7/25/2019 Proyecto Medidos de La Velocidad Del Viento (1)
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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPEEXTENSIN LATACUNGA
DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA
CARRERA DE INGENIERA EN ELECTROMECNICA
MQUINAS ELCTRICAS I
PROYECTO
TTULO: DISEO DE UN AEROGENERADOR QUEFUNCIONE CON EL VIENTO
INTEGRANTES: La!"#a S$%a
M"'$( V#)#a*a
M$+,*$ F,+*a*-a
L.%,( Da//
Pa0&,0$ E),!/*
Ra12+,( 3,#0a
A1a*0&a S$*#a
TUTOR: I*45 Sa!a(a+
La6a0"*4a7 E*,+$ 89;
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1. TEMADiseo de un aerogenerador que funcione con el vientoOBJETIVOSGENERAL
Disear un prototipo de aerogenerador como una alternativa demedir la velocidad del viento
ESPECFICOS
Investigar los benecios de la generacin de la energa
elica
Disear un sistema que permita medir la velocidad del
viento.
Ser gestores de ideas nuevas en el campo energtico.
ENSAYOS DE MATERIALES.
La eleccin del material ms adecuado e!ige el conocimiento previo de suspropiedades tcnicas" fsicas qumicas # mecnicas. $oda esta informacinla ofrecen los ensa#os de materiales reali%ados generalmente sobreprobetas normali%adas # en ocasiones en elementos de la propia obra. &or lotanto el fundamento de la reali%acin de un ensa#o ser la medida de unadeterminada propiedad que deseamos e!igirle a un material para suutili%acin. Seg'n el n que se persiga se distinguen los siguientes tipos deensa#os" ()*LI$*$I+, ()*-$I$*$I+, $I&, D -S*/,S DS$0)($I+, -,
DS$0)($I+, Los ensa#os cualitativos son normalmente los destinados acontrolar la produccin de forma que satisfagan ciertas normasperfectamente denidas. Deben ser rpidos # simples a la ve% que e!actosables # sensibles. Los ensa#os cuantitativos son los ms utili%adose!igindoles una gran precisin # abilidad destinando en su reali%acinma#or cantidad de tiempo que los anteriores. ntre otros los ob1etivos deeste tipo de ensa#os son los siguientes" 2 (onocer # estudiar laspropiedades de un material # la in3uencia que sobre la mismas e1erce sucomposicin qumica los procesos en su fabricacin # las transformacionesen su estructura. 2 (ontrolar # estudiar el comportamiento de los materialesen servicio. 2 nsa#ar pie%as que 4an fallado en servicio tratando de 4allar
sus causas # forma de evitarlas. 2 ,btener valores de resistencia que sirvande base al clculo # eleccin de los materiales ms adecuados para suutili%acin. $odos estos ob1etivos se consiguen mediante el uso de ensa#osde tipo destructivo # no destructivo basados en los siguientes mtodos"5umicos" su nalidad es conocer la composicin qumica del material # suresistencia a los agentes qumicos. Se reali%an ensa#os cualitativos #cuantitativos siendo en general no destructivos. 6sicos" destinados aconocer las propiedades fsicas 7densidad porosidad propiedades trmicaselctricas etc.8 as como observar # medir defectos internos como grietascoqueras etc. &ara la obtencin de estas propiedades son utili%ados tantolos ensa#os destructivos como los no destructivos. 9 :ecnicos" son engeneral destructivos # tienen por ob1eto" 2 Determinar las caractersticaselsticas # de resistencia seg'n el comportamiento de probetas
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normali%adas sometidas a determinados esfuer%os. 2 nsa#os estticos7traccin compresin 3e!in...8. 2 nsa#os con tensiones m'ltiples. 2nsa#os de dure%a. 2 nsa#os dinmicos 7con cargas bruscas o variables8. 2nsa#os de duracin 7fatiga # 3uencia8. 2 nsa#os tecnolgicos 7plegadodoblado de for1ado de tubos...8. 2 Determinar e!perimentalmente las
tensiones que se desarrollan en materiales o elementos constructivoscuando se someten a esfuer%os anlogos a los que tiene que soportar enservicio. &or este procedimiento es fcil decidir el diseo ms adecuado elmaterial o sus tratamientos. (omo norma general todo ensa#o debecumplir una serie de condiciones" 2 Ser 4omogneo. 2 Las muestrastomadas deben ser representativas. 2 De reali%acin tcnicamente sencilla.2 6iable # repetitivo. 2 5ue su procedimiento est perfectamente denido #preferiblemente normali%ado.
