TEGUCIGALPA MDC, JUEVES 19 DE MARZO DE 2015
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE HONDURAS
FACULTAD DE INGENIERA
DEPARTAMENTO DE INGENIERA MECNICA
MEMORIA CONSTUCTIVA PROYECTO DE GENERACION DE
ENERGIA MEDIANTE AEROGENERADORES
PRESENTADO POR
WILLIAM BONILLA 20093000018
CATEDRTICO
ING. MARCEL ANTONIO CASTILLO
MarcelCastilloNoteNOTA 13/15.
Memoria constructiva
Contenido Memoria constructiva ................................................................................................................... 1
Anlisis de vientos en la zona .................................................................................................... 2
Descripcin del aerogenerador Windspot ................................................................................ 4
Descripcin de las partes del aerogenerador windspot ........................................................... 7
Palas ...................................................................................................................................... 7
Timn de orientacin ............................................................................................................ 7
Paso variable ......................................................................................................................... 7
Generador ............................................................................................................................. 7
Estructuras de apoyo................................................................................................................. 8
Mstil ..................................................................................................................................... 8
Inversor ................................................................................................................................. 8
Maquetas para los laboratorios .................................................................................................... 9
Hampden ................................................................................................................................... 9
Gunt ......................................................................................................................................... 10
De Lorenzo .............................................................................................................................. 11
Tabla comparativa ................................................................................................................... 14
Anlisis de vientos en la zona La siguiente tabla muestra la velocidad media del viento por los ltimos aos y la
potencia probable tomada y provista por el departamento de meteorologa de la UNAH
Velocidades a 10 m de altura
Tabla de
velocidad de
vientos en m/s
vrs
probabilidad de
incidencia
vmedia 2.63358
des. Tpica 0.69035
K 4.28
C 2.893
viento (m/s) prob. pot*prob1 (W/m2)
0.5 0.0047 0.000
1 0.0449 0.028
1.5 0.1616 0.334
2 0.3589 1.758
2.5 0.5367 5.137
3 0.5182 8.570
3.5 0.2883 7.571
4 0.0782 3.064
4.5 0.0083 0.465
5 0.0003 0.021
5.5 0.0000 0.000
6 0.0000 0.000
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
0.6000
0 1 2 3 4 5 6
viento en m/s tomado a 10m de altura
MarcelCastilloNoteOrganizar mejor la informacion? Todas la tablas, graficos y imagenes deberan estar numeradas y con leyendas.
MarcelCastilloNoteDond eestan los datos de donde calculo estos valores de probabilidad?
Extrapolando a una altura de 20 metros y tomando una rugosidad de la zona de 0.15
tenemos, tomamos 20 metros ya que el edificio sobre el cual se pretende instalar la
turbina tiene una altura de 15 metros, a esto le sumamos 5 metros que medir el
mstil.
A 20 metros de altura
Tabla de
velocidad de
vientos en m/s
vrs
probabilidad de
incidencia
Con una velocidad media de 2.9 m/s que hay a 20 metros de altura sobre el suelo en
la zona propuesta para la turbina, tenemos la tabla con los siguientes datos.
vmedia 2.92214 des. Tpica 0.76599
k 4.280
c 3.210
viento (m/s) prob. pot*prob1 (W/m2)
0.5 0.0030 0.000
1 0.0289 0.018
1.5 0.1058 0.219
2 0.2476 1.213
2.5 0.4169 3.990
3 0.5053 8.356
3.5 0.4161 10.928
4 0.2110 8.273
4.5 0.0578 3.224
5 0.0073 0.555
5.5 0.0003 0.035
6 0.0000 0.001
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
0.6000
0 1 2 3 4 5 6
viento en m/s tomado a 20m de altura
Velocidad viento (m/s) Potencia (kW)
Probabilidad (f) Potencia media (kW)
1.000 0 0.018554789 0
2.000 0 0.166380932 0
3.000 0 0.423728216 0
4.000 0.2245869 0.339886186 0.076333985
5.000 0.71867808 0.050991495 0.03664647
6.000 1.48227354 0.000593013 0.000879008
total 1.000134631 0.113859462
Tendremos una potencia media de 0.11kw ya que el aerogenerador no trabaja a
velocidades debajo de 3m/s.
