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Mtodo de

Medicin de Vientos

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El texto siguiente resume varias experiencias importantes a la hora de realizar mediciones de viento (para propsitos de energa elica). La informacin que se incluye est basada en aos de trabajo y fue, antes de su publicacin, discutida y remitida a diversos expertos en este campo. A pesar de ello, este estudio puede desviarse en partes de las pautas nacionales e internacionales y de otras publicaciones, lo cual, puede resultar, a veces, contradictorio o ser insuficiente. Advertencia: no se garantiza la informacin entregada al cliente. No asume responsabilidad alguna derivada de errores, omisiones o de aquellos daos y perjuicios que pudieran surgir del uso de los resultados o conclusiones derivados de la lectura de este texto. Ninguna parte de este documento puede ser reproducida total o parcialmente o transmitida de ninguna forma, o medio, ya sea ste electrnico o mecnico, con ningn propsito, sin la previa autorizacin escrita.

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Los siguientes consejos deberan facilitar la tarea a aquellas personas interesadas en

decidir las condiciones de instalacin de sus equipos, para conseguir un pronstico

energtico lo ms exacto posible.

Describiremos, a continuacin, los aspectos a tener en cuenta cuando se adquieren

sistemas de medicin, cuales son los errores a evitar a la hora de construir una torre

y que datos han de considerarse para realizar un clculo adecuado de la produccin de

energa.

Incluso cuando el usuario, por razones tcnicas o financieras, no pudiera cumplir todas

las condiciones para el ptimo funcionamiento de los sistemas, podr valorar mejor los

posibles errores derivados de esto.

Este folleto no trata todos los aspectos pertinentes para construir parques elicos y, en

ningn caso, reemplazar a los expertos y profesionales del viento. Este documento

recomienda a los usuarios inexpertos contactar con dichos expertos en las primeras

fases del proyecto y requerir, en todo caso, su ayuda.

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INDICE

1. INTRODUCCION............................................................................................................................... 5

2. ERRORES A EVITAR .......................................................................................................................... 8

3. ELECCION DE LOS SENSORES......................................................................................................... 10

4. CALIBRACION DEL ANEMOMETRO................................................................................................ 14

5. MEDIR TAMAOS Y ALTURAS ....................................................................................................... 16

6. CONSTRUCCIN DE LA TORRE......................................................................................................... 18

7. GRABACIN DE DATOS ................................................................................................................... 22

8. LA ROSA DE LOS VIENTOS.............................................................................................................. 24

9. DATA LOGGER ............................................................................................................................... 24

10. ANALISIS CON ALWIN.................................................................................................................. 26

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1. INTRODUCCION

Las mediciones de viento se utilizan en muchas reas, por ejemplo, para el boletn meteorolgico, para la meteorologa agraria, para propsitos industriales o para diferentes reas de la ciencia. Todas estas aplicaciones tienen sus propias condiciones, por tanto, necesitan una tecnologa que las tenga en cuenta.

Pero adems, cualquiera de estos usos demanda una alta exactitud y fiabilidad de las medidas, necesarias para pronosticar los beneficios generados. Incluso una pequea desviacin de los resultados, conduce a clculos errneos, que aumentan el riesgo econmico de la inversin.

La grabacin de los datos debe durar, al menos, 12 meses sin interrupciones, ya que, a corto plazo, las prdidas de datos, no son fciles de manejar.

La eleccin de los sensores y la instalacin de los sistemas de medicin, es fundamental para obtener medidas precisas. Los errores en este campo tienen como consecuencia que la totalidad de los datos no puedan evaluarse apropiadamente.

Cuando usted piense contratar los servicios de un experto en energa elica para el anlisis posterior del emplazamiento, deber proporcionarle datos de medicin muy exactos. Adems, usted debe de ser capaz de demostrar el correcto funcionamiento de sus sistemas de medicin.

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Un WEC con una potencia de 600 kW y con una altura del eje de 78 m puede producir en este emplazamiento, por ao:

Por este pequeo error de medida, el pronstico para el mismo WEC es ahora:

1462 MWh

Sobrestimacin del pronstico energtico:

El resultado es un coeficiente de rugosidad 0.047 m o una velocidad del viento de 6,08 m/s a 78 m de altura.

