Guía Banco de Aerogeneradores 2016 v 01

8/18/2019 Guía Banco de Aerogeneradores 2016 v 01

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BANCO DE ENSAYO DE AEROGENERADORES

1

1. MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DEL AIRE

Para medir la velocidad del aire en la zona de ensayo utilizamos un tubo de Pitot

colocado a la entrada de la misma. El diferencial de presiones que se produce en el tubo

de Pitot es leído por un transductor de presión.

Combinando estos dos fáciles movimientos podemos medir la presión estática,

dinámica y total de forma independiente.

Estas presiones no se miden en el programa suministrado, que sólo mide la

velocidad del aire en función de la presión dinámica del tubo de Pitot.

Si queremos medir las presiones estática, dinámica y total, lo podemos hacer con un

manómetro conectado al tubo de Pitot.

Presión total

Presión estática




3

3. CAMBIO DE ÁNGULO DE LAS PALAS

Tanto a las palas rectas como a las giradas 40º, se les puede cambiar el ángulo de

calaje, con una serie de sencillos pasos:

1. Colocar el juego de palas con el aro, en el utillaje suministrado para tal

efecto, con los tornillos presentados pero sin apretar, tal y como muestra la

imagen.

2.

Situar visualmente la pala paralela a la regla, dejando la ventana de la pieza

superior del utillaje, de manera que se pueda manipular el tornillo

correspondiente a cada pala.




4

3. Elegir el ángulo correspondiente en el transportador de ángulos suministrado,

así como la distancia al eje de giro.

4.

Desplazar el transportador de ángulos sobre la regla de manera que podamos

medir el ángulo de la pala y apretar el tornillo de la pala una vez conseguidola posición deseada.

5.

Repetir el mismo proceso con el resto de palas.




5

4. DESARROLLO TEÓRICO

La potencia de un flujo de aire es igual a la presión por el caudal, en el caso de un

flujo de aire, la presión está en forma de presión dinámica, por lo que la presión será igual

a:

=

2

Sabemos que el caudal es sección por velocidad, para el caso de un aerogenerador,

la sección será el área barrida por sus palas, con lo que:

= ∗ ∅

4

∗

Por lo tanto la potencia total en forma de flujo de aire que llega a un aerogenerador

será:

= ∗ = 2

2 ∗

∗ ∅2

4 ∗ = ∗ ∗ ∅

2∗

3

8

Según demostró Albert Betz en 1926, la potencia máxima extraíble de un

aerogenerador es de 16/27 de la potencia total, es decir de 0,592 o lo que es lo mismo un

59,2%.

Con lo que la potencia de Betz tendría la expresión siguiente:

= 16

27∗ =

16

27∗ ∗ ∗ ∅

2∗

3

8

Se denomina coeficiente de potencia a la fracción de la potencia total del viento

que transforma en potencia un determinado aerogenerador, con lo que tenemos que:

= ∗ ∗ ∗ ∅

2∗

3

8 = ∗

=




6

Los aerogeneradores pueden tener en el rotor diferente número de palas, sabemos

que a priori, un menor número de palas en el rotor nos permite una mayor velocidad de

giro en el eje. La medida para esto es la denominada velocidad específica, cuyo valor

resulta del cociente entre la velocidad tangencial de la punta de pala y la velocidad del

viento, es decir:

λ= ∗

http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml




7

5. FUNCIONAMIENTO DEL PROGRAMA

5.1. PANTALLA PRINCIPAL

En la pantalla principal se tienen los distintos indicadores y controles para comenzar

los ensayos:

1.

Mediante este selector controlamos el variador de frecuencia del ventilador

que produce el flujo de aire en la zona de ensayo. Situado en el 100%,

obtenemos la máxima velocidad de giro del ventilador y por lo tanto la

máxima velocidad de aire en la zona de ensayo. Conviene saber que todo

aerogenerador tiene una velocidad mínima de arranque, por lo que hasta que

no alcancemos la velocidad mínima de arranque el aerogenerador no

empezará a girar.

2.

Estos indicadores nos muestran la velocidad de giro del aerogenerador en

rpm y la velocidad del aire en m/s.

3.