La turbina propuesta para este proyecto es una turbina windspot de 7.5 kw por tener:
Alabes ajustables
Mejor operacin con vientos fuertes
Poco mantenimiento requerido
Resistencia a la corrosin
Emisin de poco ruido
Diseo simple industrial
Descripcin del aerogenerador Windspot
A continuacin se presenta la ficha tcnica del aerogenerador
Datos: Resultados:
Velocidad media (m/s)
= 2.92213879 Velocidad media en el rotor (m/s)
= 3.24
Weibull K = 4.28040358 Weibull C = 3.56
Altitud (m) = 20 Factor de correccin por
densidad = 0%
Coeficiente Rugosidad
= 0.150 Potencia media entregada (kW) = 0.11
Altura anem. (m) = 10 Energa diaria (kWh) = 2.7
Altura torre (m) = 20 Horas equivalentes ao (hrs) = 133
Factor de Turbulencia
= 10.0% Porcentaje de tiempo de
operacion = 39.1%
MarcelCastilloNoteCuanto es la cantidad de energia en kWh/ao que se podra generar.
MarcelCastilloNoteQue puede concluir de los valores obtenidos? La turbina se aprovechara?
potencia 7.5 kw a 200rpm
dimetro del rotor 6.3m
velocidad de arranque 3m/s
velocidad nominal 12m/s
Peso 420 kg
longitud 4m
produccin anual estimada
11900-24200 kwh
emisiones de CO2 ahorradas
7730-15700 kg
Tipo rotor horizontal a barlovento
generador sncrono de imanes permanentes; 3 fases, 24-48-110-220 v a 50/60hz
orientacin sistema pasivo: timn de orientacin
control de potencia sistema de paso variable pasivo, centrifugo y amortiguado (diseo patentado)
transmisin directa
Freno elctrico
controlador opcin de conexin a red y para carga de bateras
inversor eficiencia de 95%; algoritmo MPPT
Ruido 45 dB(A) a 60m de distancia y vientos a 8m/s
proteccin anti-corrosin diseo totalmente sellado+ cataforesis+ anodizado+ pintura resistente a uv
Torre 16 y 18m; con un sistema hidrulico o mecnico de abatimiento
diseo segn norma IEC61400-2
Curva de
potencia
del aerogenerador windspot 7.5 kw
Curva de
produccin
anual del
aerogenerador
windspot de
7.5kw
Descripcin de las partes del aerogenerador windspot
Palas La aerodinmica de las palas de windspot permite que el aerogenerador comience a
producir energa con velocidades de viento muy bajas, a partir de 2,5m/s fabricadas
con resina de polister y fibra de vidrio, utilizando la tecnologa RTM, que ya se usa en
las grandes turbinas. Se consiguen unos componentes que anan una gran resistencia
mecnica y ligereza.
Timn de orientacin
Fabricado en una sola pieza, teniendo en cuenta su diseo desde un punto de vista
aerodinmico y esttico. Consigue una ptima relacin entre la agilidad y la suavidad
en la respuesta ante cambios en la direccin del viento, optimizando los tiempos de
produccin de energa.
Paso variable El paso variable es un mecanismo pasivo que utiliza la fuerza centrfuga producida por
el giro del aerogenerador para cambiar el ngulo de ataque de las palas, que se
adaptan en un movimiento sincronizado a la fuerza del viento. Gracias al paso variable
se evita un exceso de revoluciones que daara el generador y se logra que el
Windspot siga trabajando a su mximo rendimiento incluso con altas velocidades de
viento.
