Proyecto Medidos de La Velocidad Del Viento (1)

7/25/2019 Proyecto Medidos de La Velocidad Del Viento (1)

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPEEXTENSIN LATACUNGA

DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA

CARRERA DE INGENIERA EN ELECTROMECNICA

MQUINAS ELCTRICAS I

PROYECTO

TTULO: DISEO DE UN AEROGENERADOR QUEFUNCIONE CON EL VIENTO

INTEGRANTES: La!"#a S$%a

M"'$( V#)#a*a

M$+,*$ F,+*a*-a

L.%,( Da//

Pa0&,0$ E),!/*

Ra12+,( 3,#0a

A1a*0&a S$*#a

TUTOR: I*45 Sa!a(a+

La6a0"*4a7 E*,+$ 89;


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1. TEMADiseo de un aerogenerador que funcione con el vientoOBJETIVOSGENERAL

Disear un prototipo de aerogenerador como una alternativa demedir la velocidad del viento

ESPECFICOS

Investigar los benecios de la generacin de la energa

elica

Disear un sistema que permita medir la velocidad del

viento.

Ser gestores de ideas nuevas en el campo energtico.

ENSAYOS DE MATERIALES.

La eleccin del material ms adecuado e!ige el conocimiento previo de suspropiedades tcnicas" fsicas qumicas # mecnicas. $oda esta informacinla ofrecen los ensa#os de materiales reali%ados generalmente sobreprobetas normali%adas # en ocasiones en elementos de la propia obra. &or lotanto el fundamento de la reali%acin de un ensa#o ser la medida de unadeterminada propiedad que deseamos e!igirle a un material para suutili%acin. Seg'n el n que se persiga se distinguen los siguientes tipos deensa#os" ()*LI$*$I+, ()*-$I$*$I+, $I&, D -S*/,S DS$0)($I+, -,

DS$0)($I+, Los ensa#os cualitativos son normalmente los destinados acontrolar la produccin de forma que satisfagan ciertas normasperfectamente denidas. Deben ser rpidos # simples a la ve% que e!actosables # sensibles. Los ensa#os cuantitativos son los ms utili%adose!igindoles una gran precisin # abilidad destinando en su reali%acinma#or cantidad de tiempo que los anteriores. ntre otros los ob1etivos deeste tipo de ensa#os son los siguientes" 2 (onocer # estudiar laspropiedades de un material # la in3uencia que sobre la mismas e1erce sucomposicin qumica los procesos en su fabricacin # las transformacionesen su estructura. 2 (ontrolar # estudiar el comportamiento de los materialesen servicio. 2 nsa#ar pie%as que 4an fallado en servicio tratando de 4allar

sus causas # forma de evitarlas. 2 ,btener valores de resistencia que sirvande base al clculo # eleccin de los materiales ms adecuados para suutili%acin. $odos estos ob1etivos se consiguen mediante el uso de ensa#osde tipo destructivo # no destructivo basados en los siguientes mtodos"5umicos" su nalidad es conocer la composicin qumica del material # suresistencia a los agentes qumicos. Se reali%an ensa#os cualitativos #cuantitativos siendo en general no destructivos. 6sicos" destinados aconocer las propiedades fsicas 7densidad porosidad propiedades trmicaselctricas etc.8 as como observar # medir defectos internos como grietascoqueras etc. &ara la obtencin de estas propiedades son utili%ados tantolos ensa#os destructivos como los no destructivos. 9 :ecnicos" son engeneral destructivos # tienen por ob1eto" 2 Determinar las caractersticaselsticas # de resistencia seg'n el comportamiento de probetas


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normali%adas sometidas a determinados esfuer%os. 2 nsa#os estticos7traccin compresin 3e!in...8. 2 nsa#os con tensiones m'ltiples. 2nsa#os de dure%a. 2 nsa#os dinmicos 7con cargas bruscas o variables8. 2nsa#os de duracin 7fatiga # 3uencia8. 2 nsa#os tecnolgicos 7plegadodoblado de for1ado de tubos...8. 2 Determinar e!perimentalmente las

tensiones que se desarrollan en materiales o elementos constructivoscuando se someten a esfuer%os anlogos a los que tiene que soportar enservicio. &or este procedimiento es fcil decidir el diseo ms adecuado elmaterial o sus tratamientos. (omo norma general todo ensa#o debecumplir una serie de condiciones" 2 Ser 4omogneo. 2 Las muestrastomadas deben ser representativas. 2 De reali%acin tcnicamente sencilla.2 6iable # repetitivo. 2 5ue su procedimiento est perfectamente denido #preferiblemente normali%ado.

elctrico que facilita una medida precisa.

PALAS DEL AEROGENERADOR

Las condiciones siguientes de viento nos van a#udar en una gran

medida para la construccin de las palas"

Densidad del viento


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Intensidad de turbulencia

Si la velocidad del viento # las turbulencias son altas la vida 'til

del generador se acorta.

Si 4a# turbulencias en la %ona pero la velocidad del viento es ba1ase puede mitigar el efecto negativo.

