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ESCUELA DE INGENIERA Y ARQUITECTURA

UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA

PROYECTO FIN DE CARRERA

ESPECIALIDAD: ELECTRICIDAD

AUTOR: MARLON VILLALVA QUINCHIMBA

TUTOR: NGEL SANTILLN LZARO

DICIEMBRE 2012

MEMORIA

PARQUE ELICO DE 20 MVA

CON EVACUACIN A 132 KV

Parque Elico de 20 MVA con evacuacin a 132 kV

Villalva Quinchimba Marlon 1

NDICE 1. OBJETIVO ................................................................................................................... 4 2. Introduccin.................................................................................................................. 4

2.1 Evolucin histrica de la energa elica ................................................................. 5 2.2 Desarrollo de la Energa Elica en Espaa........................................................... 14 2.3 Situacin mundial ................................................................................................. 18

3. Ubicacin.................................................................................................................... 26 4. Recursos elicos ......................................................................................................... 27

4.1 Origen del viento .................................................................................................. 27 4.2 Energa del viento................................................................................................. 29 4.3 Estudio tcnico del viento..................................................................................... 31

4.3.1 Obtencin de los datos................................................................................... 31 4.3.2 Nivel de viento .............................................................................................. 32 4.3.3 Adaptacin de los datos de viento al emplazamiento.................................... 34 4.3.4 Distribucin de velocidades .......................................................................... 35 4.3.5 Distribucin Weibull ..................................................................................... 36 4.3.6 Descripcin del Parque Elico ...................................................................... 37

4.3.6.1 Seleccin de los aerogeneradores ........................................................... 37 4.3.6.2 Emplazamiento de los aerogeneradores ................................................. 38 4.3.6.3 Clculo de la produccin de energa del parque..................................... 39

5. Aerogeneradores......................................................................................................... 41 5.1 Componentes principales de un aerogenerador .................................................... 42

5.1.1Rotor elico .................................................................................................... 43 5.1.2 Buje................................................................................................................ 43 5.1.3 Palas............................................................................................................... 44

5.1.3.1 Nmero de palas ..................................................................................... 45 5.1.3.2 Materiales de las palas............................................................................ 46 5.1.3.3 Geometra de las palas............................................................................ 46 5.1.3.4 Otros parmetros que se deben tener en cuenta a la hora de elegir una pala son:.............................................................................................................. 47

5.1.4 Sistema de regulacin de potencia................................................................. 47 5.1.5 Sistemas de transmisin................................................................................. 49

5.1.5.1 Eje lento.................................................................................................. 49 5.1.5.2 Multiplicador .......................................................................................... 50 5.1.5.3 El eje de alta velocidad........................................................................... 50

5.1.6 Gndola ......................................................................................................... 51 5.1.7 Torre .............................................................................................................. 51 5.1.8 Cimentacin................................................................................................... 52 5.1.9 Sistema de orientacin................................................................................... 53 5.1.10 Generador .................................................................................................... 54 5.1.11Otros componentes de los aerogeneradores.................................................. 54

5.1.11.1 El controlador electrnico .................................................................... 54 5.1.11.2 El anemmetro y la veleta .................................................................... 55 5.1.11.3 Sistema de frenos.................................................................................. 55 5.1.11.4 Unidad de refrigeracin ........................................................................ 55

5.2 Tipos de aerogeneradores ..................................................................................... 56 5.2.1 Por la posicin del aerogenerador ................................................................. 56

5.2.1.1 Aerogeneradores de eje vertical ............................................................. 56



5.2.1.2 Aerogeneradores de eje horizontal ......................................................... 57 5.2.2 Por la posicin del aerogenerador con respecto al viento ............................. 58

5.2.2.1 A barlovento ........................................................................................... 58 5.2.2.2 A sotavento ............................................................................................. 58

5.2.3 Segn el nmero de palas .............................................................................. 59 5.2.3.1 Aerogeneradores monopala .................................................................... 59 5.2.3.2 Aerogeneradores bipala .......................................................................... 59 5.2.3.3 Aerogeneradores tripala.......................................................................... 60

5.2.4 Segn la forma de producir energa elctrica ................................................ 60 6. Instalacin elctrica .................................................................................................... 61

6.1 Descripcin del sistema elctrico ......................................................................... 61 6.2. Sistema elctrico en baja tensin (690 v) ............................................................ 61

6.2.1 Instalacin de Servicios Auxiliares ............................................................... 62 6.2.1.1 Alumbrado.............................................................................................. 62 6.2.1.2 Fuerza ..................................................................................................... 62

6.2.2 Caractersticas de los conductores de Baja Tensin...................................... 63 6.3 Sistema elctrico de Media Tensin (20 kV) ....................................................... 64

6.3.1 Centro de Transformacin ............................................................................. 65 6.3.1.1 Transformador BT/MT........................................................................... 65 6.3.1.2 Celda de media tensin........................................................................... 66 6.3.1.3 Cableado de conexin de Media Tensin.............................................. 69 6.3.1.4 Condiciones de ejecucin del tendido .................................................... 72 6.3.1.5 Elementos de proteccin y material de seguridad. ................................. 73

6.4 Subestacin 20/132 kV......................................................................................... 74 6.4.1 Principales elementos que componen la Subestacin.................................... 74 6.4.2 Caractersticas de los elementos de la subestacin........................................ 76

6.4.2.1 Aparamenta de maniobra y corte............................................................ 76 6.4.2.1.1 Seccionadores .................................................................................. 76 6.4.2.1.2 Disyuntores..................................................................................... 78

6.4.2.2 Aparamenta de proteccin y medida ...................................................... 80 6.4.2.2.1 Autovlvulas.................................................................................... 80 6.4.2.2.2 Transformadores de medida y proteccin ....................................... 82

6.4.2.3 Rels ....................................................................................................... 84 6.4.2.4 Celdas de potencia .................................................................................. 86 6.4.2.5 Conductor de alta tensin ....................................................................... 88 6.4.2.6 Aisladores ............................................................................................... 89 6.4.2.7 Servicios Auxiliares................................................................................ 92

6.4.2.7.1 Transformador de Servicios Auxiliares........................................... 92 6.4.2.7.2 Cuadro de Baja Tensin ................................................................. 94 6.4.2.7.3 Armario de servicios auxiliares ....................................................... 94 6.4.2.7.4 Cuadro de fuerza y alumbrado......................................................... 95 6.4.2.7.5 Armario de Corriente Continua ....................................................... 95

6.4.2.8 Batera de condensadores ....................................................................... 96 6.4.2.9 Transformador MT/AT........................................................................... 99

7. Red de puesta a tierra................................................................................................ 100 7.1 Red de puesta a tierra de los aerogeneradores .................................................... 100 7.2 Red de puesta a tierra de la subestacin ............................................................. 101

8. Obra civil aerogeneradores....................................................................................... 102 8.1 Camino de acceso ............................................................................................... 102

8.1.1 Composicin de viales................................................................................. 102



8.1.2 Anchura de viales ........................................................................................ 103 8.1.3 Radios de giro.............................................................................................. 103 8.1.4 Pendientes mximas .................................................................................... 104 8.1.5 Drenaje......................................................................................................... 105 8.1.6 Vehculos de transporte ............................................................................... 105

8.2 Plataformas ......................................................................................................... 105 8.3 Zanjas ................................................................................................................. 107 8.4 Cimentacin de aerogeneradores........................................................................ 107

9. Obra civil Subestacin 20/132 kV............................................................................ 108 9.1 Cerramiento ........................................................................................................ 109 9.2 Drenajes .............................................................................................................. 109 9.3 Cimentacin aparamenta .................................................................................... 109 9.4 Bancada de transformadores............................................................................... 110 9.5 Depsito de recogida de aceite ........................................................................... 110 9.6 Canalizaciones elctricas.................................................................................... 111 9.7 Edificio de celdas y control ................................................................................ 111

10. Resumen de presupuesto ........................................................................................ 112 11. Conclusin.............................................................................................................. 113



1. OBJETIVO El presente proyecto tiene como objetivo el diseo de un parque elico en el municipio de La Muela, Zaragoza. Dicho parque tendr una potencia total instalada de 20 MW los cuales sern producidos por 10 aerogeneradores con una potencia unitaria de 2 MW. As, este parque destinado a la produccin de energa elctrica, comprende los siguientes apartados: Estudio del potencial elico de la zona, mediante tablas y graficas, obteniendo la rosa de vientos, para a partir de ella ubicar los aerogeneradores dentro del parque y hacer una estimacin de la produccin energtica. Eleccin del tipo de aerogenerador justificndose este por el tipo de rgimen de vientos, la eficiencia en el aprovechamiento de la energa y la potencia unitaria. Subestacin de 20/132 kV, siendo esta la encargada de recibir las lneas subterrneas de 20 kV proveniente de los dos circuitos de 5 aerogeneradores cada uno, para posteriormente elevarla a la tensin de 132 kV, que es la tensin adecuada para el transporte y distribucin de la energa elctrica. Dicha subestacin est justificada con sus correspondientes materiales y elementos.