Generador Rotor de imanes permanentes con elevado nmero de polos para disminuir a 250 rpm
la velocidad de rotacin nominal. Esta lenta velocidad de rotacin disminuye
considerablemente las cargas mecnicas y las emisiones de ruido, las cuales son un
aspecto a evaluar por parte de la normativa actual. Su bajo par de arranque le permite
trabajar a velocidades del viento de 3m/s. las bajas revoluciones de traducen en
menos ruido sin afectar a la produccin de energa. Se consigue adems reducir la
fatiga de los materiales y el riesgo de sufrir averas.
Estructuras de apoyo
Mstil Este mstil de 6 metros est diseado para ser transportado con un coche normal, el
mstil de 6 metros se divide en dos partes siendo la parte ms larga para el transporte
de 3 metros de longitud, que la mayora de los bastidores de techo del vehculo puede
acomodar. Se suministra para construir el mstil, excepto los agujeros y el cemento.
2 x 3 metros de tubera especialmente hecha de acero galvanizado dispuestos a
asumir nuestra gama de turbinas de viento
2 x cables de acero galvanizado de 3 mm de 15 metros de eslora
2 x cables de acero galvanizado de 3 mm de 10 metros de largo
1 x placa de base cuadrada pintada de negro 50cm de lado.
8 x Tipo tensores
16 x Abrazaderas de cable de acero
4 x Guas de plstico
8 x Bridas para cables
4 x Tornillos de acero del suelo (anclajes tipo)
Para flexibilidad el mstil se puede utilizar con tres o cuatro lneas de vientos.
Los cuatro anclas de acero se colocan en hoyos profundos de 50cm a 4,5 metros del
centro del mstil y llenos de cemento, la placa base tiene que sentarse sobre una
base cuadrada de 60 cm de lado de cemento y un espesor de 5 cm o ms.
Vista superior y frontal de la instalacin del mastil.
Inversor El inversor es un aparato que convierte la energa producida de alterna a continua y en
una frecuencia adecuada para que sea posible su inyeccin a la red se a elegido un
inversor de marca Yaskawa modelo V1000 que trabaja en rangos de 5.5kw a 7.5kw
400v 3hp
Cdigo de compra 23628
Numero de parte: CIMR-VC4A0018FAA
Tiempo de entrega 2 semanas
Precio: 7,902.90 lempiras (347.00 euros)
Maquetas para los laboratorios
Hampden
El modelo Hampden H-WPG-1B generador de potencia de viento a
sido diseado para proveer al estudiante, el entendimiento bsico
de cmo funciona un generador de viento como una fuente alterna
de energa. Este sistema consiste en una fuente de energa, un
generador de AC, un panel de control con una batera interna y una
base de ensamblaje.
Descripcin del modelo Hampden H-WPG-1B generador de
potencia de viento va a suplir a la fuente de viento que operara la
turbina de viento. La salida de la turbina de viento es utilizada para
cargar una batera de 12 VDC montada dentro del panel de control,
la salida del generador cargara
la batera dependiendo en el
estatus de la batera, si la
batera esta completamente
descargada toda la carga del
generador ira hacia la batera.
La fuente de viento consiste en
un ventilador dentro de una
caja de hierro que produce una
alta velocidad de viento, el
ventilador puede ser ajustado
en diferentes posiciones para
demostrar los efectos de las
direcciones del viento. Ofrece
una caja de metal para
seguridad.
Gunt
La parte experimental est destinada para que se use a la
estimulacin de sus propios experimentos. Sin embargo las leyes
siempre se pueden demostrar.
En este experimento,
el circuito del
generador de viento
est cargado con un
resistor
continuamente
variable, esto
investiga como la
potencia elctrica
depende del
generador de viento.
De Lorenzo
Este entrenador permite a los alumnos estudiar las funciones y las operaciones
de una turbina elica moderna simulando los efectos de la fuerza del viento en
el sistema. Este sistema opera a travs de una mquina brushless y el software
de simulacin y la fuente de alimentacin doble del motor de induccin permite
n un estudio prctico y eficaz.
Vista de maqueta DL WPP
El entrenador tiene una estructura modular que proporciona a profesores y estu
diantes con una gran flexibilidad en el estudio de los temas relacionados y dura
nte la ejecucin de los experimentos.