El resultado es un coeficiente de rugosidad de 0.288 m o una veolcidad de viento de 6,63 m/s a 78 m de altura. Ninguna calibracin

Error de montaje Sesgos del viento

Medida correcta 10 m = 4.4 m/s 30 m = 5.3 m/s

Posibles desviaciones 10 m = 4.2 m/s 30 m = 5.5 m/s causadas por:

Error de medida a 10 m = - 0,2 m/s ( - 4,5% ) Error de medida a 30 m = + 0,2 m/s (+ 3,8%)

Ejemplo de lo que un error en la medicin puede afectar al pronstico de energa:

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El ejemplo de la pgina anterior, muestra el riesgo que asume el inversor, cuando ste confa en los datos procedentes de un sistema de medicin mal instalado.

Cuando, por ejemplo, se asume el coste medio por Kwh. de 0,08, para un aerogenerador de 600 Kwh. de potencia, se acabarn perdiendo 20.000 en un ao.

Todo esto debido a un pronstico errneo. Y durante todo el tiempo medio de duracin del parque elico, la prdida ascendera a varios millones de Euros. En comparacin con esto, el costo del ms caro de los sistemas de medicin desarrollados, es muy bajo.

La produccin siempre se debe calcular a la baja, por razones de seguridad. Las incertidumbres ocurren porque las frmulas matemticas usadas suponen circunstancias de viento idealizadas y dichos clculos se complican ms a medida que aumenta la complejidad del rea de estudio. Los dems problemas en los clculos bsicos han de ser evitados en todo caso.

Aos de experiencia en tcnicas en tcnicas de medicin de viento han mostrado, que un anlisis correcto es posible cuando se tienen en cuenta ciertos aspectos antes de comprar o instalar el sistema de medicin. En general, para la obtencin de medidas precisas, se necesita una inversin ms alta, sobre todo en sensores de calidad.

Pero se pueden evitar muchos errores sin costos adicionales, para ello, lo que se necesita realmente, es un conocimiento especializado.

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2. ERRORES A EVITAR

Cuando elija los sensores e instale la torre, evite los siguientes errores:

Anemmetro Errneo

Sin calibracin

Travesaos mal instalados

Existe una gran variedad de anemmetros. El objetivo

es medir la componente horizontal de la corriente

de viento, no alterada, porque sta es la nica

relevante para la produccin de energa. Los

anemmetros con copas pequeas y cuerpo

estrecho y afilado son, a menudo, muy sensibles a

vientos sesgados y turbulencias causadas por la torre

y travesaos. En estos casos la calibracin no servir

de mucha ayuda.

Existe una gran variedad de anemmetros. El objetivo

es medir la componente horizontal de la corriente

de viento, no alterada, porque sta es la nica

relevante para la produccin de energa. Los

anemmetros con copas pequeas y cuerpo

estrecho y afilado son, a menudo, muy sensibles a

vientos sesgados y turbulencias causadas por la torre

y travesaos. En estos casos la calibracin no servir

de mucha ayuda.

Hay que tener en cuenta que el margen de error declarado por el fabricante conduce, en el peor de los casos a grandes desviaciones en el clculo, por ello, si lo que se desea es obtener precisin en los datos, es necesaria la calibracin en tneles de viento del anemmetro en entidades certificadoras independientes.

Cerca de la torre y de los travesaos siempre seproducen turbulencias y sombras, que influyennegativamente en la medida. Por consiguiente, sensores instalados en los travesaos, no debenajustarse directamente al mismo. El brazo ha de tener, respecto al dimetro de la torre, una longitud mnima. Por otro lado, el travesao nodebe ser inestable, porque podra vibrar.

Existe una gran variedad de anemmetros. El objetivo

es medir la componente horizontal de la corriente

de viento, no alterada, porque sta es la nica

relevante para la produccin de energa. Los

anemmetros con copas pequeas y cuerpo

estrecho y afilado son, a menudo, muy sensibles a

vientos sesgados y turbulencias causadas por la torre

y travesaos. En estos casos la calibracin no servir

de mucha ayuda.

Hay que tener en cuenta que el margen de error declarado por el fabricante conduce, en el peor de los casos a grandes desviaciones en el clculo, por ello, si lo que se desea es obtener precisin en los datos, es necesaria la calibracin en tneles de viento del anemmetro en entidades certificadoras independientes.