2. INTRODUCCIN En los ltimos aos, debido al continuo crecimiento de la demanda energtica a nivel mundial y a que esto produzca en algn momento una crisis energtica, hace que cada vez se desarrollen ms las energas verdes o limpias, tales como la elica, solar, hidrulica, biomasa, etc. Con este tipo de energas se reduce las emisiones de gases que producen el calentamiento del planeta. Algo que en la actualidad a alcanzado una gran importancia ya que la dependencia de combustibles fosiles (carbn, petroleo y gas) est provocando un cambio climtico dramtico. La energa elica es una energa derivada del sol, ya que la diferencia de temperaturas que genera ste en las masas de aire atmosfricas generan el viento, por lo que es una fuente continua e inagotable. Este tipo de energa no produce emisiones atmosfricas ni residuos contaminantes, por lo que es idnea para el impedir el incremento del efecto invernadero, y adems como cada vez los aerogeneradores son ms silenciosos pueden convivir en armona, en suelos usados para cultivos o ganados. La instalacin de la maquinaria necesaria para este tipo de energa, suele ser rpida entre 4 y 9 meses, y si las condiciones de viento son las adecuadas evita el uso de otras centrales tales como la trmica o la hidrulica. El principal problema de la energa elica es la irregularidad del viento por lo que resulta difcil establecer una dependencia de ella.



En la actualidad, todava resulta difcil determinar con exactitud la cantidad de viento con la que se va a contar, lo que es un problema ya que no sabe con antelacin la generacin de energa con la que se puede disponer.

2.1 EVOLUCIN HISTRICA DE LA ENERGA ELICA La energa elica es una de las energas ms antiguas junto a la energa solar. Las primeras utilizaciones de la energa solar se pierden en la lejana de los tiempos. No obstante, por algunas tablillas de arcilla halladas en Mesopotamia, se sabe que hacia el ao 2000 antes de cristo las sacerdotisas encendan el fuego sagrado de los altares mediante espejos curvados de oro pulido. Tambin se conoce que en Egipto, hacia el ao 1450 antes de Cristo, existan unas estatuas sonoras del faran Amenhotep III. El sonido producido por estas estatuas era consecuencia del aire calentado en sus enormes pedestales, que eran huecos, y que comunicaban con el exterior por un orificio muy pequeo. Si los primeros indicios que se conocen de la utilizacin de la energa solar datan del ao 2000 a.c, las primeras aplicaciones de la energa elica fueron en las velas de los barcos, de las que se tiene noticias en el ao 5.000 a.C. en Egipto y Mesopotamia.

Grabado Egipto que muestra el uso del viento en su navegacin La importancia de la vela en la actividad fluvial de los egipcios fue tanta como la de la rueda en el transporte terrestre. El comercio y la necesidad de comunicacin impulsaron el progreso en la construccin naval. En los grabados egipcios se han encontrado formas de barcos impulsados por una vela, segn se cree, navegaban por el Nilo y el Mar Rojo transportando cereales y ganado. Los beros, celtas y griegos siguieron sus pasos en la navegacin. Los fenicios fueron un pueblo comerciante por excelencia que utiliz embarcaciones para poder desplazarse, mientras que los romanos los empleaban como armas de guerra. El uso de la energa elica como fuerza mecnica surge a partir de una economa de carcter ms mercantilista, la escasa mano de obra y la necesidad de desarrollo de la tecnologa. En un principio las primeras mquinas utilizadas como fuerza mecnica fueron hidrulicas, ya que las de viento presentaban mayores dificultades tcnicas.



Estas dificultades tcnicas se basaban en la escaso conocimiento de las caractersticas de los vientos, su comportamiento irregular, tanto en intensidad como en direccin y la falta de tecnologa capaces de desarrollar unos mecanismos de regulacin y orientacin de nivel ms complejo que los de los molinos hidrulicos. As, salvo aplicaciones menores, los persas fueron probablemente los primeros en aplicar la energa elica a la agricultura de forma masiva, usando molinos de eje vertical para elevar agua de irrigacin y moler grano. Los primeros molinos de eje vertical eran similares a los molinos hidrulicos de rodezno. Estos aparatos estaban compuestos por velas montadas verticalmente unidas a un eje vertical, el empuje del aire sobre las velas proporcionaba un movimiento giratorio. Una torre de mampostera provista de una pared frontal actuaba como pantalla deflectora dirigiendo el viento sobre las palas motoras y regulando su intensidad mediante un sistema de compuertas de madera, que, operadas manualmente, permitiran una mayor o menor entrada de aire. El rotor dispondra de seis u ocho palas de madera o caa, unidas a un eje central que se acoplaba directamente a las muelas situadas en la base, y cuya separacin se poda variar mediante cuas. El sistema no requera de engranajes que cambiaran la direccin de la fuerza motriz. La dificultad tcnica de los engranajes debi condicionar la construccin de los primeros molinos, tanto hidrulicos como de viento.

Molino persa de eje vertical utilizado para moler el grano En China se emplearon con anterioridad molinos de viento similares, denominadas panmonas, que se usaban para bombear agua en las salinas, e incluso algunos historiadores apuntan hacia la posibilidad de que pudieron ser los precursores de los molinos persas.



Los molinos de eje horizontal tambin debieron surgir en el rea de la antigua Persia, tal vez con anterioridad a la poca islmica. Su invencin debi responder a la necesidad de adaptar las mquinas de eje vertical al bombeo de agua, ya que este sistema presenta ventajas para mover una noria sin tener que variar la direccin de la fuerza motriz mediante engranajes. Estos molinos a vela se extendieron por todos los territorios de influencia del Islam, hacia el Oeste por toda la cuenca del Mediterrneo y por el Este hasta la India y China, donde se utilizaron tambin para triturar caa de azcar. La disposicin horizontal del rotor es mucho ms eficaz desde el punto de vista aerodinmico que el de eje vertical, ya que el empuje del viento acta de forma continua sobre la superficie completa del mismo, mientras que en el vertical slo una parte es operativa en cada momento. Las aspas de los molinos horizontales se fabricaban atando telas a los palos del rotor y la velocidad de giro se poda regular por el procedimiento de soltar o recoger vela, y sta es, posiblemente, una de las principales ventajas de este tipo de rotor. Tanto las velas como los tirantes de sujecin tenan cierta elasticidad para deformarse, proporcionndole cierta capacidad para autorregularse al variar su comportamiento aerodinmico. Sin embargo, frente a tormentas imprevistas, las velas no eran muy resistentes y se rompan con facilidad.

Molino de vela montado sobre trpode, utilizado en la isla de Creta para bombear agua

El molino de vela alcanz una gran difusin en toda la cuenca inferior del mediterrneo, hacia los siglos XII y XIII, durante el imperio de los almohades. Sin embargo, en cuanto al nmero y disposicin de las velas y a los detalles arquitectnicos de la torre, existieron diferencias importantes, incluso entre los que se utilizaron en regiones prximas. En Europa los molinos se difundieron a principios del siglo XII, sobre todo en Blgica y en los Pases Bajos. Los molinos holandeses tenan cuatro aspas de lona, mientras que los de Baleares y Portugal tenan seis, y los de Grecia, doce. El principal uso que se dio a estos molinos fue para la elevacin de agua y la molienda de grano.



Hacia el siglo XIV se desarroll el molino de torre en Francia. Consista en una torre de piedra coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el eje del molino y la maquinaria superior del mismo. En este tipo de molino las palas estaban siempre del lado de barlovento, realizndose en las primeras pocas la orientacin de forma manual y posteriormente con mecanismos automticos. Estos primeros ejemplares tenan una serie de caractersticas comunes. De la parte superior del molino sobresala un eje horizontal. De este eje partan de cuatro a ocho aspas, con una longitud entre 3 y 9 metros. Las vigas de madera se cubran con telas o planchas de madera. La energa generada por el giro del eje se transmita, a travs de un sistema de engranajes, a la maquinaria del molino emplazada en la base de la estructura. En los reinos cristianos de la Pennsula Ibrica el molino de viento aparece ms tarde que en los reinos musulmanes, posiblemente en los siglos XIII y XIV. Concretamente en 1330 hay una referencia sobre su existencia en el Libro de Buen Amor del Arcipreste de Hita, que los denomina atahonas, vocablo relacionado con tahuna, termino utilizado en el siglo X para referirse a los molinos de Sijistn. A lo largo del siglo XVI se produce un progresivo aumento de las referencias a los molinos de viento manchegos, siendo quizs el ms importante el Quijote, donde el protagonista confunde los molinos con gigantes. Hasta el siglo XVI los molinos estaban condicionados tcnicamente, tanto en su potencia como en su rendimiento, por las limitaciones de los materiales empleados en su construccin. La resistencia de la madera era poco adecuada para fabricar las piezas mviles que tenan que soportar fuertes rozamientos, lo que impidi su desarrollo hasta que la industria metalrgica mejor sus procesos y pudieron fabricarse en hierro. La introduccin de elementos metlicos en la fabricacin de los engranajes y de las piezas mviles permiti incrementar sustancialmente las potencias y los rendimientos. El uso de ejes, transmisiones, cojinetes y coronas de hierro en sustitucin de las antiguas piezas de madera hizo posible la aplicacin de estas fuentes de energa a las industrias ms diversas, tales como: para moler grano, bombear agua, mover serreras, fabricar pasta de papel o plvora, prensas de aceite, etc. En el siglo XVIII, los molinos mejoraron substancialmente como consecuencia de los constantes experimentos realizados por sus constructores, las innovaciones que se alcanzaron no alteraron el formato exterior de los molinos, que se mantuvo sin demasiadas modificaciones, pero en cambio mejoraron los detalles de diseo y construccin, apareciendo los sistemas mecnicos de orientacin y regulacin. Ms tarde, el mstil se coloc en el borde de ataque de la pala, de forma que soportara mejor la entrada del aire. Este sistema era tambin el ms adecuado para dar cierta torsin a la pala a lo largo de su envergadura, con el fin de mejorar su rendimiento aerodinmico.