La turbulencia es el parmetro que describe las variaciones o

3uctuaciones a corto pla%o del viento.

+elocidad media del viento en la %ona.

l parmetro ;.

La topografa del terreno es un factor que puede incidir sobre la

velocidad # perl del viento # las turbulencias

La incidencia del viento sobre las palas.

El viento

Debemos anali%ar las corrientes de aire producidas sobre la

supercie terrestre. l aire se despla%a de unas %onas o reas de

ms presin a otras con menos presin en forma de viento. stas

variaciones de temperatura colaboran a las variaciones de presin.

Iso!"!s

Son como lnea que unen los puntos de igual presin

P"esi#n !t$os%&"i'!

La presin atmosfrica medida a nivel del mar es de


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:aterial de que est construido la pala.

6orma constructiva de las palas.

&erles aerodinmicos.

$orsin # 3e!in admisible.

(uerda de las palas.

6i1acin de las palas al rotor.

Sistema de orientacin de las palas.

&eso de la pala

Ilustracin 1: aerogenerador de eje horizontal tripala

Nmero de palas

Ilustracin 2: Diferentes tipos de rotores de aerogeneradores de ejehorizontal

Rotores monopala:&ermite una ma#or velocidad de rotacin

reduccin de masas # costes de material en las palas en la ca1a

multiplicadora # en el generador. $ienen el inconveniente de necesitarun equilibrado mu# preciso con un contrapeso de compensacin #


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e!iste un ma#or riesgo de desequilibrio aerodinmico # vibraciones

con la aparicin de cargas de fatiga. $ambin aumenta la generacin

de ruidos. Del orden del doble que un rotor tripala.

Rotores bipala:0educe el coste de material # equipos respecto del

rotor tripala pero presenta tambin la desventa1a respcto a ste

ultimo de un ma#or nivel de esfuer%os dinmicos. De forma similar a

rotor monopala se producen esfuer%os mecnicos originados por la

variacin del perl de la velocidad del viento con la altura. *demas

estos rotores presentan respecto a los tripalas un ma#or nivel de

vibraciones # de ruido.

Rotores tripala:presentan como prrincipal venta1a la de un giro ms

suave # uniforme debido a las propiedades de su momento de inercia

por lo que se mnimini%a la induccin de esfuer%os sobre la estructura.

*demas gira a menor velocidad que los rotores mono # bipala

disminu#endose los esfuer%os de la fuer%a centrfuga el nivel devibraciones # la produccin de ruido. n la actualidad el rotor tripala

es la conguracin ms usada en turbinas elicas rpidas dedicadas a

la generacin de electricidad.

Disposicin del rotor con relacin al viento

Ilustracin 3: Tipos de disposicin de un rotor de un aerogenerador de eje horizontal conrelacin al viento

Rotor a barlovento:el viento incide primero sobre el palmo del

rotor # posteriormente sobre la torre de sustentacin con lo cual se

minimi%a el efecto de sombra sobre el rotor # la aparicin de

vibraciones # esfuer%os de fatiga sobre las palas del rotor. ste tipo de

disposicin requiere un rotor ms rgido # ms ale1ado de la torre a n

de evitar interferencias entre lo labes del rotor # la torre debido a la

3e!in de los mismo por el esfuer%o de empu1e del viento.

ste rotor a diferencia del rotor a sotavento necesita un sistema de


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orientacin que mantenga siempre el plano de giro de rotor orientado

perpendicularmente a la direccin del viento.

Rotor a sotavento:-o requieren ning'n tipo de dispositivo de

orientacin. Su desventa1a radica en los efectos de sombra de la

gndola # de la torre sobre las palas del rotor con la consiguiente

prdida de potencia # aumento de tensiones de fatiga adems se

pueden producir en rollos en el cable conductor que transporta la

energa producida por el generador situado en la gndola que gira

libremente.

TAMA(O DE LAS PALAS Y COEFICIENTE DE SOLIDE)

Sobre un alabe actan las fuerzas de sustentacin (Fl)y de arrastre (Fd),las cuales se calculan mediante

las siguientes ecuaciones:

Las incgnitas, coeficiente de sustentacin y de arrastre (Cl y Cd)se determinan en el anexo I tabla I.,

realizada para los perfiles !"#" $%&', donde se muestran sus (alores teniendo en cuenta el nmero de

)eynolds y el *ngulo de ataque +)obert, -. /l nmero de )eynolds se puede calcular por

la ecuacin$.$&, mientras que el *ngulo de ataque se calcula en la ecuacin$.%%:

!mero de )eynolds.
http://www.monografias.com/trabajos/multimediaycd/multimediaycd.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/multimediaycd/multimediaycd.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/multimediaycd/multimediaycd.shtml


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V!lo" $e*io *e l!s %+e",!s en el !l!e


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Re'o$en*!'iones

1. So"eesti$!'i#n *e velo'i*!*.

Los instrumentos de medicin tienen una propiedad llamada constante detiempo la que indica el tiempo que tardan en responder a un cambio en el

parmetro de entrada. Los anemmetros de copa en lugar de la constantede tiempo tienen una constante de distancia que es anloga a aquellapero que se dene" ante un cambio de velocidad del viento la constante dedistancia es la longitud recorrida por la masa de aire 4asta que elinstrumento mide el ?>@A del nuevo valor de velocidad. Se la designa a laconstante de distancia con la fraccin


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2es la constante de tiempo EsF la que se puede relacionar con la constantede distancia mediante" 7


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Los cables de cone!in por e1emplo al datalogger deben ingresar

por la parte inferior del recinto donde se encuentra alo1ado.