Nos muestran el par en Nm y la potencia en w en el eje del generador.

2 3

84 15 76 9




8

4. Pulsando el botón “Curvas características”, accedemos a la siguiente

pantalla.

5. En esta gráfica se muestra en tiempo real la velocidad de giro del

aerogenerador y la consigna establecida.

6.

Con este botón establecemos la consigna de la velocidad de giro deseada del

aerogenerador.

7.

En esta gráfica se muestra en tiempo real la potencia y el par en el eje del

aerogenerador.

8. Al pulsar este botón abandonamos el programa.

9. Pulsando este botón se inicia un proceso automático de calibración del

generador para ajustar sus características al sistema de regulación. Siempre

que cambiemos las palas del aerogenerador o su ángulo, debemos ejecutar

una calibración del sistema.

Al ejecutar el programa, se realizará un autoajuste de la medición de velocidad de

viento, veremos el siguiente mensaje:

Al pulsar ‘OK’, comenzará el autoajuste para acto seguido y sin necesidad de la

interacción del usuario, volver a la pantalla principal.




9

5.2. CURVAS CARACTERÍSTICAS

En esta pantalla introducimos los datos de densidad del aire y radio del

aerogenerador:

10. Densidad del aire.

11. Radio del aerogenerador.

12.

Este botón selecciona el modo de adquisición de datos manual.

13. Este botón selecciona el modo de adquisición de datos automática.

14. Este botón, como su propio nombre indica, nos permite regresar a la pantalla

anterior.

10 11

13 1412




10

5.2.1. TOMA DE DATOS AUTOMÁTICA

5.2.1.1. PASO 1

En caso de haber elegido la opción “Automático” en la pantalla anterior, nos

encontramos con esta pantalla donde deberemos seleccionar:

15. Número de puntos de la curva, que es el número de adquisiciones que va a

realizar el equipo. Pulsando los botones arriba o abajo, aumentamos o

disminuimos el número de adquisiciones a realizar.

16. Tiempo de espera entre tomas, pulsando los botones arriba o abajo,

aumentamos o disminuimos el tiempo de recogida de datos en cada muestra.

17.

Seleccionando este botón se realiza un ensayo con la velocidad de giro del

aerogenerador constante y variando la velocidad del aire.

18. Seleccionando este botón se realiza un ensayo con la velocidad del aire

constante y variando la velocidad de giro del aerogenerador.

19. Pulsaremos este botón en caso de querer volver a la pantalla anterior.

1516

18 1917




11

5.2.1.2. PASO 2

5.2.1.2.1. CASO DE RPM CONSTANTE

En caso de haber escogido revoluciones por minuto constantes, visualizaremos esta

pantalla.

20.

El dato a introducir será la velocidad de giro deseada.

21.

Una vez introducido el dato, pulsamos este botón para continuar con elensayo.

22. Pulsamos este botón en caso de querer volver a la pantalla anterior.

22

20

21




12

5.2.1.2.2. ADQUISICIÓN AUTOMÁTICA

En la pantalla de la imagen se visualiza la regulación que hace el sistema para ir

adquiriendo los datos de forma automática.

23. Nos indica la velocidad de arranque, es decir la velocidad del aire a la que el

aerogenerador ha empezado a girar.

24.

Este indicador nos muestra la velocidad mínima de aire necesaria para que el

aerogenerador alcance la velocidad establecida como consigna.

25.

En esta gráfica se muestra en tiempo real la velocidad de giro del

aerogenerador y la consigna establecida.

26. Este botón nos permite abortar la toma de datos y nos lleva a la pantalla

anterior, no es aconsejable su uso ya que puede ocasionar un mal

funcionamiento del sistema.

25

23

24

26




13

5.2.1.2.3. PANTALLA RESULTADOS

27. Este botón nos permite exportar los datos adquiridos a formato Excel.

28.

Con este botón podemos imprimir directamente los datos.

29. En esta columna podemos acceder a los distintos tipos de gráficas, que

podemos obtener en función de los datos adquiridos.


31.

Tabla en la que se muestran los datos adquiridos por el programa.