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Efecto sombra ocasionado por la veleta

Las copas del anemmetro han de girar en todas las

direcciones sin obstculos.

Es bueno, por tanto, que el anemmetro colocado

en el punto ms alto quede ajustado de una

manera ptima desde el principio. Sin embargo

esta ventaja, suele ser arruinada por malos

ajustes de la veleta.

El clculo de la altura es bastante complicado,

porque el uso de formulacin logartmica es

simplemente una aproximacin. Si aadimos a

estos errores, los causados por una instalacin

incorrecta de los sensores, la incertidumbre

en el resultado crecer cada vez ms.

a) Los datos proporcionados por los

anemmetros situados en una posicin

demasiado baja, no pueden utilizarse ya que

generalmente estarn influidos por

turbulencias, sombras, o incluso por la

situacin de rboles o casas.

b) Los anemmetros colocados con poca

distancia entre s, no proporcionan datos

suficientes para el clculo de la altura, ya que la

diferencia entre los dos resultados es muy

pequea.

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3. ELECCION DE LOS SENSORES

Para medir la velocidad del viento, los sensores ms utilizados son los anemmetros de copas. Estos sensores tienen algunas desventajas a la hora de captar corrientes de viento, por ejemplo el problema de inercia en las copas, aunque dichas desventajas han sido ampliamente estudiadas, y dependen, fundamentalmente del tipo de sensor elegido.

Lo ms importante es la existencia de linealidad en la seal electrnica y que el anemmetro presente insensibilidad a las turbulencias y a los sesgos de viento causados por la torre y los travesaos.

Los sensores con copas grandes proporcionan mejores resultados, que aquellos anemmetros cuyas copas son pequeas con respecto a su eje.

Los sensores optoelectrnicos han superado todos los tests como mejores transductores. Una de las razones de ello, es que son los ms robustos, pero la mayora de los sensores optoelectrnicos proporcionan un pulso-ratio ms alto (por lo menos 10 Hz por m/s), necesario para la grabacin de medidas en cortos intervalos, o para la evaluacin de turbulencias

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Para determinar la direccin del viento se usan, cada vez ms, los sensores

potenciomtrico, porque la resolucin (1) es excelente y requieren un consumo

pequeo.

Tenga presente que la seal de salida tiene que cubrir el rea completa (360 grados) sin

huecos.

Las veletas baratas muestran, muy a menudo un gran espacio en el norte, ya que

tienen un potencimetro muy simple. Estos sensores de bajo coste suelen tener una

vida til muy limitada, porque el material electromecnico del que se componen no

resiste la tensin de un uso prolongado.

Existen diferentes tipos de veletas en funcin de su peso y tamao, as como de su precio.

La estabilidad aumenta correlativamente con el peso, y las veletas de mayor tamao

reaccionan, incluso, con velocidades de viento muy pequeas.

Ambos criterios mejoran el pronstico, aunque el segundo es mejor. Para tener el mejor

sistema de recogida de datos, la veleta se conectar con, al menos, un cable de 4 hilos,

con lo que se conseguir que ni siquiera los cables ms largos, impidan la llegada de la

seal. El DataLogger tiene que tener, adems, un software adecuado para poder

interpretar los datos resultantes, para ello tendr que tener en cuenta el salto del norte,

producido por las direcciones cambiantes del viento, es decir, si tenemos los datos de

350 y 10, el resultado debera dar en el norte, y no 180.

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Sensores Opcionales:

A la hora de realizar pronsticos energticos tambin se tienen en cuenta la presin

atmosfrica y la temperatura del aire, aunque su influencia es muy baja, por

ello, la precisin de este tipo de herramientas de medicin est en un segundo plano.

Cmo estos datos no tienen por que tomarse en el propio emplazamiento, usted puede

acceder a los datos obtenidos por las estaciones meteorolgicas ms cercanas. De esta

forma, ahorrar dinero, que puede emplear en adquirir mejores sensores de viento. El

problema es que tendr ms trabajo, en el sentido de que habr que extraer los datos,

evaluarlos e integrarlos.

No debe olvidar que el sensor de temperatura debe acompaarse de un protector

contra radiaciones, especialmente importante en emplazamientos donde el buen

tiempo es predominante y el sol pega directamente en el sensor. El protector acta

protegiendo el sensor del calentamiento y evitando que el aire caliente se quede

estancado. Adems de esto, el especial diseo del sensor de temperatura hace posible

un mejor ajuste a la torre de medicin.