Todos estos avances tardaron en producirse por los monopolios que haba en Europa para la fabricacin de harinas y, en general, de todos los procesos de fabricacin industrial. Dichos monopolios, conocidos por "derecho banal", estaban asociados a los privilegios seoriales, y eran detentados habitualmente por la nobleza, monasterios, abadas y rdenes religiosas, para los que constituan una fuente importante de recursos econmicos. Entre la segunda mitad del siglo XVIII y la segunda mitad del siglo XIX, los molinos de viento europeos alcanzan su ms alto nivel de perfeccionamiento. Los rotores de orientacin y los sistemas de regulacin de potencia se ven completados por mecanismos internos, que ayudan en las operaciones de transporte y manipulacin de las materias primas y de la molienda en s, convirtiendo los molinos de viento en factoras mecanizadas con un alto grado de automatizacin. Por otra parte, con el inicio de la primera etapa de la revolucin industrial y a pesar de que la mquina de vapor presentaba grandes ventajas tcnicas, las potencias que se consiguieron en un principio no eran superiores a las de los molinos. Por lo que en zonas rurales ms o menos aisladas no se dejaron de utilizar. En lugares donde los nuevos sistemas de produccin exigan alternativas ms baratas de abastecimiento energtico, las mquinas elicas pasaron a un segundo plano con la aparicin de los motores trmicos, primero la mquina de vapor y luego el motor de combustin interna. Aunque los molinos de viento haban llegado a convertirse en unas mquinas relativamente eficaces, su constitucin era demasiado slida y su estructura demasiado compleja para competir con los nuevos sistemas energticos. En 1884 se desarroll la turbina elica multipala americana, fabricada por Steward Perry que lleg a convertirse en el molino de viento ms extendido de cuantos hayan existido. Consiste en un rotor multipala de unos 3 metros de dimetro, montado sobre un eje horizontal, en la parte superior de una torre metlica. Alcanzaba potencias de 125 W con velocidades de viento de 25 km/h y tena capacidad para elevar 150 litros/min a 8 m de altura mediante una bomba de pistn.

Turbinas multipalas americanas



Este molino se utiliz principalmente para bombear agua en zonas apartadas y desempe un importante papel en la colonizacin del oeste americano. Se export a todos los pases del mundo, llegndose a fabricar ms de 6.000.000 de unidades, de las que unas 150.000 podran estar todava en funcionamiento. Tambin en Estado Unidos (Cleveland) en 1887 Charles F. Brush invent y constuy el primer aerogenerador. Era una gran turbina con un rotor de 17 metros y 144 palas, muy parecido a los molinos de viento para bombeo de agua. Lo fabric para abastecer su mansin y entregaba 12 kW que eran almacenados en bateras. En 1890, el gobierno dans inici un programa de desarrollo elico en el que consideraba al viento como una fuente importante de energa para producir electricidad. As, en 1892 el dans Paul La Cour encargado de este proyecto dise el primer prototipo de aerogenerador elctrico. Estaba constituido por rotores cuatripalas de 25 m de dimetro, capaces de desarrollar entre 5 y 25 kW mediante un generador situado en la base de una torre metlica de 24 m de altura. Este modelo se empez a fabricar en los primeros aos del siglo, llegndose a instalar ms de 70 unidades hacia 1908, y unas 120 antes de la Primera Guerra Mundial. En estos primeros aerogeneradores elctricos, al no estar conectados a la red, el almacenamiento de la energa result el problema de mas difcil solucin. Aunque La Cour, fue el percusor de los aerogeneradores modernos y en esa poca sus plantas elicas eran las ms avanzadas, el factor decisivo para el desarrollo posterior fue la tecnologa aeronutica, que ha permitido sustituir las palas lentas y de bajo rendimiento por aspas de diseo aerodinmico semejantes a las hlices de avin.

Turbina de Brush Diseos de Pal La Cour



La teora aerodinmica desarrollada durante las primeras dcadas del siglo XX, permiti finalmente comprender la naturaleza y el comportamiento de las fuerzas que actuaban alrededor de las palas de las turbinas. El investigador alemn Betz demostr en 1927 que la mxima fraccin de energa extrable de una corriente uniforme abierta es el 60 %, conocido como lmite de Betz. Asimismo, Glauert, experto en mecnica de fluidos, demostr que puede obtenerse mayor rendimiento cuanto mayor es el coeficiente de velocidad , cociente entre la velocidad de punta de pala debida al giro y la velocidad incidente del viento. En 1924, el finlands Sigurd Savonius desarroll un aerogenerador de eje vertical capaz de trabajar con velocidades de viento muy bajas. Su rotor estaba formado por dos semicilindros dispuestos alrededor de un eje vertical. La sencillez de su diseo haca que la turbina requiera poco mantenimiento pero su bajo rendimiento y su reducida velocidad de giro hacan que sus aplicaciones se limitasen al bombeo de agua de riego en regiones poco industrializadas. En 1927, el holands A.J. Dekker construy el primer rotor provisto de palas con seccin aerodinmica. Hasta el momento, las velocidades en punta de pala que se haban conseguido con los molinos multipala eran dos veces la del viento incidente, mientras que Dekker consigui con sus perfiles, velocidades en punta de pala cuatro o cinco veces superiores a la velocidad del viento incidente. As mismo, la teora demostr tambin que a mayores velocidades de rotacin, menor influencia en el rendimiento del sistema tiene el numero de palas, por lo que empezaron a aparecer aeroturbinas de dos y tres palas. En este mismo ao, el ingeniero francs Darrieus desarroll la turbina de eje vertical consistente en un rotor provisto normalmente de dos o tres palas con curvatura en forma de C. Su rendimiento y velocidad eran comparables a las turbinas de eje horizontal pero presentaba algunas desventajas como la ausencia del par de arranque, lo que haca necesario motorizar la turbina para que comience a girar y el empleo de tensores adicionales para garantizar la estabilidad estructural.

Rotor Savonius Turbina Darrieus



En 1941, Smith-Putnam construy el primer aerogenerador de potencia superior a un megawatio en Estados Unidos. Este aerogenerador tena un rotor de dos palas fabricadas en acero inoxidable y dispuestas a sotavento. La regulacin se hacia variando la conicidad de las palas. Una vez terminada la II Guerra Mundial, el bajo precio del petrleo inici un periodo en que desapareci el inters de la tecnologa elica por parte de los pases en desarrollo, algo que ralentiz la expansin de la energa elica. Esta etapa se mantuvo hasta la crisis del petrleo de 1973 y 1979, donde los pases productores elevaron notablemente los precios de los barriles, causando una profunda crisis econmica en los pases desarrollados. Esto oblig a implantar polticas energticas encaminadas a disminuir el consumo de petrleo mediante el ahorro energtico, la eficiencia energtica y potenciar otras fuentes como la nuclear, el gas natural o las energas renovables. As, esta crisis favoreci el desarrollo de los aerogeneradores elicos como fuente de energa alternativa, produciendo un resurgimiento de la tecnologa del aprovechamiento del viento, que lleva a la aparicin de los actuales aerogeneradores. En 1979, se construyeron en Dinamarca dos aerogeneradores Nibe de 630 kW, uno con regulacin por cambio de paso de pala y el otro de regulacin por prdida aerodinmica. Estos aerogeneradores representaron un gran avance pero el alto coste de las turbinas implicaba un alto precio en la produccin de energa, algo que fren su expansin. Dos aos ms tarde, la generacin de aerogeneradores de 55 kW supuso la ruptura industrial y tecnolgica para los modernos aerogeneradores. El coste del kilovatio-hora (kWh) de electricidad cay alrededor de un 50 por ciento con la aparicin de esta nueva generacin. El auge adems fue alentado por polticas de gobierno que promovan el uso de las fuentes de energa renovables, instalndose por ejemplo miles de generadores elicos en Palm Springs California, Estados Unidos. En los ltimos 20 aos, la tecnologa elica ha evolucionado a un ritmo vertiginoso, pasando de aerogeneradores de potencia unitaria de decenas de kilovatios hasta mquinas de potencia nominal superior al megavatio. Los modelos que se instalan en la actualidad son, por lo general, tripala, de paso variable (este sistema permite una produccin ptima con vientos bajos y una reduccin de cargas con vientos altos) de alta calidad en el suministro elctrico y bajo mantenimiento. La mayor parte de los fabricantes nacionales e internacionales posee certificados que garantizan la calidad en sus sistemas de diseo y fabricacin de elementos. Para su diseo se utilizan algunas de las tcnicas de la industria aeronutica, pero sus diseadores tienen que desarrollar nuevos mtodos y modelos de simulacin por ordenador para tratar otros aspectos. Los aerogeneradores modernos generan actualmente una parte importante de la energa elctrica mundial, siendo Alemania, USA y Espaa los tres pases con ms energa elica instalada del mundo.



Evolucin de los aerogeneradores, periodo 1985-2005.