El entrenador est completo con un software multimedia interactivo para permiti
r la ejecucin del setup de los experimentos, as como la visualizacin y gestin de los datos recogi
dos a travs de PC.
La unidad de control de este entrenador permite controlar y gestionar un
a velocidad variable de la doble alimentacin del generador asncrono. Graci
as a esta unidad de control es posible simular y estudiar los principios de funcio
namiento de este tema.
Esta unidad de control permite un anlisis terico de los temas siguientes:
La operacin del generador asncrono de doble alimentacin;
El interruptor de alimentacin integrado para activar el generador en lnea;
Potencia reactiva y activa, control de frecuencia y voltaje;
Sincronizacin de red.
Este entrenador se completa con su software que puede controlar y establecer l
as diversas operaciones del sistema, con este software se puede ajustar la velo
cidad del viento y examinar los efectos sobre las funciones operativas de una in
stalacin elica real. Otra caracterstica importante de este software es la capa
cidad de controlar, configurar y visualizar los datos.
En concreto, con este software se pueden realizar las siguientes actividades:
Medicin, clculo y representacin grfica de muchos parmetros de funcionamiento mecnico y elctrico.
Seleccin de los valores de setpoint de potencia reactiva y activa.
Definicin y simulacin de energa elica y perfiles.
Setup de experimentos interactivos.
Los valores y los grficos pueden ser memorizados.
Las instrucciones de los experimentos se pueden ver directamente desde el software.
Posibilidad de imprimir documentos para facilitar la impresin en papel de las instrucciones de los experimentos con soluciones.
Con este entrenador se pueden realizar los siguientes experimentos:
Estudio del funcionamiento de una turbina elica moderna.
Relacin entre un sistema de control de paso y el viento.
Anlisis de los parmetros mecnicos de un generador de induccin.
Anlisis de los parmetros elctricos de un generador de induccin.
Mtodo de arranque de una planta elica.
DFIG generador de induccin de doble alimentacin.
Con los mdulos opcionales se pueden realizar tambin:
Experimentos sobre el Fault Ride Through
DE LORENZO
DL WPP potencia
DL 2108T26
MOTOR BRUSHLESS con CONTROLADOR
1 1kw
DL 1022 motor asncrono trifsico de anillos
1 1.1kw
DL 1013A
BASE 1
DL 2108
TALSW MODULO DE ALIMENTACIN TRIFSICA
1
DL 2109T29
medidor de energa trifsica 2
DL 2108T27
GENERADOR ASINCRONO DE DOBLE ALIMENTACION
1
DL 2108T28
inverter para motores trifsicos de induccin
1 1.5kw
DL 2108T02
INTERRUPTOR DE POTENCIA 3
DL 2108T15
REL COMBINADO DE SOBRECORRIENTE Y FALLA DE TIERRA
1
DL HUBRS485F
HUB PARA COMUNICACION MODBUS
1
DL SCADA2
SOFTWARE SCADA 1
DL 1080TT
TRANSFORMADOR TRIFSICO 1
DL 1155WPP
juego de cables 1
DL PCGRID
ORDENADOR PERSONAL ALLINONE
1
DL PRGRID
TOMA MULTIPLA DE 16A CON 5 TOMAS SCHUKO
2
Tabla comparativa
hampden GUNT DE LORENZO
tunel de viento
unidad de control
DL WPP
cdigo del producto
H-WPG-1B datos varan
entrada elctrica
120V AC 230V trifsico
salida de energa
bateras de 12VAC 2 focos como cargas elctricas 12VDC 55W/cu
dimensiones
55H*60W*30D L*W*H 2610*870*1645mm
L*W*H 1520*790*1760mm
sistema de seguridad
completamente cerrado para seguridad
control numrico
anlogo digital
estructura movible
potencia 120watts
MarcelCastilloNoteCaul es la mejor opcion de maqueta?, Que practicas se pueden desarrollar?
Falta mediciones, presupuestos, planos de implantacion y dimensiones de la turbina, asi como los anexos con las fichas tecnicas.