A menudo, los sensores de temperatura se usan en combinacin con sensores de

humedad area, ya que el coste adicional que estos ltimos suponen, es muy bajo.

La humedad no tiene influencia en el pronstico, pero conocer este dato lo ayudar

a valorar el peligro de heladas en su emplazamiento.

Evite escoger: Sensores de viento combinados

Se conoce como transmisor de viento combinado a aquel en el que el anemmetro y la

veleta se encuentran en la misma barra. Este sistema no deber ser empleado nunca

para hacer pronsticos, ya que la veleta influye en el movimiento del anemmetro,

impidindole moverse con libertad.

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La proximidad al travesao y a la veleta provoca efectos catastrficos en las medidas.

Evite escoger: Anemmetros Ultrasnicos

Los anemmetros llamados ultrasnicos son tambin una combinacin de sensores que se

usan cada vez ms en otras reas.

Pero su exactitud no es suficientemente buena para un anlisis del emplazamiento, y

su calibracin es ms complicada, ya que debe hacerse teniendo en cuenta la

direccin. Adems de eso, el uso de estos anemmetros es en la mayora de los casos,

imposible, porque necesitan una gran fuente de energa. nicamente podran

emplearse, en estaciones meteorolgicas con un aporte de energa suficiente.

Evite escoger: Anemmetros de eje horizontal

Estos anemmetros apenas se usan para el propsito que nos ocupa. Su transductor

(propulsor) se parece mucho al rotor de una estacin de energa elica, pero esto no

significa que trabajen de la misma forma; el problema es, sobre todo, el movimiento

pendular de la orientacin cuando la direccin del viento cambia con frecuencia. Eso

influye en la medida del potencial elico.

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4. CALIBRACION DEL ANEMOMETRO

Los datos proporcionados por el fabricante del anemmetro garantizan una precisin

determinada. Por ejemplo, 0.3 a 0.5 m/s (o de 3 a 5% desde 15 m/s). La exactitud en

esta rea de tolerancia, segn nuestra experiencia, se mantiene y es suficiente para

cubrir todas las necesidades a la hora de realizar previsiones meteorolgicas y en los

procesos industriales.

Para un pronstico fiable en energa elica

Esta tolerancia es inaceptable!

La persona que usa anemmetros sin calibrar, deber hacer sus clculos con un

pronstico reducido, por razones de seguridad. Si no es as, podemos confundir el

pronstico con la estimacin, aunque, generalmente el anemmetro usado no diferir de la

exactitud de la calibracin prometida, pero, nunca se sabe!, cualquiera puede tener

mala suerte y conseguir un anemmetro del que se obtengan datos que recaigan en el

lmite del rea de tolerancia. Esto produce errores en los resultados de las mediciones

cuyas consecuencias ya se describieron en las pginas 11 y 12 de este mismo texto.

La calibracin del anemmetro deber ser realizada por institutos especializados

siguiendo las reglas nacionales e internacionales y los posibles acuerdos existentes.

Adems deber ser avalada por un certificado oficial (ISO 3966 1977,

pautas IEA, Proceso de medicin uniforme del grupo MEASNET).

Calibracin en el tnel de viento en la universidad de Oldenburg (DEWI)

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El grupo MEASNET lo componen varios institutos de industrias internacionales

independientes que se han especializado en las diversas aplicaciones dentro del rea de

la energa elica.

El desarrollo de procesos de medicin uniforme y el flujo continuo de experiencia e

informacin, asegura, que la calibracin de anemmetros se llevar a cabo siguiendo las

ms estrictas pautas.

Los resultados de la calibracin de cada anemmetro se declaran en un protocolo, en el

cual se describe con exactitud, en que rea y segn que pautas se ha realizado la

calibracin. Adems, el equipo de medicin debe ser descrito en cada protocolo,

incluso, en lo referente a las herramientas y a su ltimo chequeo.

En proyectos de medicin realmente bien hechos, los anemmetros se calibrarn una

segunda vez despus de usados, esto garantiza que no se ha producido ningn cambio

mientras estuvo midiendo.

La repeticin de la calibracin es parte de las ofertas normales de muchos expertos en

energa elica.