Desarrollo de la energa elica (DAELT, 2009)



2.2 DESARROLLO DE LA ENERGA ELICA EN ESPAA En 1979 el Ministerio de Industria y Energa, a travs de Estudios de la Energa, puso en marcha un programa de investigacin y desarrollo para el aprovechamiento de la energa elica y su conversin en electricidad. El primer paso, fue el desarrollo de una aeroturbina experimental de 100 kW de potencia con el objetivo de facilitar el proyecto de grandes aerogeneradores con potencias del orden del MW. Este primer generador estaba constituido por una turbina tripala de eje horizontal, de 20 m de dimetro, que estaba diseado para girar a 48 revoluciones por minuto y que fue emplazada en el Cerro del Cabrito, en Tarifa, tras un estudio previo de las curvas de potencial elico en Espaa, realizado por el Instituto de Tcnica Aeroespacial (INTA). La actividad de la Planta Experimental de Tarifa se inici en agosto de 1985, funcionando satisfactoriamente conectada a la red elctrica pese a las limitaciones tecnolgicas correspondientes a ese primer desarrollo nacional. Entre 1986 y 1988 la Administracin Espaola inici un programa de promocin institucional de pequeos parques elicos configurados con mquinas de 30 kW, repartidos por toda la geografa espaola. A principios de los 90, se desarrollaron aerogeneradores espaoles de 150 kW y 180 kW dando comienzo a la competencia entre fabricantes espaoles y a la implantacin de las primeras instalaciones espaolas de gran potencia. La aprobacin en 1991 del Plan Energtico Nacional recoge el objetivo de incrementar la produccin realizada con energas renovables y propone una potencia instalada en el sector elico de 168 MW para el ao 2000. Desde los 7 MW instalados a finales de 1990, la potencia instalada ha crecido sustancialmente y durante los ltimos aos hay un creciente inters en el sector por parte de promotores, inversores e instituciones financieras en clara consonancia con el mayor conocimiento de los recursos disponibles, la disminucin del coste de las instalaciones, el avance de la tecnologa y, principalmente debido a una legislacin elctrica muy favorable. Los primeros parques comerciales de Espaa fueron promovidos en Andaluca por las sociedades Plantas Elicas del Sur y Energa Elica del Estrecho. Dentro de este clima de desarrollo, en 1993 se instalaron las primeras unidades de 250 kW y 300 kW, de carcter nacional, que al ao siguiente motivaron la creacin de parques elicos de mayor tamao. El avance tecnolgico a partir de este momento fue extraordinario, as como la iniciativa inversora y el acondicionamiento y puesta en marcha de instalaciones eficientes. En 1996, el inters europeo por el fomento de las energas renovables se concret a travs de inversiones directas del IDAE, instalndose en Espaa 36 parques, con una potencia de 115 MW y en 1998, el sector elico espaol empezaba a adquirir cierta relevancia, que se reflejaba en el empleo nacional proporcionando trabajo directo e indirecto en los sectores de promocin, implantacin, operacin y mantenimiento de parques elicos.



En ese mismo ao se producen dos novedades en materia reguladora de gran significacin para el futuro del sector elico. En primer lugar la entrada en vigor del Real Decreto sobre produccin de energa elctrica con recursos renovables, en un momento en el que la energa elica representaba el 2 por ciento de la produccin de energas renovables. En segundo lugar, la aprobacin a finales de 1999 del Plan de Fomento de la Energas Renovables para el periodo 2000-2010. El Plan constituye una planificacin de carcter indicativo que recoge los principales elementos y orientaciones para la articulacin de una estrategia que logre que el crecimiento de cada una de las reas de energas renovables pueda cubrir, en su conjunto, al menos el 12 por ciento del consumo de energa primaria en Espaa en el ao 2010, objetivo ya recogido por la Ley 54/1997 del Sector Elctrico, lo que en trminos absolutos supondra alcanzar, segn el Plan , los 8.974 MW de potencia elica instalada en ese ao. En agosto de 2005 el Gobierno aprob el Plan de Energas Renovables en Espaa (PER) 2005-2010, un nuevo texto que revisaba el anterior Plan de Fomento de las Energas Renovables 1999-2010. Esta revisin vena justificada, en la mayora de los casos, por el insuficiente desarrollo de las fuentes renovables logrado hasta la fecha, sin incluir a la elica, donde se vieron superadas ampliamente las expectativas en aspectos como la potencia instalada, el nmero de parques elicos establecidos o la energa generada de los mismos. Con la aprobacin del Plan de Energas Renovables (PER) 2005-2010, el objetivo era sumar en los prximos cinco aos 12.000 nuevos megavatios instalados a los 8.155 que ya haba acumulados en el pas hasta finales de 2004, es decir, llegar en 2010 a los 20.155 MW, una meta impensable hace no mucho. Por comunidades autnomas, los objetivos ms ambiciosos para 2010 son los fijados para Andaluca (1.850 megavatios nuevos), Comunidad Valenciana (1.579), Galicia (1.570), Aragn (1.246), Castilla y Len (1.157) y Castilla La Mancha (1.066) (IDAE, 2005). En 2010, la generacin de electricidad con energa elica en Espaa alcanz los 42.976 GWh, superando por primera vez a Alemania con 36.500 GWh, segn datos del observatorio de energas renovables de la Comisin Europea. En ese mismo ao, Espaa tambin super a Alemania en la cobertura de la demanda con elica con 16,4 % y 6,2 %, respectivamente. No obstante, Alemania mantuvo el primer puesto de Europa en potencia instalada, con un total de 27.214,7 MW elicos frente a los 20.676 MW, de Espaa. La ventaja de Espaa con el pas Germano, es que cuenta con unos costes de generacin elica menores porque sus parques funcionan ms horas, y adems cuenta con aerogeneradores ms modernos que Alemania, puesto que el mercado elico espaol comenz a desarrollarse ms tarde. Para que la energa elica contine su desarrollo y Espaa pueda cumplir los objetivos europeos de cara a 2020, es necesario que el Gobierno establezca ya el nuevo marco regulatorio que sustituya al Real Decreto 661/2007, que vence a finales de 2012. Espaa fue el tercer pas de la Unin Europea que ms potencia elica instal en 2011, con 1.050 megavatios (MW), solo por detrs de Alemania y Reino Unido, que instalaron 2.086 MW y 1.293 MW, respectivamente, segn el informe anual sobre la evolucin en el sector ofrecido por la asociacin empresarial elica europea, EWEA.



Pese a registrar el tercer mayor ritmo de instalacin de nueva potencia de toda Europa, la tasa de crecimiento del sector elico espaol, del 5,1%, fue la menor en su historia. Tras el crecimiento de 2011, Espaa sigue siendo, con 21.673 MW, el segundo pas europeo con ms potencia elica, por detrs de Alemania, que cuenta con 29.060 MW. En total, hay 93.957 MW instalados en toda Europa. Alemania y Espaa son adems con mucha diferencia los dos pases que ms han apostado por esta tecnologa. A mucha distancia, Francia ocupa la tercera posicin, con 6.800 MW, mientras que Italia registra 6.747 MW y Reino Unido, 6.540 MW.

Evolucin anual y acumulada de la potencia elica instalada 1998-2011

Incremento anual y tasa de variacin de la potencia elica instalada



Reparto de la potencia instalada por Comunidades Autnomas en 2011

(ordenadas por potencia acumulada)

Potencia por Comunidades Autnomas



2.3 SITUACIN MUNDIAL Las energas renovables y en particular la produccin de componentes asociados al desarrollo de la energa elica ha mostrado un crecimiento exponencial en estos ltimos aos, dado el precio inestable del barril de petrleo y la conflictividad sobre dicha fuente. En el ao 2010, la potencia instalada de energa elica en todo el mundo alcanz los 196.630 MW, un 23,6 % ms que en 2009 producindose el menor aumento de potencia registrado en los ltimos 10 aos. Esta disminucin reflejada en todo el mundo, salvo en China y algunos pases de Europa del Este, se puede ver como resultado de la falta de apoyo poltico para el fomento de la utilizacin de la energa elica. Antes del 2010, la tasa de crecimiento anual aumento continuamente desde el ao 2004, llegando al punto mximo de 31,7 % en 2009, el valor ms alto desde 2001. La mayor tasa de crecimiento del ao 2010 se encontr en Rumania, que aument en 40 veces su capacidad instalada. El segundo pas con una tasa de crecimiento de ms del 100 % fue Bulgaria (112 %). En el ao 2009, cuatro pases doblaron su capacidad instalada: China, Mxico, Turqua y Marruecos. El avance ms dinmico de la industria elica se llev acabo en Asia, llegando a convertirse en el nuevo lder continental en 2010, representando el 54,6 % de los nuevos aerogeneradores instalados, un gran aumento con respecto al ao pasado con un 40,4 %. Por tanto, Europa dej de ser el gran dominante del mercado mundial de aerogeneradores que era en 2005 con un 70,7 % de la capacidad instalada, cayendo hasta la segunda posicin en 2010. Actualmente Europa representa menos de la mitad de la capacidad instalada con un 43,7 %, seguida de Norte America. Por su parte, Amrica Latina y frica siguen siendo los mercados con menor aporte a la capacidad instalada a nivel mundial, con 1,2 % y 0,5 %, respectivamente. Al final del ao 2010, el suministro elctrico proporcionado por todos los aerogeneradores instalados a nivel mundial alcanz la cifra de 430 Teravatioshora, lo que represent el 2,5 % de la demanda mundial. Esta cantidad es bastante significativa ya que supera la demanda energtica de un pas industrializado con ms de 60 millones de habitantes como el Reino Unido.

Tasa de crecimiento a nivel mundial (%)



Capacidad instalada a nivel mundial (MW)

Pases por tasa de crecimiento (%) en Mercados mayores de 200 MW



A continuacin, se va a profundizar un poco ms en la capacidad elica de cada continente. frica Al acabar 2010, contaba con una capacidad instalada de 906 MW, destacando tres pases, Egipto, Marruecos y el Sur de frica. Con Egipto (550 MW de capacidad total instalada) y Marruecos (286 MW), el norte de frica se consolid como el lder de la energa elica en frica. Sudfrica por su parte con una capacidad de 10 MW, tiene el potencial para convertirse en el lder elico del sur de frica, despus de una introduccin de un sistema de primas. As, se espera que este pas instale 700 MW para el 2013, bajo este nuevo rgimen. Por otro lado, Egipto espera la instalacin de ms de 7 GW de energa elica para el ao 2020, y Marruecos tiene planes ambiciosos a largo plazo en el rango de varios GW. Aunque la tasa de crecimiento de ese ao fue de un 20 %, todava se encuentra por debajo del promedio mundial (23,6 %). Para que esta situacin cambie sera necesario crear nuevos esquemas polticos para el financiamiento de proyectos elicos, especialmente en la frica subsahariana. Con este fin, la creacin de un Fondo Global de Inversin para las Energas Renovables ofrecera grandes oportunidades para muchos pases africanos para eludir uno de los principales obstculos para las inversiones en energa elica: la falta de recursos financieros.