elctrico que facilita una medida precisa.
PALAS DEL AEROGENERADOR
Las condiciones siguientes de viento nos van a#udar en una gran
medida para la construccin de las palas"
Densidad del viento
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Intensidad de turbulencia
Si la velocidad del viento # las turbulencias son altas la vida 'til
del generador se acorta.
Si 4a# turbulencias en la %ona pero la velocidad del viento es ba1ase puede mitigar el efecto negativo.
La turbulencia es el parmetro que describe las variaciones o
3uctuaciones a corto pla%o del viento.
+elocidad media del viento en la %ona.
l parmetro ;.
La topografa del terreno es un factor que puede incidir sobre la
velocidad # perl del viento # las turbulencias
La incidencia del viento sobre las palas.
El viento
Debemos anali%ar las corrientes de aire producidas sobre la
supercie terrestre. l aire se despla%a de unas %onas o reas de
ms presin a otras con menos presin en forma de viento. stas
variaciones de temperatura colaboran a las variaciones de presin.
Iso!"!s
Son como lnea que unen los puntos de igual presin
P"esi#n !t$os%&"i'!
La presin atmosfrica medida a nivel del mar es de
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:aterial de que est construido la pala.
6orma constructiva de las palas.
&erles aerodinmicos.
$orsin # 3e!in admisible.
(uerda de las palas.
6i1acin de las palas al rotor.
Sistema de orientacin de las palas.
&eso de la pala
Ilustracin 1: aerogenerador de eje horizontal tripala
Nmero de palas
Ilustracin 2: Diferentes tipos de rotores de aerogeneradores de ejehorizontal
Rotores monopala:&ermite una ma#or velocidad de rotacin
reduccin de masas # costes de material en las palas en la ca1a
multiplicadora # en el generador. $ienen el inconveniente de necesitarun equilibrado mu# preciso con un contrapeso de compensacin #
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e!iste un ma#or riesgo de desequilibrio aerodinmico # vibraciones
con la aparicin de cargas de fatiga. $ambin aumenta la generacin
de ruidos. Del orden del doble que un rotor tripala.
Rotores bipala:0educe el coste de material # equipos respecto del
rotor tripala pero presenta tambin la desventa1a respcto a ste
ultimo de un ma#or nivel de esfuer%os dinmicos. De forma similar a
rotor monopala se producen esfuer%os mecnicos originados por la
variacin del perl de la velocidad del viento con la altura. *demas
estos rotores presentan respecto a los tripalas un ma#or nivel de
vibraciones # de ruido.
Rotores tripala:presentan como prrincipal venta1a la de un giro ms
suave # uniforme debido a las propiedades de su momento de inercia
por lo que se mnimini%a la induccin de esfuer%os sobre la estructura.
*demas gira a menor velocidad que los rotores mono # bipala
disminu#endose los esfuer%os de la fuer%a centrfuga el nivel devibraciones # la produccin de ruido. n la actualidad el rotor tripala
es la conguracin ms usada en turbinas elicas rpidas dedicadas a
la generacin de electricidad.