Certificado de Calibracin de Anemmetros de Windtest KWK

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5. MEDIR TAMAOS Y ALTURAS

El procedimiento ptimo sera medir la velocidad del viento a la altura de buje de los aerogeneradores del futuro parque proyectado.

Dos argumentos contra esto son: primero, que lo ms probable es que no se conozca, a priori, la altura de buje. Y segundo, es que situar las torres de medicin a una gran altura es muy caro y de difcil instalacin.

La alternativa ser usar dos anemmetros para medir la velocidad del viento en dos alturas ms bajas, de forma que el perfil de la altura pueda ser determinado (coeficiente de rugosidad), lo cual, permite hacer una estimacin de la velocidad del viento en otras alturas.

El clculo con una formulacin logartmica representa las circunstancias del viento de forma idealizada y la diferencia de las velocidades medias en alturas diferentes es pequea, esto implica:

El empleo de anemmetros calibrados con una baja sensibilidad frente a los vientos sesgados. El anemmetro ms bajo debe ajustarse lo ms alto posible para que no se vea influenciado por obstculos (arbustos, casas, etc.). La distancia entre dos anemmetros debe ser, por lo menos, entre 15 a 20 m.

En un emplazamiento llano y sin obstculos, una torre de medicin con anemmetros calibrados en 10 y 30 m es suficiente. En reas ms complejas el anemmetro ms bajo deber de ser colocado en una posicin ms elevada, debido a esto, y para mantener la mnima distancia establecida, la torre deber ser ms alta. En este caso, para realizar la medicin se necesita una altura de los anemmetros de 20 y 40 m, o incluso, de 30 y 50 m.

El uso de un tercer anemmetro para la evaluacin de la altura a establecer, no es relevante. El coste que se ahorrar se lo podr gastar en mejores anemmetros calibrados y tecnolgicamente ms desarrollados. Slo en casos especiales, el uso de un tercer anemmetro puede ser necesario, por ejemplo, para realizar mediciones en un vertedero, ya que el perfil de la altura es raro y matemticamente difcil de entender.

O si por ejemplo, se demanda un anemmetro de referencia en una altura diferente para comparar con datos disponibles a largo plazo...

La direccin del viento en un emplazamiento, necesita ser medida slo una vez. La veleta debera ser colocada lo ms alta posible, pero de forma que no afecte al anemmetro superior, es decir, la veleta se situar aproximadamente a una distancia de 1,5 m por debajo del anemmetro ms alto.

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Para obtener medidas ptimas de la presin atmosfrica, no se requiere ninguna altura en particular, porque la presin atmosfrica puede calcularse fcilmente a cualquier altura.

Como los anlisis de presin atmosfrica necesitan una proteccin adicional frente al

clima, se recomienda ubicarlos dentro de la caja de proteccin del DataLogger.

El sensor de temperatura tiene que ser colocado con un protector contra radiaciones y

condiciones meteorolgicas adversas debiendo ser colocado al menos a 10 m de

altura, distancia suficiente para evitar la radiacin emitida por el suelo.

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6. CONSTRUCCIN DE LA TORRE

Para conseguir que la torre de medicin quede instalada en ptimas condiciones,

conviene tener en cuenta las siguientes normas:

a) Todos los sensores deben instalarse de tal forma que queden en posicin vertical. Ya

que incluso, la ms pequea desviacin, puede alterar las mediciones.

b) Los travesaos han de mantener a los sensores a la mayor distancia posible de la torre.

As evitaremos cualquier efecto de sombra o posibles turbulencias. Adems, hay que

cerciorarse de que los travesaos no puedan balancearse, inclinarse o girar. Esto no

slo alterara las mediciones, sino que tambin podra ocasionar daos en el sensor.

c) El anemmetro que vaya a instalarse en la parte ms alta de la torre, ha de situarse

justo en el centro de la misma, evitando que cualquier obstculo pueda interferir en su

recorrido. El ltimo tramo de la torre (mnimo 0,5 m), debe tener un dimetro similar al

carcasa del sensor, que se correspondera con las condiciones recreadas durante su

calibracin en el tnel de viento. Al lado del anemmetro slo debe quedar la

correspondiente varilla del pararrayos.

d) Si se coloca un segundo, o quiz, un tercer anemmetro, ste se instalar en un

travesao de cuyo extremo sobresale el tubo vertical al que se acoplar el sensor, de

forma que ste quede a una altura de 30 a 60 cm por encima del travesao. As

evitar que ste pueda influir en la medicin. Durante el montaje ha de tener presente

que el sensor debe formar un ngulo de 45, aproximadamente, con respecto a la

direccin principal del viento.

e) La longitud del travesao a de ser por lo menos 7 veces el dimetro de la torre. Si en lugar de

una torre tubular, emplea un mstil de celosa ms o menos delgado (anchura 30 cm),

deber escoger una longitud de travesao de aproximadamente 1 m.