Capacidad instada en frica (MW) Asia Este continente fue el que ms creci en lo que se refiere a la industria elica a nivel mundial, principalmente gracias a China pero tambin debido a un fuerte desarrollo en la India.



La capacidad total instalada en Asia lleg a 61,2 GW (31,1 % de total mundial). El continente tuvo la mayor tasa de crecimiento de todas las regiones del mundo (50,6 %, despus de 63,3 % en 2009). Despus de cuatro aos consecutivos en los que China duplic sus instalaciones, el pas demostr un impresionante crecimiento de 73,3 % y se convirti en el nmero uno en trminos de nuevas instalaciones, as como en trminos de capacidad elica total instalada, alcanzando los 44,7 GW. Sin embargo, China todava enfrenta grandes desafos en cuanto a la conexin a la red de los aerogeneradores instalados. De acuerdo con el Consejo de Electricidad de China, slo 31.070 MW estaban realmente alimentando a la red nacional, mientras que un gran nmero de los parques elicos est a la espera de conexin a la red. Tambin en industria elica, China es cada vez ms competitiva, de modo que el mayor fabricante chino Sinovel alcanz la primera posicin con una cuota de mercado mundial de casi el 12 %. El segundo mercado ms grande de Asia se mantuvo en la India, con una tasa de crecimiento de 10,7 % alcanzando una capacidad total de 13 GW. Otros pases que mostraron unas tasas modestas de crecimiento fueron: Japn con una capacidad total de 2,3 GW, Taiwn con 519 MW y Corea del Sur con 379 MW.

Capacidad instada en Asia (MW) Oceana En el ao 2010, esta regin mostr un parn en la instalacin de potencia elica aadiendo slo 11,8 MW, despus de los 555 MW aadidos en el ao 2009, alcanzando una capacidad total de 2.386 MW.



Los compromisos tomados por el gobierno australiano para aumentar sus esfuerzos en la mitigacin del cambio climtico y en la expansin de las energas renovables, crean la expectativa de que el mercado elico australiano mostrar un gran crecimiento an en los aos venideros. Nueva Zelanda, por su parte espera la instalacin de ms de 100 MW en 2011.

Capacidad instada en Oceana (MW) Europa El continente europeo sigue siendo el ms destacado en el desarrollo de la energa elica, en especial tres pases, Alemania, Espaa y Dinamarca. En total cuenta con una capacidad elica instalada de 86 GW, que a pesar de ser alta, su papel en el mercado elico sigue disminuyendo principalmente por el creciente inters de esta energa en China. El sector elico europeo aadi 9.970 MW de potencia instalada en 2010, siendo Espaa y Alemania los mayores mercados, aunque con tasas de crecimiento muy modestas del 5,6 % y 8 %, respectivamente. Otros pases europeos con fuerte crecimiento, alrededor del 20 %, son Italia con 5.797 MW, Francia con 5.660 MW y Reino Unido con 5.204 MW. Otros mercados ms dinmicos, pero todava pequeos son: Rumania con 591 MW, Croacia con 70 MW un 161 % ms con respecto al ao pasado, Bulgaria con 375 MW, Lituania con 154 MW, Polonia con 1.107 MW y Hungra con 295 MW. Los fabricantes de aerogeneradores daneses, alemanes y espaoles siguen siendo lderes, a pesar de la alta competibilidad de los pases asiticos en especial China, India, Corea y Japn, quienes han sido capaces de aumentar sus cuotas de mercado en mercados nacionales e internacionales.



A pesar del estancamiento que presenta Europa en estos ltimos aos sus perspectivas generales son buenas, teniendo en cuenta los objetivos ambiciosos de muchos pases: En Alemania, se esperar llegar a una cuota de energa elica en el suministro de electricidad de 20-25 % para el ao 2020. Esto sera equivalente a 150 TWh o 45 GW de instalaciones en tierra, ms 10 GW Offshore. En Espaa, se esperan 38 GW de capacidad instalada para el ao 2020 incluyendo 370 MW en tierra y 3 GW de energa elica Offshore. El Reino Unido, lder mundial en energa elica Offshore, ha establecido un objetivo para el ao 2020, de 15 GW en tierra y 13 GW Offshore. Italia fij como objetivo llegar a los 12.680 MW instalados al 2020 lo que sera ms del doble de su capacidad instalada. En lo que se refiere a las instalaciones Offshore, Europa sigue siendo el continente lder, ya que se pueden encontrar el 96 % de los aerogeneradores fuera de costa.

Capacidad instada en Europa (MW) Amrica En Amrica Latina, la tasa de crecimiento fue superior a la media en todo el mundo con un 30, 8 %, sin embargo este crecimiento esta muy por debajo del 113 % que se produjo en 2009. A pesar del alto inters por esta energa en esta zona, los aerogeneradores instalados solo representan el 1,2 % a nivel mundial.



Slo seis pases de Amrica Latina instalaron nuevos aerogeneradores en el ao 2010: Brasil (320 MW), Mxico (104,5 MW), Argentina (25,3 MW), Uruguay (10 MW), Cuba (4,5 MW) y Chile (2,6 MW). Con la excepcin de Brasil y Mxico, el mercado elico en Amrica Latina se puede considerar en sus primeros estadios. Norteamrica por su parte perdi su posicin como la regin ms dinmica del mundo. Su tasa de crecimiento disminuy de 39 % en 2009 al 16 % en 2010. En los EE.UU. se produjo un descenso importante de las nuevas instalaciones en 2010, agregndose slo 5,6 GW, despus de 9,9 GW en 2009. El estado lder fue Texas con una capacidad total de 10 GW, lo que sera la sexta posicin en trminos globales. Para finales de 2010, 5 GW de parques elicos se encontraban en construccin. En 2011, varias previsiones sugieren una nueva capacidad de hasta 10 GW. Muchos estados de EE.UU. han establecido sus propios sistemas de apoyo para la energa elica, por ejemplo, 29 estados de EE.UU. han establecido normas de cartera de energas renovables. En Canad el mercado elico se mantuvo estable con un aumento en capacidad de un 21 % sumando 690 MW, para un total de 4.008 MW. Es importante tener en cuenta que varias provincias se han convertido en pioneras en el apoyo de los parques elicos en comunidades dando incentivos especiales para este tipo de proyectos, como Ontario. La debilidad de los mercados de Amrica del Norte radica en la falta de capacidad de fabricacin. A pesar de que las capacidades industriales son cada vez ms fuertes, una parte importante de los aerogeneradores instalados y equipos asociados tienen que ser importados. Existen muy pocos fabricantes nacionales de aerogeneradores tanto en EE.UU. como en Canad.

Capacidad instada en Amrica Latina (MW)



Capacidad instada en Norte Amrica (MW)



3. UBICACIN El parque esta situado en el trmino municipal de La Muela, a 23 km de la ciudad de Zaragoza, junto a la autova A-II. Esta localidad disfruta de las mismas ventajas de la ciudad de Zaragoza como punto especialmente estratgico, en el centro del tringulo de mayor influencia socioeconmica de Espaa: Madrid, Barcelona y Bilbao. Se ha elegido este lugar, porque es una zona donde el viento aparece con mucha frecuencia y es bastante regular, dos requisitos fundamentales para construir un parque elico. La localizacin exacta del parque elico esta a 3 km del centro del municipio de La Muela, muy cerca de la autovia A-II. Para una mejor ubicacin hacer referencia a los planos 1 y 2, donde se detalla su situacin geogrfica.

Situacin geogrfica



4. RECURSOS ELICOS

4.1 ORIGEN DEL VIENTO La energa elica igual que todas las fuentes de energas renovables (excepto la mareomotriz y la geotrmica) son consecuencia de la radiacin solar. Debido, fundamentalmente, a la redondez de la Tierra se originan diferencias de insolacin entre distintos puntos del planeta. En los polos, los rayos solares inciden oblicuamente, por lo que calientan menos la superficie de la Tierra. Los rayos solares inciden perpendicularamente en el ecuador y calientan ms la superficie de la Tierra, ya que se reparten sobre una superficie ms pequea que en los polos. Estas diferencias de insolacin dan lugar a diferentes zonas trmicas que provocan diferencias de densidad en las masas de aire. En el ecuador, el aire al calentarse se hace ms ligero (menos denso) y asciende a las capas altas de la atmsfera dejando tras de si una zona de baja presin. En los polos, el aire es ms pesado (ms denso) y desciende aumentando la presin. El aire que envuelve a la Tierra, como cualquier gas, se mueve desde las zonas de mayor presin atmosfrica (mayor densidad) a las de menor presin, es decir, desde los polos al ecuador por las capas bajas de la atmsfera y del ecuador a los polos por las capas altas siguiendo un ciclo de movimiento de aire en cada hemisferio. Este aire en movimiento horizontal es el viento. Sin embargo, es necesario aclarar que la circulacin global del aire sobre el planeta es mucho ms compleja que la descrita, ya que en ella intervienen muchos factores. Entre los factores que intervienen se pueden sealar la rotacin de la Tierra sobre su eje, la composicin de la Tierra en ocanos y continentes (con diferentes calores especficos), el movimiento de translacin de la Tierra en torno del Sol, que hace que la intensidad de la radiacin solar recibida por las diferentes zonas de la Tierra sea distinta segn las estaciones del ao, y las perturbaciones atmosfricas.