Disposicin del rotor con relacin al viento
Ilustracin 3: Tipos de disposicin de un rotor de un aerogenerador de eje horizontal conrelacin al viento
Rotor a barlovento:el viento incide primero sobre el palmo del
rotor # posteriormente sobre la torre de sustentacin con lo cual se
minimi%a el efecto de sombra sobre el rotor # la aparicin de
vibraciones # esfuer%os de fatiga sobre las palas del rotor. ste tipo de
disposicin requiere un rotor ms rgido # ms ale1ado de la torre a n
de evitar interferencias entre lo labes del rotor # la torre debido a la
3e!in de los mismo por el esfuer%o de empu1e del viento.
ste rotor a diferencia del rotor a sotavento necesita un sistema de
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orientacin que mantenga siempre el plano de giro de rotor orientado
perpendicularmente a la direccin del viento.
Rotor a sotavento:-o requieren ning'n tipo de dispositivo de
orientacin. Su desventa1a radica en los efectos de sombra de la
gndola # de la torre sobre las palas del rotor con la consiguiente
prdida de potencia # aumento de tensiones de fatiga adems se
pueden producir en rollos en el cable conductor que transporta la
energa producida por el generador situado en la gndola que gira
libremente.
TAMA(O DE LAS PALAS Y COEFICIENTE DE SOLIDE)
Sobre un alabe actan las fuerzas de sustentacin (Fl)y de arrastre (Fd),las cuales se calculan mediante
las siguientes ecuaciones:
Las incgnitas, coeficiente de sustentacin y de arrastre (Cl y Cd)se determinan en el anexo I tabla I.,
realizada para los perfiles !"#" $%&', donde se muestran sus (alores teniendo en cuenta el nmero de
)eynolds y el *ngulo de ataque +)obert, -. /l nmero de )eynolds se puede calcular por
la ecuacin$.$&, mientras que el *ngulo de ataque se calcula en la ecuacin$.%%:
!mero de )eynolds.
http://www.monografias.com/trabajos/multimediaycd/multimediaycd.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/multimediaycd/multimediaycd.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/multimediaycd/multimediaycd.shtml7/25/2019 Proyecto Medidos de La Velocidad Del Viento (1)
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V!lo" $e*io *e l!s %+e",!s en el !l!e
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Re'o$en*!'iones
1. So"eesti$!'i#n *e velo'i*!*.
Los instrumentos de medicin tienen una propiedad llamada constante detiempo la que indica el tiempo que tardan en responder a un cambio en el
parmetro de entrada. Los anemmetros de copa en lugar de la constantede tiempo tienen una constante de distancia que es anloga a aquellapero que se dene" ante un cambio de velocidad del viento la constante dedistancia es la longitud recorrida por la masa de aire 4asta que elinstrumento mide el ?>@A del nuevo valor de velocidad. Se la designa a laconstante de distancia con la fraccin
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2es la constante de tiempo EsF la que se puede relacionar con la constantede distancia mediante" 7
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Los cables de cone!in por e1emplo al datalogger deben ingresar
por la parte inferior del recinto donde se encuentra alo1ado.
:. Te$9e"!t+"!s !;!s
La acumulacin de nieve o 4ielo en las copas del anemmetro puedencausar cambios en su comportamiento aerodinmico. Impedir laacumulacin puede ser mu# difcil puede requerir el uso de calentadoresremotos infrarro1os aunque mu# rara ve% este tipo de acciones se 1ustica.s probable que sea necesario tomar tambin algunos datos con otroinstrumento cuando el clima produ%ca la acumulacin de nieve o 4ielo paracomparar como afectan a las medidas. ,tro problema es el efecto de la ba1atemperatura sobre la friccin mecnica. *lgunas veces simplemente sedescartan los datos cuando la temperatura cae por deba1o de un umbral
pre1ado. n algunos lugares especialmente fros puede ser necesariocalefaccionar el e1e del instrumento. (uando se usan calentadores e!ternosse debe tener en cuenta que si estos mecanismos au!iliares sonasimtricos o si su cableado de cone!in debe ser e!terno afectarn al3u1o de viento provocando perturbaciones que dependern de la direccincon la consecuente descalibracin del anemmetro. Se debe tener encuenta adems que si aumenta la friccin en el e1e por la ba1a temperaturaeste mismo 4ec4o producir un calentamiento en el e1e de manera que losefectos pueden compensarse. ntonces en casos de clima mu# fro seevaluar con cuidado si es conveniente utili%ar calefaccin para elanemmetro.
