martes, 23 de diciembre de 2008

¿Cómo es por dentro un aerogenerador? / Inside a wind generator

Muchas veces hablamos de los tipos de energías, sus ventajas, inconvenientes, etc, y nos olvidamos de la parte técnica, de los componentes de los sistemas, su función y otros menesteres. En éste post vamos a indagar un poco en las tripas de un aerogenerador, cuáles son sus partes y la función de cada una de ellas.

Cuando miramos uno de esos enormes molinos (si Don Quijote levantara la cabeza) lo que vemos son principalmente tres partes esenciales: la torre, la góndola y el rotor.

La torre es donde se sustenta todo el conjunto del aerogenerador; la mayoría de los grandes aerogeneradores disponen de torres tubulares de acero, fabricadas en secciones de 20-30 metros con bridas en cada uno de los extremos, y son unidas con pernos “in situ”. Las torres son tronco-cónicas (es decir, con un diámetro creciente hacia la base), con el fin de aumentar su resistencia y al mismo tiempo ahorrar material.

Dependiendo del tipo de aerogenerador y de su tamaño, podemos encontrar además torres fabricadas con celosía, de mástil tensado con vientos, o híbridas, una combinación de las dos anteriores.

El precio de la torre de la turbina eólica supone alrededor de un 20 por ciento del coste total de la turbina. Su tamaño depende directamente del tamaño de las palas y la potencia del aerogenerador. Un valor medio viene dado por la expresión: H = 3/4D + 10 (donde H = altura de la torre, D = diámetro del rotor, en metros).

La góndola es el habitáculo que alberga toda la mecánica y control del aerogenerador, su tamaño es tal que los operadores de mantenimiento pueden estar de pie dentro de ella y recorrerla de un lado a otro para la perfecta manipulación y reparación de la maquinaria.

Dentro de ella podemos encontrar los siguientes elementos:

  • El eje principal, el cual une el rotor en el cual están unidas las palas, con el dispositivo multiplicador.
  • El multiplicador o multiplicadora, es la encargada de convertir la baja velocidad de giro de las palas (unas 24 vueltas por minuto – rpm) en alta velocidad de giro, entorno a las 1500 rpm para adecuarla a la velocidad de trabajo del generador.
  • El sistema de frenado, utilizado para bloquear el giro del rotor cuando se están llevando a cabo operaciones de mantenimiento o reparación del sistema.
  • El generador, el cual convierte la energía de movimiento rotatorio en energía eléctrica.
  • El sistema de control automatizado encargado de supervisar todos los parámetros para el correcto funcionamiento del aerogenerador. El controlador orienta la góndola en contra del viento y permite que el rotor empiece a girar cuando el anemómetro le dice que hay viento suficiente.
  • El sistema de refrigeración, elemento indispensable para evitar las altas temperaturas en el interior de la góndola y disminuir las condiciones extremas de sus componentes.
  • El sistema hidráulico, utilizado para restaurar los frenos aerodinámicos del aerogenerador.
  • La corona de orientación, situada en la parte inferior de la góndola es la encargada junto con el sistema de orientación de posicionar la góndola en la dirección más adecuada para un óptimo aprovechamiento del viento, y aumentar así la potencia generada.
  • La veleta, asociada al sistema de orientación es quién informa al sistema de control cuál es la dirección del viento en cada momento.
  • El anemómetro, el cual mide constantemente la velocidad del viento y envía la información al sistema de control.

El rotor, entendiendo por ello al sistema formado por el buje, las palas, el eje y el sistema de regulación de potencia.

El buje es el componente del rotor que une las palas con el sistema de rotación y constituye el centro del rotor, al cual se fijan las palas. El buje se fabrica normalmente de hierro o acero fundidos.

El sistema de regulación de potencia se encuentra insertado en el rotor y en particular en sus palas. La potencia que una turbina eólica absorbe tiene que ser controlada. Si el viento es muy fuerte, la potencia es reducida para prevenir daños al sistema. Esta regulación se realiza en el rotor. Básicamente, hay dos principios de regulación de potencia.

  • Regulación por entrada en pérdida aerodinámica pasiva (”stall controlled”). En este caso las palas están rígidamente fijadas al buje y no cambian su ángulo de posición. Sin embargo, el perfil de la pala ha sido aerodinámicamente diseñado para asegurar que, en el momento en que la velocidad del viento sea demasiado alta, se creará turbulencia que frena la velocidad de giro.
  • Regulación por cambio de ángulo de “pitch controlled”. En este caso, cada pala puede girar individualmente sobre su eje. Si el viento es demasiado fuerte, las palas se hacen girar contrario a la dirección del viento, generalmente algunas fracciones de grado. Esto reduce la sustentación o empuje, de forma que el rotor continúa generando su potencia nominal aunque las velocidades del viento aumenten.

Las palas, convierten la energía del viento en rotación en el buje. El perfil aerodinámico de las palas es similar al perfil del ala de un avión. El aire produce una sobrepresión en la parte inferior y un vacío en la parte superior, esto provoca una fuerza de empuje que hace que el rotor gire.

En resumen, todo un conjunto de tecnología avanzada apto para la generación de energía no dañina para nuestro planeta.


Fuente: El blog de las Energías Renovables

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