Efecto de la fuerza de Coriolis en la circulacin atmosfrica general



El movimiento de rotacin de la Tierra da lugar a la aparicin de las fuerzas de Coriolis, las cuales actan sobre la masa de aire en movimiento desviando las corrientes hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el hemisferio sur. Estas fuerzas originan los denominados vientos de poniente (del Oeste) y alisios (del Este). Los vientos generales que circundan el globo terrestre se llaman macro climticos. Estos debido a la orografa del terreno y las diferencias de presin varan sus caractersticas, lo que origina los vientos llamados micro climticos o locales. Estos ltimos pueden ser clasificados en: vientos inducidos trmicamente, vientos inducidos por la orografa y vientos generales influenciados por los efectos climticos locales. Entre los vientos inducidos trmicamente pueden sealarse las brisas marinas y las corrientes valle-montaa. Las brisas marinas se originan como consecuencia de los distintos calores especficos, y la diferente velocidad de calentamiento y enfriamiento del mar y la tierra. Durante el da, la tierra se calienta ms rpidamente que el mar, haciendo que el viento sople del mar a la tierra (medioda y tarde). Por la noche y el amanecer el viento sopla hacia el mar, ya que la tierra se enfra ms rpidamente que el mar. Los vientos valle-montaa se producen por un proceso parecido. Unas laderas reciben ms insolacin que otras, en funcin de su pendiente y orientacin. Estos vientos soplan durante toda la noche desde la montaa al valle y desde el valle a la montaa durante el da.

Brisa marina: medioda y tarde (izquierda); noche y amanecer (derecha)

Los vientos inducidos por la orografa dependen del obstculo y su orientacin. El aire que se desplaza en la proximidad de la superficie terrestre debe sortear los innumerables obstculos que encuentra a su paso, cambiando en mayor o menor medida sus caractersticas. Si la distribucin orogrfica es tal que hay dos zonas montaosas prximas, el flujo de aire se ve obligado a penetrar por un estrecho canal. El teorema de Bernouille establece que la velocidad de un fluido aumenta cuando la seccin por la que pasa disminuye. Por tanto, en este caso, como la seccin por la que discurre el aire entre las dos montaas es mucho ms estrecha que fuera y las lneas de corriente estn muy prximas, la velocidad aumenta. Los Pirineos y los Alpes forman una especie de embudo, y cuando los vientos en el extremo del embudo llegan al Mediterrneo, salen a gran velocidad. Por el mismo efecto de Bernouille encima de las montaas el viento aumenta de intensidad. Inversamente, en un valle el viento disminuye.



Flujo de aire en el caso de un obstculo montaoso

Flujo de aire entre dos zonas montaosas La pennsula ibrica se encuentra la mayor parte del ao en una zona de vientos generales del Oeste, propios de las latitudes medias del hemisferio Norte, por lo que las costas gallegas poseen un buen potencial elico, salvo en verano cuando decae su intensidad. Sin embargo, el archipilago canario se encuentra en la zona de los alisios, vientos muy constantes del Este, lo que hace que esta zona posea recursos elicos interesantes. Otros sitios como el valle del Ebro y el Estrecho de Gibraltar, tambin proporcionan un contenido energtico explotable, debido a sus particularidades orogrficas.

4.2 ENERGA DEL VIENTO 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 energa transferida al rotor por el viento, Pvo, esta asociada a un caudal de aire, a, de velocidad media vo, con densidad del aire a, que atraviesa un rea transversal A y puede calcularse como:

Pvo = 32a 2

1m

2

1oo vAv =

con a = A vo Esta expresin muestra la gran dependencia de la potencia con la velocidad. Asimismo indica la conveniencia de operar a nivel del mar, ya que la densidad disminuye a grandes altitudes donde la presin del aire es ms baja y por tanto el aire es menos denso. As, la densidad mxima se da a una temperatura de 15 C y presin 1,01325 bares, siendo esta de 1.225 kg/m3. Sin embargo, toda la potencia calculada de la anterior expresin no es aprovechada por el aerogenerador, debido a que la energa cintica del viento es como una corriente abierta, por lo que una deceleracin sustancial hace que la corriente rodee a la masa de aire remansada, reducindose el caudal por la seccin preparada para su captura. Adems, aparecen tambin otras perdidas de diverso tipo en la extraccin de la energa, en su transmisin mecnica y finalmente en su conversin elctrica. Por estas razones, se define un parmetro llamado coeficiente de rendimiento del aerogenerador, Cpe, definido como el cociente entre la potencia extrada, es decir, aprovechada Pa, y la disponible en el viento. As para una corriente estacionaria valdra:



Cpe = 3

2

1ovA

Pa

En 1920, Betz calcul que el valor mximo terico de Cpe es igual a 0,593 (16/27), y por tanto a este valor se le suele llamar Limite de Betz. Esta demostracin consiste en calcular la velocidad media del aire en el rotor en funcin de la velocidad del aire antes de llegar a las palas vo y despus vs. El que la relacin entre la velocidad de entrada y de salida sea la que maximiza la potencia del aerogenerador o sea otra, depende del diseo del mismo. En realidad, Cpe es una funcin de la velocidad del viento en flujo libre, vo. La forma de esta funcin depende del diseo del aerogenerador y Cpe (vo) debe determinarse experimentalmente para cada sistema. Por otro lado, cabe mencionar que para calcular la potencia transmitida a la carga, habra que multiplicar la potencia extrada o aprovecha, Pa, adems de por Cpe, por el rendimiento de los sistemas de transmisin mecnica y por la carga que est acoplada (generador elctrico, bomba, etc). En el rango de velocidades de funcionamiento del aerogenerador, Cpe suele tomar valores comprendidos entre 0,15 y 0,5, es decir, la potencia en el rotor o aprovechada puede ser de 2 a 7 veces menor que la potencia elica disponible Pvo. Cualquier mquina elica viene caracterizada energticamente por la curva que nos da el coeficiente de potencia respecto a otro coeficiente adimensional llamado velocidad especfica, , calculndose dicho parmetro de la siguiente manera:

= v

RN

v

v = 20

Siendo: v : velocidad del viento a una distancia de cuatro o cinco dimetros antes de la elica. vo : velocidad perifrica de las palas N : velocidad de rotacin en vueltas/seg.

Variacin del coeficiente de potencia Cp mximo con el parmetro de la velocidad del rotor .



Otro factor a tener en cuenta a la hora de querer calcular la potencia de un aerogenerador es la variacin de la velocidad a medida que aumenta su altura sobre el nivel del suelo. Esto es as, debido a que las fuerzas de rozamiento y el efecto de frenado debido a las irregularidades del terreno son ms intensas en las capas que se encuentran en contacto con el terreno. Para la toma de medidas lo habitual es hacerlas a 10 metros sobre el nivel del suelo, lo cual no siempre coincide con la altura del rotor del aerogenerador, que suele situarse a mayor elevacin. De este modo para corregir estos datos se suele usar una ley de variacin con la altura como la siguiente:

=

2

1

2

1

h

h

v

v

Donde v1 es la velocidad del viento medida a la altura h1 sobre el nivel del suelo, y v2 es la velocidad del viento a la altura h2 a la que se encuentra el rotor del aerogenerador. por su parte es un coeficiente emprico que tiene en cuenta la rugosidad del terreno y toma los siguientes valores:

Nivel de rugosidad del terreno

No rugoso (arena, nieve, mar) 0,10-0,13 Poco rugoso (hierba, campo de cereales) 0,13-0,20

Rugoso (bosque, casas pequeas) 0,20-0,27 Muy rugoso (edificios grandes) 0,27-0,40

Valores del coeficiente en funcin de la rugosidad del terreno

4.3 ESTUDIO TCNICO DEL VIENTO A continuacin se va a describir cada uno de los pasos seguidos en el tratamiento de los datos de viento del emplazamiento donde se encuentra el Parque Elico, desde su recogida en el Instituto Nacional de Meteorologa, hasta la obtencin del potencial elico disponible en la zona, el cual marcar el diseo definitivo del Parque Elico.

4.3.1 Obtencin de los datos El viento, debido a su origen, presenta una gran variabilidad, tanto en direccin como en intensidad, as como de un lugar a otro. Por lo tanto, para la instalacin de un parque elico, en primer lugar hay que hacer un estudio de vientos de la zona donde se vayan a ubicar los aerogeneradores. Este estudio puede realizarse con medidas in-situ durante un tiempo prolongado (mnimo un ao), o bien consultar atlas elicos elaborados por otras fuentes, como por ejemplo el Instituto Nacional de Meteorologa. Para las medidas in-situ, es necesario instalar un sistema que registre la velocidad del viento a intervalos regulares (por ejemplo, cada 5 minutos o cada hora, dependiendo de las caractersticas del estudio) y su direccin. Con estos datos se elaboran posteriormente diversos diagramas de velocidades y direcciones y se ajustan a funciones estadsticas de densidad de probabilidad.



Para la elaboracin de atlas elicos se instalan en la zona estaciones de medida seleccionadas segn diversos criterios de caractersticas topogrficas. Los datos elicos obtenidos en las mismas (velocidad y direccin del viento a intervalos regulares segn un cierto periodo de tiempo) se introducen en modelos de simulacin de campos de vientos, obtenindose as una informacin general sobre la zona. Estos modelos requieren adems de los datos del viento, informacin concreta sobre la topografa de la zona (orografa, accidentes naturales o construcciones, etc). Debido a que este proyecto es meramente acadmico no se va a poder disponer de la medicin in-situ, as que se ha optado por acudir al Instituto Nacional de Meteorologa para obtener un estudio de vientos de la zona del aeropuerto de Zaragoza. Los datos proporcionados recogen los vientos de la zona peridicamente cada mes. Su cdigo indicativo es 9434 ZARAGOZA/AEROPUERTO, y fueron tomados a una altitud de 263 metros en las siguientes coordenadas geogrficas: Latitud 41 3943 N y Longitud 010029 W. As, los datos de los que se dispone son de los aos 2010 y 2011, estando entre estos datos la direccin, velocidad y da de la racha mxima, distribucin temporal del viento en los diferentes octantes, porcentajes y velocidades en 16 puntos cardinales, porcentajes de velocidad en determinadas velocidades, entre otros.