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TACOMETRO
PARTES DEL TACOMETRO
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/stos dispositi(os sir(en para indicar la (elocidad de rotacin de piezas en
mo(imiento rotacional.
/stos aparatos basan su funcionamiento en la fuerza de arrastre que recibe un
disco conductor debido a las corrientes inducidas en l +corrientes de 0oucault,
cuando se encuentra muy cerca a un im*n que gira.
La figura muestra un esquema de las partes interiores de uno de estosaparatos a fin de comprender su funcionamiento.
/l mo(imiento entra por el extremo de un e1e como se muestra, en el otro
extremo esta acoplado un im*n permanente en forma de 2 que gira muy
prximo a un disco, generalmente de aluminio.
La rotacin del im*n produce un campo magntico rotacional que induce
corriente elctrica en el disco de aluminio, unos agu1eros con(enientemente3ec3os en el disco, dirigen las corrientes inducidas de forma tal, que se forman
diminutas bobinas (irtuales dentro de la masa del disco.
/stas bobinas tienden a seguir al campo rotacional generado por el im*n
debido a la atraccin mutua, por lo que se produce una tendencia a la rotacin
del disco. /l disco no puede girar porque se lo impide un resorte en espiral
acoplado a l por un extremo, y al cuerpo del dispositi(o en el otro, no obstante
el par generado (ence parcialmente la fuerza del resorte y el disco gira cierto
*ngulo. 2na agu1a acoplada en el extremo del e1e del disco indicar* un (alor enla escala.
http://www.sabelotodo.org/fisica/corrienteeddy.htmlhttp://www.sabelotodo.org/fisica/corrienteeddy.html7/25/2019 Proyecto Medidos de La Velocidad Del Viento (1)
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#omo la intensidad de las corrientes generadas crece con la (elocidad del
im*n, tambin crecer* el par de giro generado en el disco lo que permite que
se pueda (encer m*s el resorte de espiral y con ello la des(iacin de la agu1a.
4e esta forma la indicacin de la agu1a sobre la escala depender* de la
(elocidad de rotacin del e1e de entrada, a m*s (elocidad m*s (alor indicado y
a menos (elocidad menor (alor indicado, si se calibra la escala
apropiadamente tendremos un tacmetro de induccin.
/s un dispositi(o que mide la (elocidad de giro de un e1e, normalmente la
(elocidad de giro de un motor.
La medida, desde los primeros tacmetros, se efectuaba tomando el
mo(imiento de un rgano que giraba a una (elocidad angular proporcional a la
(elocidad de a(ance5 por tanto, midiendo dic3a (elocidad podr6a obtenerse unalectura transformada directamente en (elocidad de a(ance.
La e(olucin tcnica de los tacmetros se refiere al mtodo de medida de la
(elocidad angular5 los primeros tacmetros efectuaban la medida de la
(elocidad angular deri(*ndola de la fuerza centr6fuga +mecanismo de 7att5 en
los casos de mayor prestigio se empleaban complicados instrumentos de
relo1er6a de tipo 8aeger, 9asler, etc.
/n la siguiente fase de la e(olucin +tacmetros magnticos, la medida de la
(elocidad se efecta poniendo en rotacin un im*n permanente que, al girar,
arrastra un disco, retenido por un muelle, unido a una agu1a indicadora delinstrumento. /ste tipo es el m*s corriente y adoptado por la mayor6a de los
(e36culos.
http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/muelle-definicion-significado/gmx-niv15-con194898.htmhttp://diccionario.motorgiga.com/diccionario/muelle-definicion-significado/gmx-niv15-con194898.htm7/25/2019 Proyecto Medidos de La Velocidad Del Viento (1)
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