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f) La veleta se colocar en un travesao tan alto como sea posible. sta, ha de quedar a

una distancia de, al menos 1,5 m por debajo del anemmetro ms alto. El travesao se

ajustar de la forma anteriormente explicada. Para orientar la veleta es necesaria la

utilizacin de una brjula y/o un mapa a una escala detallada, de forma que se localice

un punto fijo en el horizonte.

g) Es fundamental atornillar la veleta a la torre, mientras se encuentra en el suelo.

Igualmente, podemos emplear otras herramientas de medicin de ngulos, para la

colocacin de la veleta.

h) La varilla del pararrayos (grosor 2 cm), deber quedar a una distancia de 50 cm del

anemmetro, ajustndose, de forma que est libre de posibles vibraciones. As mismo,

deber sobrepasar al anemmetro ms alto, de tal manera que forme con l un ngulo

imaginario de 60.

i) El lugar ms adecuado para alojar los cables, es el interior de la torre. Esta operacin

se puede realizar sujetando los cables con una cuerda. Para evitar que el peso

muerto de los cables, de ms de 50 m de longitud, puedan ocasionar daos que

impidan la correcta transmisin de los datos, stos debern fijarse a los travesaos y

a la torre. De cualquier modo hay que evitar que algn cable quede suelto a merced

del viento. As mismo, evite cualquier posibilidad de que los cables entren en

contacto con bordes afilados. Toda tensin en los cables, por pequea que sea, puede

provocar algn dao.

Para los otros componentes de la estacin (armario con DataLogger, equipos para

alimentacin solar y transmisin de datos, etc.) tenga en cuenta los siguientes

aspectos: debern fijarse a la torre lo ms alto posible, si bien han de quedar al alcance

de la persona encargada de su mantenimiento. Segn nuestra experiencia, en

emplazamientos de libre acceso, el panel solar y la antena GSM, deben instalarse a

salvo de robos y vandalismo. Intente, por consiguiente, que dichos equipos resulten

poco atractivos a la vista. Por ejemplo, a una antena GSM, se le puede colocar un

tubo gris viejo. Un panel solar plano y pequeo, llamar menos la atencin que otros

modelos de mayores tamaos o ms vistosos.

Asegrese, despus de la instalacin, de que la torre queda completamente vertical.

Cuando no pueda subir a la torre, deber comprobar el ngulo de las partes ms bajas.

Empleando las herramientas de medicin adecuadas podr verificar si la torre tiene

curvaturas en alguno de sus lados. El ojo humano est capacitado para detectar,

incluso, las desviaciones ms pequeas.

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Existen sensores electrnicos de inclinacin que se instalan en la cima de la torre, que

no slo sirven de ayuda para la instalacin sino que adems, permiten que cualquier

inclinacin de la torre pueda ser detectada en todo momento. As, si usted dispone de

algn sistema de envo de datos a distancia, podr acudir a la estacin antes de que

pueda caerse la torre, evitando as cualquier dao que pudiera derivarse.

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7. GRABACIN DE DATOS

Lo bsico en todo pronstico energtico, es la distribucin relativa de frecuencias de la

velocidad del viento de muchos aos, la cual debe determinarse a la altura del eje

de la estacin elica. Puede mostrarse con:

La funcin de Rayleigh: Si en un emplazamiento se conoce la velocidad media del viento,

las posibles fluctuaciones alrededor de ese punto se calcularn con esta funcin. Pero la

distribucin de Rayleigh tiene una forma general fija, es decir, slo recoge caractersticas

regionales en una cierta extensin.