4.3.2 Nivel de viento Las velocidades medias mensuales en km/h, los proporcionados por INM y en m/s, para una mejor comprensin de los datos, se muestran en la siguiente tabla:

Velocidad media Velocidad media

AO 2010 km/h m/s AO 2011 km/h m/s

ENERO 19 5,28 ENERO 13 3,61

FEBRERO 18 5,00 FEBRERO 19 5,28

MARZO 20 5,56 MARZO 16 4,44

ABRIL 13 3,61 ABRIL 18 5,00

MAYO 23 6,39 MAYO 16 4,44

JUNIO 19 5,28 JUNIO 19 5,28

JULIO 19 5,28 JULIO 21 5,83

AGOSTO 19 5,28 AGOSTO 14 3,89

SEPTIEMBRE 15 4,17 SEPTIEMBRE 12 3,33

OCTUBRE 18 5,00 OCTUBRE 14 3,89

NOVIEMBRE 15 4,17 NOVIEMBRE 12 3,33

DICIEMBRE 15 4,17 DICIEMBRE 18 5,00

MEDIA 17,75 4,93 MEDIA 16 4,44



Considerando los datos obtenidos de las velocidades del viento durante los aos 2010 y 2011, se tiene una velocidad media de 4,69 m/s, velocidad que segn la Escala de Beaufort en el apartado efectos sobre un aerogenerador es la indicada para el arranque de mquinas ligeras. Por otro lado, la velocidad de arranque del aerogenerador escogido es de 4 m/s, por lo que la zona donde se pretende colocar el Parque Elico es apta.

Velocidad del viento

m/s km/h

Descripcin Efectos sobre un aerogenerador Efectos en tierra Efectos en mar

0-0,4 0-2 Calma Ninguno Humo vertical Mar en calma

0,4-2 2-6 Ventolina Ninguno El humo se inclina pero no se mueven las veletas

Pequeos rizos en las olas

2-4 6-13 Flojito Ninguno

Se mueven las hojas y se nota el en la piel. No se mueven las veletas

Olas sin romper

4-6 13-21 Flojo Arranque de mquinas ligeras

Se mueven las hojas continuamente y se extienden las banderas

Rompen algunas olas y el mar se torna cristalino

6-8 21-31 Moderado Arranque de mquinas de potencia elevada

El polvo se muere y se agitan las ramas pequeas

Se alargan las olas y se ven crestas blancas

8-11 31-40 Fresco Un tercio de la produccin

Los rboles pequeos se balancean. Se comenta que hace viento

Crestas blancas en todas las olas

11-14 40-51 Duro Rango alto de produccin

Se mueven las ramas grandes y silban los cables elctricos

Aparecen grandes olas con espuma en las crestas

14-17 51-63 Muy Duro Produccin mxima

Se agitan todos los rboles. Es molesto caminar cara al viento

Mar gruesa

17-21 63-76 Galerna Parada de mquinas

Se rompen las ramas pequeas. Dificil caminar

Olas altas de longitud mayor. Se pulverizan las crestas

21-25 76-88 Temporal Mquinas paradas

Las ramas medianas se quiebran. Pequeos daos estructurales

Se rompen las olas altas. La bruma reduce la visibilidad

25-29 88-103

Galerna fuerte

Diseo especfico contra daos

rboles arrancados de cuajo y daos estructurales serios (techos, etc)

Rompen las olas muy grandes con mucha bruma

29-33 103-117

Borrasca Slo sobreviven las mquinas ms resistentes

Daos externos Muy baja visibilidad por la bruma

33-37 117-134

Huracn Dao seguro si no se abate

Condiciones de desastre (ciclones tropicales)

Los barcos se ocultan en las olas. Superficie del agua toda blanca

57-62 204-22

Cicln

Escala de Beaufort. Velocidad del viento. Efectos en tierra, mar y sobre el aerogenerador



4.3.3 Adaptacin de los datos de viento al emplazamiento Como se menciono anteriormente, la velocidad medida debe corregirse para adecuar su valor a la altura a la que se coloque el rotor del aerogenerador. As, si la torre de medicin donde se tomaron las medidas estuvo a 10 m de altura habr que hacer la correspondiente correccin, en este caso a 100 m ya que es la altura del aerogenerador elegido. As utilizando la siguiente expresin, y tomando como valor de rugosidad del terreno () 0,15 considerando que se trata de un terreno poco rugoso, dado que la zona donde se van a instalar los aerogeneradores es un campo con poca vegetacin. Se proceder al clculo de las nuevas velocidades.

=

2

121 h

hvv

Velocidad media Velocidad media

AO 2010 km/h m/s AO 2011 km/h m/s

ENERO 26,84 7,46 ENERO 18,36 5,10

FEBRERO 25,43 7,06 FEBRERO 26,84 7,46

MARZO 28,25 7,85 MARZO 22,60 6,28

ABRIL 18,36 5,10 ABRIL 25,43 7,06

MAYO 31,82 8,84 MAYO 22,13 6,15

JUNIO 26,84 7,46 JUNIO 26,84 7,46

JULIO 26,84 7,46 JULIO 29,66 8,24

AGOSTO 26,84 7,46 AGOSTO 19,78 5,49

SEPTIEMBRE 21,19 5,89 SEPTIEMBRE 16,95 4,71

OCTUBRE 25,43 7,06 OCTUBRE 19,78 5,49

NOVIEMBRE 21,19 5,89 NOVIEMBRE 16,95 4,71

DICIEMBRE 21,19 5,89 DICIEMBRE 25,43 7,06

MEDIA 25,07 6,96 MEDIA 22,60 6,28

Velocidades mensuales medias a 100 m

Por lo tanto la velocidad media del viento en los aos 2010 y 2011 a la altura de 100 m es de 6,62 m/s, velocidad ms que apta para la puesta en funcionamiento del Parque Elico.



4.3.4 Distribucin de velocidades Para mostrar la informacin sobre las distribuciones de velocidades del viento y la frecuencia de variacin de las direcciones del viento, puede dibujarse la llamada rosa de vientos basndose en observaciones meteorolgicas de las velocidades y direcciones del viento. La rosa esta dividida en diecisis sectores, cada uno indicando una direccin del viento. La distribucin de direcciones, rosa de vientos, resulta de gran importancia, especialmente para el diseo de la implantacin de aerogeneradores, a fin de ubicar las mquinas en funcin de la variabilidad direccional del rgimen de viento en todo el emplazamiento, de modo que se optimice la instalacin desde un punto de vista energtico, reduciendo al mximo las prdidas por estelas. Las velocidades que se van a tomar para calcular la rosa de vientos son las dadas por el INM, es decir a una altura de 10 m y puesto que la altura de aerogenerador elegido es de 100 m, se va a hacer una correccin de la velocidad, aunque en lo que se refiere a la rosa de vientos va a hacer igual que con la anterior velocidad, pero con una mayor velocidad del viento segn la direccin. A continuacin se muestran las rosas de vientos media de los aos 2010 y 2011.

Rosa de vientos a 10 m y 100 m

Como se puede observar en ambas grficas de rosas de vientos la direccin predominante del viento se da en la direccin oeste noroeste (WNW), donde los vientos llegan a alcanzar velocidades medias de 7,1 m/s y 10 m/s a las alturas de 10 m y 100 m, respectivamente. En el siguiente grfico donde se representa una rosa de vientos con las frecuencias anuales de esas velocidades, se puede comprobar que las direcciones donde mayor frecuencia de viento hay coincide con las direcciones donde mayor velocidad de viento hay.



Rosa de drecciones medias del viento

Para un mayor aprovechamiento del viento los aerogeneradores deben estar posicionados de forma perpendicular a la direccin marcada por el viento predominante, que tal como se puede observar en la rosa de direcciones medias del viento, corresponde a la zona WNW. De este modo, los aerogeneradores tendrn sus palas totalmente enfrentadas al viento, de forma que los dos vientos predominantes, en este caso WNW y ENE, sean mximamente explotados.

4.3.5 Distribucin Weibull Para la industria elica es muy importante ser capaz de describir la variacin de las velocidades del viento, que para un emplazamiento tpico, esta variacin suele describirse utilizando la llamada Distribucin de Weibull. La Distribucin de Weibull es un grfico que muestra la posibilidad que existe de que un viento de una zona llegue alcanzar una determinada velocidad. De este modo, el rea bajo la curva siempre vale exactamente 1, ya que la probabilidad de que el viento sople a cualquiera de las velocidades, incluyendo el cero, debe ser del cien por cien. Para el clculo de la Distribucin de Weibull se usar la siguiente expresin, que ser ms desarrollada en los clculos justificativos.

( )

=

k

c

Vk

ec

V

c

kVp

1

Donde p (V) es la probabilidad asociada a la velocidad V, c es el factor de escala que tiene unidades de velocidad y k es el factor de forma adimensional. El siguiente grfico muestra la forma que tendr la Distribucin de Weibull.



Distribucin de Weibull

Se puede apreciar que la distribucin de probabilidad del viento en un emplazamiento no es simtrica, es decir, son escasos los vientos fuertes y bastante ms comunes los suaves o medios.

