido
Compatible geométricamente
No sensible a suciedad
Buenas características aerodinámicas
Buenas características estructurales
Compatible geométricamente
Coeficiente de potencia (Cp.) vs. rpm.
Potencia y torque vs. rpm.
Cp vs. Lambda para varios pitch
Cp vs. Lambda para varios pitch
Curvas Típicas
P = ½ · ρ · v3 · A · η
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24viento (mps)
Cp
-
Ct
CtCp
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
viento (mps)
RPM
- PI
TCH
(°)
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
Pote
ncia
(Kw
)
RPMPitchPot
Viento sobre el rotor
Flujo irregular sobre el rotor debido a:
Capa limite a partir del suelo (perfil vertical)
Oscilación en la velocidad del viento (ráfagas)
Cambio en la dirección del viento (flujo oblicuo)
Influencia del viento por el mismo aerogenerador (góndola y torre)
Perfil verticalEje de la máquina
Flujo oblicuo
Dirección media
Velocidad mediaVariación en la velocidad del viento (ráfaga, turbulencia)
Sombra de
la torre
Rotores típicos
Turbinas de eje horizontal (HAWT)Monopala:• Bajo costo.• Alto impacto visual.• Alto nivel de ruido.• Baja complejidad mecánica .• Baja eficiencia.
www.windpower.org
Bipala:• Costo medio.• Impacto visual medio.• Bajo nivel de ruido.• Alta complejidad mecánica.• Eficiencia media.Tripala:• Alto costo.• Bajo impacto visual.• Nivel de ruido medio.• Complejidad mecánica media.• Alta eficiencia.
Configuración baseSoluciones típicas
www.owenscorning.com
“Blade manufacturing improvements -development of the ERS100 blade” SAND2001-
1381
Pieles: diseñadas para dar forma aerodinámica.
Vigas de corte: diseñadas paramantener la forma aerodinámica.
Telas centrales: diseñadas pararesistir la flexión.
Configuración base
Uniones al rodamiento
“Comportamiento mecánico de las juntas tipo T-bolt en materiales compuestos gruesos”,
doctoral thesis, D. Víctor Martinez Moll
Diseño
Prediseño
Simulaciónaeroelástica
Modelado 3D
MaterialesCargas
FEA
Planos y procedimientos
Ensayos
Fabricación
Certificacióndel diseño
Proceso de diseño
Diseño
Guías y estándares de diseño
Existen muchas fuentes de informaciónque asisten en el diseño de las turbinas.•Guías. •Estándares.•Publicaciones científicas.
Necesidad de certificar diseño paraobtener márgenes de seguridad. Se aprovecha el know-how de la indústria.
IEC es un comité internacional.IEC61400 es específico sobre diseño de turbinas eólicas.
Diseño
Filosofía de factores de seguridad
IEC 61400-1:
Diseño
Datos de entrada
1. Geometría:
• Datos de perfiles.
• Distribuciones de cuerda, espesor y alabeo.
2. Materiales:
•Propiedades elásticas.
•Límites admisibles.
•Espesor de tela curada(CPT).
3. Cargas:
•Cargas estáticas de diseño.
•Cargas dinámicas de diseño.
•Datos experimentales.
•Teoría clásica de placaslaminadas.
• Modelo Halpin-Tsai.
•Casos de carga de diseño.
•Clase del viento
•Potencia de salida.
•Blade Element Momentum Theory (BEM).
•Diseño de perfiles.
•Optimización de fabricación.
Datos Conceptos
Diseño
Blade Element – Momentum (BEM)
Disco actuador:• Flujo axial + rotación.• Puede analizar eficiencia del rotor
mediante factores de inducción.
Elementos de pala:• Cada pala se divide por elementos
independientes entre sí.• Se evalúa el flujo de aire local.• Permite calcular el arrastre y torque de
cada pala.• Se puede encontrar la geometría
óptima de la pala.
Diseño
Estudios por CFDPerfiles gruesos:El creciente aumento del tamaño de las palasy la necesidad de mantener los costos aniveles competitivos, obliga a tener un balanceentre conceptos aerodinámicos yestructurales. Es necesario emplear perfiles gruesos en zonas cercanas a la raíz donde los métodos convencionales de cálculo ya no son válidos y se emplea CFD para superar esta barrera.
Puntera:El método BEM asume que cada perfil es independiente y para las zonas de raíz y punta agrega coeficientes de ajusta. Se emplea CFD para verificar estos coeficientes y optimizar el diseño de la puntera.
Diseño
Materiales
RefuerzosLos refuerzos permiten ajustar las
propiedades hacia donde son necesarias.Esta ventaja produce estructuras más
livianas que reducen las cargas inerciales sobre la turbina.
www.marinecomposites.com
Diseño
Materiales
Matriz• Mantiene los cabos de refuerzo
unidos (resistencia transversal),• Protege los refuerzos de la
exposición ambiental.• Distribuye las cargas entre los cabos.• Resiste las cargas dinámicas.
www.marinecomposites.com
Diseño
Materiales
Madera Balsa
www.marinecomposites.comDIAB group web page
Espuma
Diseño
Ensayo de MaterialesLos materiales compuestos no comparten los milenios de desarrollo del acero. Por lo tanto, se requieren campañas extensas de ensayos para confirmar las propiedades mecánicas.
Diseño
Posicionado de telas
Corte a medida:
•Diseño simple.