La funcin de Weibull: Para el clculo de la distribucin de Weibull se necesitan dos

parmetros: la escala factor A y el parmetro de la forma C. Esta funcin describe las

circunstancias del viento de forma ms exacta que la funcin de Rayleigh, porque se

tiene en cuenta la forma de la curva de la distribucin. Con un parmetro C=2 la forma

funcional es idntica a la distribucin de Rayleigh.

Clasificacin de los datos de la medida: Este procedimiento se usa para registrar los

datos tomados de una forma general, para, posteriormente, tratarlos de la forma

requerida. Para la clasificacin, la escala se divide en segmentos o clases de una anchura

constante. Cada clase, muestra, la frecuencia de los resultados medios, recogidos en

intervalos de 1 a 10 minutos dentro de los lmites de cada clase. Despus de un cierto

tiempo se encuentra un perfil de frecuencias que llevan a una curva de distribucin

relativa.

Para cumplir con las condiciones exigidas que sern vlidas durante aos y establecidas

a la altura de buje, los datos tienen que ser corregidos en dos aspectos:

Transformacin a la altura de buje

Puesto que las mediciones que vamos a hacer, se realizan a alturas ms bajas que la

altura de buje, ser necesario realizar una transformacin. Para ello, primero se deber

determinar el coeficiente de rugosidad de ese emplazamiento, y para cada sector

direccional, en el caso de que las caractersticas del suelo difieran. Para ello se usan

tablas de coeficientes de rugosidad, que le darn una descripcin de los valores

aproximados de la zona. Siempre ser mejor tomar medidas en dos alturas, aunque se

deber tener especial precaucin en la precisin de los registros.

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Correlacin de datos a largo plazo

Todos los datos se registrarn en un rango temporal, que ser, como mnimo de un

ao, para que los altibajos debidos a las diferentes estaciones, sean tenidos en

cuenta. Adems estos datos anuales han de ser comparados con datos obtenidos a

ms largo plazo, ya que las velocidades del viento, en un solo ao, pueden diferir en

un 20% por encima de los datos obtenidos a largo plazo. Estos datos suelen ser

recogidos por estaciones meteorolgicas locales, en aeropuertos o en parques elicos ya

existentes. No es tan importante que estas medidas se obtengan con los mismos

estndares que se utilizaron para las aplicaciones de energa elica, lo importante es la

continuidad de las medidas, es decir, que no se haya cambiado el emplazamiento de

la torre durante aos, y poder hacer comparaciones entre este emplazamiento y el

suyo.

Si los datos que se han medido se registraron con suficiente resolucin y exactitud, y se

corrigieron de la manera descrita, se obtendr como resultado, un pronstico muy

bueno. Para ese propsito, las frecuencias medias de las clases individuales de velocidad

de viento se multiplicarn con sus correspondientes valores de potencia del conversor de

energa elica, sumndose despus. El resultado es el rendimiento medio de la

estacin, que cuando se multiplica por la cantidad de horas anuales, le dar el

rendimiento de la potencia anual en Kwh.

Los parmetros Rayleigh y Weibull pueden derivarse de los datos que se han

obtenido, para que cuando vayamos a hacer la comparacin, se pueda continuar

calculando con estas distribuciones. Cuando se calcula la energa, adems, han de

tenerse en cuenta, los sistemas de control de la estacin de potencial elico as como la

densidad del aire en el emplazamiento.

Para ms informacin ver las recomendaciones del IEA (Agencia de Energa

Internacional), as como otros documentos sobre el tema. El programa ALWIN, del que

hablaremos ms adelante, tiene en cuenta todas estas caractersticas.

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8. LA ROSA DE LOS VIENTOS

Para posicionar correctamente los aerogeneradores de los parques elicos, hay que tener en

cuenta la direccin del viento en la zona del emplazamiento, esto implicar la minimizacin

de los efectos de sombra entre las torres. Adems, estos datos se necesitan para crear modelos

de corrientes en reas complejas o para determinar el coeficiente de rugosidad en cada uno

de los sectores. En la pre-evaluacin estadstica, el rea completa ser dividida en 12 o 36

sectores, y en cada uno de ellos se medir la distribucin de frecuencias de la velocidad del viento.

9. DATA LOGGER

Principalmente hay que diferenciar entre dos tipos de DataLogger, que se utilizan para aplicar

en el campo de la energa elica:

El Windsiter nicamente suministra estadsticas, no series temporales!