4.3.6 Descripcin del Parque Elico

4.3.6.1 Seleccin de los aerogeneradores El Parque Elico estar constituido por un total de 10 aerogeneradores Gamesa modelo G87-2.0 MW de potencia unitaria y con una altura de torre de 100 m. Siendo la potencia total instalada del parque de 20 MW. Los aerogeneradores sern de paso y velocidad variable ya que estas caractersticas aseguran una potencia de salida suave y, al mismo tiempo, se reducen las cargas de manera significativa. Adems vienen incorporados con las ltimas tecnologas para extraer la mxima energa del viento con la mayor eficiencia, tales como:

Materiales compuestos reforzados con fibra de vidrio y carbono para lograr palas ms ligeras, manteniendo la rigidez y la resistencia

Sistema de control remoto, Gamesa WindNet Mantenimiento predictivo Gamesa SMP Control de ruido Gamesa NRS Soluciones para una ptima conexin a red

A continuacin, se presentan las caractersticas tcnicas generales de los aerogeneradores Gamesa G87-2.0MW.

Distribucin de Weibull

0,0

0,00,0

0,1

0,10,1

0,1

0,1

0,20,2

0,2

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0

Velocidad (m/s)

P (V

)



Rotor Dimetro .................................................................. 87 m rea de barrida ........................................................ 5.945 m2 Velocidad de giro..................................................... 9,0 19,0 rpm Sentido de giro ......................................................... Agujas del reloj Peso (incl. Buje)....................................................... Aprox. 37 T Peso (incl. Buje y Nacelle) ...................................... Aprox. 107 T

Palas Nmero de palas ...................................................... 3 Longitud................................................................... 42,5 m Perfil ........................................................................ DU+ FFA-W3 Material.................................................................... Fibra de vidrio

preimpregnada de resina epoxy + fibra de carbono Peso pala completa .................................................. 6.150 kg

Torre Tipo de la torre......................................................... Modular Altura ....................................................................... 100m N Secciones ............................................................ 5 Peso.......................................................................... 242 T

Multiplicadora Tipo.......................................................................... 1 etapa planetaria Ratio......................................................................... 1:100,5 (50Hz)

Generador 2.0 MW Tipo...................................................Generador doblemente alimentado Potencia nominal ..................................................... 2.0 MW Tensin .................................................................... 690 V AC Frecuencia................................................................ 50 Hz / 60Hz Clase de proteccin.................................................. IP 54 Factor de potencia.................................................... 0,95 CAP - 0,95 IND en

todo el rango de potencias

4.3.6.2 Emplazamiento de los aerogeneradores Este es uno de los puntos ms importantes en la construccin del parque, ya que dicha distribucin condiciona bastante la inversin del parque. Una colocacin eficiente supone, que cada aerogenerador este colocado de tal manera que exista un mnimo de espacio necesario entre ellos para evitar casos de posibles turbulencias y que el viento entre de modo directo en cada uno de ellos para que as se pueda obtener la mxima potencia disponible en todos los molinos.



Un aerogenerador siempre va a crear un abrigo en la direccin a favor del viento. Por tanto, lo ideal sera separar las turbinas lo mximo posible en la direccin de viento dominante. Como ya se vio en un apartado anterior, en el clculo de la rosa de vientos, el viento predominante, es decir donde mayor velocidad y frecuencia se registraron fue en la zona WNW. Por lo tanto, los aerogeneradores de este parque estarn orientados de manera perpendicular a dicha direccin. Como norma general, la separacin entre aerogeneradores en un parque elico es de 5 a 9 veces el dimetro del rotor en la direccin predominante del viento (distancia entre filas de aerogeneradores), y de 3 a 5 veces el dimetro del rotor en la direccin perpendicular a la direccin predominante del viento (distancia entre aerogeneradores de la misma fila). En el caso de nuestro parque como en un principio no hay restriccin de espacio, se colocar a los 10 aerogeneradores en lnea recta perpendiculares a la direccin predominante del viento. La distancia entre estos aerogeneradores ser de 4 veces el dimetro del rotor, lo que equivale a 348 metros.

4.3.6.3 Clculo de la produccin de energa del parque La curva de potencia utilizada en el clculo de la produccin para una densidad del aire de 1,225 kg/m3 en base a perfiles de pala DU (Delft University) y FFA-W3, es la siguiente:

Curva de potencia G87 2.0 MW

Otros parmetros a considerar en el clculo de esta curva son:

La frecuencia de 50 Hz ngulo de calado de pala variable (control tipo pitch) Intensidad de turbulencia del 10 % Velocidad variable del rotor de 9,0 -19,0 rpm.



En el anterior grfico se puede observar la potencia de cada aerogenerador en relacin a la velocidad, que se ha obtenido del catalogo de nuestro aerogenerador donde hay una tabla que nos muestra la potencia que da el aerogenerador para una velocidad determinada. A continuacin se ha multiplicado la probabilidad de que se de esa velocidad por la potencia que dar el aerogenerador, y la suma de todas esas operaciones nos dar la produccin total de un aerogenerador, en este caso 341,41 kW. La produccin prevista est expuesta y desarrollada en los clculo justificativos, la siguiente tabla es un cuadro resumen de resultados del parque. Todos los parmetros que aparecen en el cuadro estn de manera ms detallada en los clculos justificativos.

Resultados del Parque Elico

Aerogenerador G-87 2 MW

Datos Frmula Valor Unidad

Horas del ao (H) 8.760 H

Nmero de aerogeneradores (N) 10

Potencia nominal del aerogenerador (Pn) 2 MW

Potencia nominal del parque (Pn_p) Pn_p = Pn x N 20 MW

Potencia media del aerogenerador (P_media_aerog )

341,41 kW

Potencia media del parque (P_med) P_med = P_media_aerog x N 3,41 MW

Factor de utilizacin (Fu) 0,96

Estela o Sombra (Fs) 1

Rendimiento elctrico (Re) 0,97

Rendimiento total (RTOTAL) RTOTAL = Fu x Fs x Re 0,9312

Energa anual de un aerogenerador (Eag) Eag = Pn x Hee 2.785 MWh/ ao

Energa anual del parque (Eap) Eap = Pn_p x Hee 27.850 MWh/ ao

Ratio de produccin (RP) RP = Eap / (Pn_p x h/ao) 0,159

Horas equivalente elicas (Hee) Hee = (P_med_aerog x h x Rtotal) / Pn

1.392,50

H

Cuadro resumen



5. AEROGENERADORES Un aerogenerador o turbina elica es una mquina capaz de transformar, de forma eficiente, la energa cintica contenida en el viento en energa elctrica. La energa cintica del viento se convierte en energa mecnica rotacional y este movimiento se transmite mediante una serie de engranajes a un generador que produce la energa elctrica. Los aerogeneradores pueden trabajar de manera aislada o agrupados en parques elicos o plantas de generacin elica, distanciados unos de otros, en funcin del impacto ambiental y de las turbulencias generadas por el movimiento de las palas. La corriente elctrica generada es transmitida mediante cables conductores a un centro de control donde se almacena en acumuladores o se distribuye a los centro de consumo o se evacua hacia la red de trasporte de energa elctrica. Para que esta energa pueda ser aportada a la red elctrica, los aerogeneradores deben estar dotados de un sistema de sincronizacin para que la frecuencia de la corriente generada se mantenga perfectamente sincronizada con la frecuencia de la red. En Espaa los aerogeneradores se encuentran normalmente en zonas montaosas alejadas de los ncleos de poblacin, en forma de agrupaciones (a veces de gran tamao). Mientras que en Europa, distinguindose un modelo centro-europeo, los aerogeneradores suelen ubicarse en pequeas agrupaciones en las cercanas de las ciudades.

Conversin de energa en un aerogenerador



5.1 COMPONENTES PRINCIPALES DE UN AEROGENERADOR Los componentes principales de un aerogenerador son la torre que soporta la gndola, las aspas y el generador elctrico. Actualmente la mayora de los aerogeneradores modernos son de tres palas, orientadas a barlovento, con torre tubular y sistemas de orientacin activos para obtener el mximo rendimiento y proteger al generador en caso de vientos fuertes. Aunque estas caractersticas se pueden considerar comunes en los aerogeneradores modernos, existen diferencias significativas en aspectos relativos al tipo de generador elctrico y los sistemas de control del aerogenerador. Para entender la necesidad que tienen todos los sistemas que componen un moderno aerogenerador es importante conocer el principio de funcionamiento de estos sistemas y el proceso de conversin de energa que se produce en ellos. Cuando la velocidad del viento que incide sobre un aerogenerador aumenta, lo hacen tambin las fuerzas que se producen sobre las palas. Estas fuerzas desarrollan par mecnico y esfuerzos sobre los elementos mecnicos del aerogenerador. El par mecnico desarrollado por la turbina, cuando est girando a una determinada velocidad, produce una potencia mecnica que se transmite al generador y se convierte finalmente en energa elctrica. En este proceso de conversin de energa intervienen fundamentalmente: el rotor elico que es elemento que convierte la energa cintica del viento en energa mecnica, el tren de potencia que transmite la potencia mecnica desarrollada por la turbina al generador elctrico mediante una caja de multiplicacin de velocidad, y por ltimo, el generador elctrico que es el dispositivo encargado de transformar la energa mecnica en elctrica. Algunos sistemas disponen, entre el generador y la red elctrica, de convertidores electrnicos cuya funcin es por una parte controlar la velocidad de giro del generador y por otra acondicionar la energa elctrica generada.

Componentes de un aerogenerador



A continuacin se va a analizar las partes constituyentes de un generador.

5.1.1Rotor elico El rotor es el conjunto de componentes del aerogene

memoria parque eÓlico de 20 mva con …zaguan.unizar.es/record/9861/files/taz-pfc-2012-816.pdf ·...

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