32 31

30

2827




14

5.2.1.3.1. PASO 2, CASO DE VELOCIDAD DEL AIRE CONSTANTE

En caso de haber escogido velocidad del aire constante, visualizaremos esta

pantalla.

32.

El dato a introducir será la velocidad del aire deseada, en porcentaje.

33. Una vez introducido el dato, pulsamos este botón para continuar con el

ensayo.

34.

Pulsamos este botón en caso de querer volver a la pantalla anterior.

A continuación, visualizaremos un mensaje emergente en que deberemos introducir

el valor mínimo, en rpm, que deseamos para el ensayo.

Mientras se esté alcanzando la velocidad deseada se visualizará un mensaje de

espera.

34

32

33




15

5.2.1.3.2. ADQUISICIÓN AUTOMÁTICA

En la pantalla de la imagen se visualiza la regulación que hace el sistema para ir

adquiriendo los datos de forma automática.

35. Varios indicadores nos indican la velocidad de arranque, es decir la velocidad

del aire a la que el aerogenerador ha empezado a girar; la velocidad mínima

de aire necesaria para que el aerogenerador alcance la velocidad establecidacomo consigna; la posición, es decir el número de la toma de datos en cada

momento, la velocidad del aire y la velocidad de giro a alcanzar (consigna).

36. Este indicador nos muestra la velocidad de aire actual.

37. En esta gráfica se muestra en tiempo real la velocidad de giro del

aerogenerador y la consigna establecida. (En este caso la velocidad de

consigna aún no se ha alcanzado)

38.

Este botón nos permite abortar la toma de datos y nos lleva a la pantallaanterior, no es aconsejable su uso ya que puede ocasionar un mal

funcionamiento del sistema.

37

35 36

38




16

5.2.1.3.3. PANTALLA RESULTADOS

39. Este botón nos permite exportar los datos adquiridos a formato Excel.

40.

Con este botón podemos imprimir directamente los datos.

41.

En esta columna podemos acceder a los distintos tipos de gráficas, que

podemos obtener en función de los datos adquiridos.


43. Tabla en la que se muestran los datos adquiridos por el programa.

43

41

4240

39




17

5.2.2. TOMA DE DATOS MANUAL

5.2.2.1. PANTALLA 1

En funcionamiento “Manual”, establecemos nosotros la velocidad del aire y la

velocidad de giro del aerogenerador deseadas. En esta barra iremos visualizando el

proceso, según vayan variando los parámetros hasta llegar a conseguir los requeridos.

44. Con este botón regulamos la velocidad del aire.

45. Con este botón regulamos la velocidad de giro del aerogenerador.

46. Pulsamos grabar para obtener los datos del ensayo.

47. Pulsamos el botón FIN cuando ya no queremos adquirir más datos del

ensayo, se pondrá fin a la toma de datos y observaremos un conjunto debotones similar al que aparece en la pantalla de toma de datos automática.


46 44

47

45

48




18

En caso de querer hacer una gráfica sobre el estudio del comportamiento del

aerogenerador en función del ángulo de calaje de las palas, los pasos a seguir son los

siguientes:

1.

Determinamos un ángulo de calaje inicial.

2. Ponemos en funcionamiento el equipo y en el modo de funcionamiento

“Manual”, establecemos el punto de funcionamiento deseado, pulsamos el

botón grabar.

3. Desconectamos el equipo pulsando el interruptor verde del frontal de la caja

del ordenador.

4. Cambiamos el ángulo de calaje de las palas con el útil suministrado (véase

punto cambio de ángulo de las palas).

5. Montamos las palas en el aerogenerador y encendemos el equipo pulsando

nuevamente el interruptor verde.

6. Volvemos a establecer el punto de funcionamiento deseado y pulsamos el

botón grabar.

7.

En caso de querer más mediciones repetiremos los pasos anteriores, las

veces deseadas.

NOTA: En caso de observarse un comportamiento anómalo durante la

regulación se recomienda reiniciar el dispositivo pulsando el botón verde de la

parte frontal así como reiniciar el software.

NOTA: Debido a las características inherentes del sistema, existen

limitaciones tanto en la velocidad del aire como en el rango de regulación para

asegurar un área de operación segura.

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