El Windsiter, o wind classifier, a la vez que mide, lleva a cabo una reduccin de los datos, por

lo que necesita una memoria relativamente pequea. Los datos que con l se obtienen, estn

limitados a estadsticas semanales o mensuales, que incluyen las distribuciones de

frecuencia de la velocidad del viento, la rosa de los vientos y un anlisis de modelos diurnos as

como de la duracin de los perodos de calma. Estos sistemas, son tiles, cuando los usuarios

quieren tener un equipo sencillo de medicin, donde los datos de pre-evaluacin podrn

transportarse en un software de anlisis de fcil manejo. No obstante, al reducir, de forma

temprana, los datos, una pequea parte de la informacin puede perderse, obtenindose as,

nicamente los datos absolutamente necesarios para un simple pronstico energtico. Con

este sistema no ser posible realizar un anlisis ms complejo ya que no podemos conocer las

series de tiempo de todos los datos, y tampoco podremos reconocer los datos errneos, es decir,

aquellos causados por fallos del sensor, por relmpagos o heladas... de forma que no podrn

ser eliminados.

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El Windcomputer proporciona estadsticas y series temporales!

El Windcomputer tambin lleva a cabo extensas pre-evaluaciones estadsticas, pero adems,

pueden registrar medidas de series temporales, recogiendo datos extremos y medios en

intervalos, generalmente, de 1 a 10 minutos, adems, guarda y calcula las desviaciones

normales que difieran de las recogidas de forma continua. Para hacer todo esto, se requiere un

datalogger con mayor capacidad de almacenamiento y que cuente con la posibilidad de

transmitir los datos de forma automtica a un PC, con esto se consigue que los resultados

de la medicin se puedan procesar con un software apropiado para energa elica o con un

software normal para calcular tablas. Comparando con el Windsiter, este tipo de evaluaciones

requieren ms trabajo y ms experiencia en el anlisis de datos, y adems, el Windcomputer

ofrece las siguientes posibilidades:

a) Podemos ver, exactamente, las circunstancias de viento que hay en un momento determinado.

b) Por medio de revisiones automticas o visuales de los grficos que se imprimen en el

exterior, se pueden reconocer las medidas errneas ms fcilmente, para poder ser corregidas o eliminadas, lo antes posible.

c) Es posible profundizar en la evaluacin, por ejemplo, evaluando turbulencias, o

trabajando con estadsticas para un perodo determinado.

d) Los datos meteorolgicos de la zona que estamos estudiando, nos sirven para controlar la curva de potencia y encontrar las razones del error.

e) Los datos obtenidos tambin se pueden usar para otros propsitos.

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10. ANALISIS CON ALWIN

ALWIN es un software utilizado para las aplicaciones de energa elica y combina el potencial

elico de un emplazamiento con los datos tcnicos del aerogenerador, adems, calcula una

previsin del posible beneficio. El programa permite la entrada manual de los parmetros

Rayleigh y Weibull, as como de las alturas desde las que se mide, calcula el coeficiente de

rugosidad y la velocidad del viento a cualquier altura dada, mostrando todos los datos y los

resultados para interpretar grficos y tablas, de forma sencilla. Todo ello se puede emplear

para hacer anlisis sencillos con datos estadsticos bsicos y verificar la influencia de la

temperatura, del emplazamiento y altura de buje, as cmo, los efectos de medidas errneas.

Este software puede conseguirse en Internet de forma gratuita

Adems de los datos meteorolgicos, se necesitan los datos tcnicos del aerogenerador

deseado, que le proporcionar el fabricante. Algunos fabricantes de aerogeneradores, han

elaborado curvas de potencia de sus mquinas en un catlogo ALWIN compatible, disponible

tambin en Internet:

ALWIN es muy til para realizar un pronstico de beneficio fiable para los diferentes

aerogeneradores. Cuando se usa el software ALWIN, hay que tener en cuenta, a la hora de

realizar los clculos, que los datos meteorolgicos son muy bsicos. Si se quiere trabajar

con un cierto rango de tolerancia, habr que evaluar las condiciones menos ventajosas. De

esta forma, el efecto del error mximo puede ser estimado, a priori.

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Para un anlisis y una investigacin del emplazamiento de parques elicos de mayor tamao,

este programa no es suficiente, en estos casos, conviene utilizar programas ms complejos,

que, no obstante, exigen un estudio ms exhaustivo.