•Necesidad de corte de plantillas.
•Requerimiento de mano de obraexcesivo.
Cintas:
•Cálculo complejo.
•No necesita plantillas. Rollos de ancho constante.
•Requerimiento de mano de obrareducido.
Diseño
Naturaleza de las cargas
“Wind Energy Handbook” – Wiley & sons
•Inercial: se consideran la gravedad terrestre, vibraciónde componentes y sismos.
•Aerodinámica: se debe fundamentalmente al viento, el cual se analiza estadísticamente dada su naturalezaaleatoria.
•Actuadores: se contemplan los efectos del sistema de control y de seguridad.
Diseño
Casos de carga
IEC61400-1 Wind Turbines Part 1: Design requirements
La vida en servicio de una turbina se simula mediante un grupo de situaciones de operación esperables.
Los casos de carga son lascombinaciones más desfavorables de todas las condiciones de diseño.
El estándar IEC61400-1 da una lista de los casos de carga mínimos necesariosque se deben considerar en el diseño.
Análisis por elementos finitos
CAD/CAE
Es fundamental integrar las diferentes etapas de diseño para minimizar errores y reducir costos.
Simulación numérica + Modelado 3D+
Planos de fabricación
Análisis por elementos finitos
El método de elementos finitos
Necesidades:•Evaluar concentraciones de tensiones.•Evaluar inestabilidades locales.•Reducir márgenes de seguridad asociados a lo desconocido.
Modelogeométrico
Reemplazo de la estructura
medianteelementosconocidos(Mallado)
Solución local para cadaelemento
Soluciónglobal
Materiales y espesores
(Propiedades)Cargas
“La base del método consiste en resolver un problema complejo mediante la integración de un grupo de soluciones elementales conocidas”
Análisis por elementos finitos
Aerodinámica (CFD)
Estructuras (FEA)
Las herramientas empleadas han sido validadas por la industria por más de 30 años.Es importante conocer las herramientas a fondo para aprovecharlas al máximo.
Herramientas de cálculo
Análisis por elementos finitos
Software
MSC PATRAN – NASTRAN •Permite mallar en forma precisa.•Permite modelar laminados en forma rápida.•Visualiza resultados en cada tela.
ANSYS •Conectividad directa con el CAD.•Simplifica el manejo de conjuntos.•Simplifica el análisis de contactos.
Análisis por elementos finitos
Propiedades
•Se programó una herramientainterna para definir el laminado en cada elemento.
•Una definición correcta de laspropiedades caracteriza el comportamiento real de la pala.
Resistencia estática
Resistencia última
•Se usa un modelo de predicción de falla que está basado en fenómenos en vez de coeficientes de ajusteempíricos.
•Se obtienen índices de falla para la fibra y la matriz por separado.
•Los índices generados permiten al diseñador optimizar el entelado.
Dados los coeficientes de seguridad impuestos por los estándares, las prediciones de falla en realidad son límites de certificación.
La falla real se alcanza bajo cargas muy superiores a las de diseño.
Resistencia estática
Estabilidad (pandeo)
•Se verifica tanto la falla global comolocal (importante para estructurassandwich). •Los límites admisibles se especificanen los estándares de diseño.
Resistencia estática
Pretensado
El pretensado reduce las cargas queabsorben los bulones de las palas.
“Comportamiento mecánico de las juntas tipo T-bolt en materiales compuestos gruesos”, Doctoral Thesis, D. Víctor Martinez Moll
Análisis Modal
Auto valores
•En este análisis se determinan lasfrecuencias y modos de vibrar (forma).
•Con estos resultados se comparan el modelo aeroelástico y el producido porelementos finitos, asegurando la precisión en la predicción de cargas.
•También se obtienen los modos de alabeo que son fundamentales paraanalizar la estabilidad aeroelástica.
Resistencia dinámica
Diagrama de Campbell
•Dado que la turbina opera bajoun rango de velocidades, los desbalanceos del rotor puedenforzar los modos propios de la estructura y producir resonancia. •El diagrama de campbell muestralas zonas que deben evitarsemediante un control adecuado.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26
Rotational speed (rpm)
Eige
nval
ue (H
z)
1X2X3Xf1f2f1-12f1+12f2-12f2+12
•Las frecuencias de vibraciónde las palas aumentan con la velocidad de rotación.
Durabilidad
Resistencia de materiales
•Los plásticos reforzados con vidrio resisten más los esfuerzos de fatiga que el acero convencional dado que pueden atrapar fisuras entre las fibras.
Durabilidad
Análisis de fatiga
•El viento es aleatorio por naturaleza. Se requiere una representaciónsimplificada que permita comparar los esfuerzos generados con datos de probetas estandarizadas.
•El espectro completo de cargas se procesa mediante la técnica de conteoRainflow. Este proceso produce señalessenoidales de diferentes valores mediosy alternados.
•Se genera un campo de deformaciones unitario paratransformar las cargas en deformaciones.•Se compara el esfuerzo contra la resistencia y se determina el daño porfatiga.
Fabricación y ensayos
Modelos
Fabricación y ensayos
Moldes
Fabricación de Moldes
• Verificación estructural
Fabricación y ensayos
Infusión de palas
Fabricación y ensayos
Ensayo estático
Banco de ensayo
Fabricación y ensayos
Ensayo dinámico
SCADA
¡ Muchas Gracias por vuestra atención !
Energía Eólica
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