:. Te$9e"!t+"!s !;!s

La acumulacin de nieve o 4ielo en las copas del anemmetro puedencausar cambios en su comportamiento aerodinmico. Impedir laacumulacin puede ser mu# difcil puede requerir el uso de calentadoresremotos infrarro1os aunque mu# rara ve% este tipo de acciones se 1ustica.s probable que sea necesario tomar tambin algunos datos con otroinstrumento cuando el clima produ%ca la acumulacin de nieve o 4ielo paracomparar como afectan a las medidas. ,tro problema es el efecto de la ba1atemperatura sobre la friccin mecnica. *lgunas veces simplemente sedescartan los datos cuando la temperatura cae por deba1o de un umbral

pre1ado. n algunos lugares especialmente fros puede ser necesariocalefaccionar el e1e del instrumento. (uando se usan calentadores e!ternosse debe tener en cuenta que si estos mecanismos au!iliares sonasimtricos o si su cableado de cone!in debe ser e!terno afectarn al3u1o de viento provocando perturbaciones que dependern de la direccincon la consecuente descalibracin del anemmetro. Se debe tener encuenta adems que si aumenta la friccin en el e1e por la ba1a temperaturaeste mismo 4ec4o producir un calentamiento en el e1e de manera que losefectos pueden compensarse. ntonces en casos de clima mu# fro seevaluar con cuidado si es conveniente utili%ar calefaccin para elanemmetro.


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TACOMETRO

PARTES DEL TACOMETRO


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/stos dispositi(os sir(en para indicar la (elocidad de rotacin de piezas en

mo(imiento rotacional.

/stos aparatos basan su funcionamiento en la fuerza de arrastre que recibe un

disco conductor debido a las corrientes inducidas en l +corrientes de 0oucault,

cuando se encuentra muy cerca a un im*n que gira.

La figura muestra un esquema de las partes interiores de uno de estosaparatos a fin de comprender su funcionamiento.

/l mo(imiento entra por el extremo de un e1e como se muestra, en el otro

extremo esta acoplado un im*n permanente en forma de 2 que gira muy

prximo a un disco, generalmente de aluminio.

La rotacin del im*n produce un campo magntico rotacional que induce

corriente elctrica en el disco de aluminio, unos agu1eros con(enientemente3ec3os en el disco, dirigen las corrientes inducidas de forma tal, que se forman

diminutas bobinas (irtuales dentro de la masa del disco.

/stas bobinas tienden a seguir al campo rotacional generado por el im*n

debido a la atraccin mutua, por lo que se produce una tendencia a la rotacin

del disco. /l disco no puede girar porque se lo impide un resorte en espiral

acoplado a l por un extremo, y al cuerpo del dispositi(o en el otro, no obstante

el par generado (ence parcialmente la fuerza del resorte y el disco gira cierto

*ngulo. 2na agu1a acoplada en el extremo del e1e del disco indicar* un (alor enla escala.
http://www.sabelotodo.org/fisica/corrienteeddy.htmlhttp://www.sabelotodo.org/fisica/corrienteeddy.html


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#omo la intensidad de las corrientes generadas crece con la (elocidad del

im*n, tambin crecer* el par de giro generado en el disco lo que permite que

se pueda (encer m*s el resorte de espiral y con ello la des(iacin de la agu1a.

4e esta forma la indicacin de la agu1a sobre la escala depender* de la

(elocidad de rotacin del e1e de entrada, a m*s (elocidad m*s (alor indicado y

a menos (elocidad menor (alor indicado, si se calibra la escala

apropiadamente tendremos un tacmetro de induccin.

/s un dispositi(o que mide la (elocidad de giro de un e1e, normalmente la

(elocidad de giro de un motor.

La medida, desde los primeros tacmetros, se efectuaba tomando el

mo(imiento de un rgano que giraba a una (elocidad angular proporcional a la

(elocidad de a(ance5 por tanto, midiendo dic3a (elocidad podr6a obtenerse unalectura transformada directamente en (elocidad de a(ance.

La e(olucin tcnica de los tacmetros se refiere al mtodo de medida de la

(elocidad angular5 los primeros tacmetros efectuaban la medida de la

(elocidad angular deri(*ndola de la fuerza centr6fuga +mecanismo de 7att5 en

los casos de mayor prestigio se empleaban complicados instrumentos de

relo1er6a de tipo 8aeger, 9asler, etc.

/n la siguiente fase de la e(olucin +tacmetros magnticos, la medida de la

(elocidad se efecta poniendo en rotacin un im*n permanente que, al girar,

arrastra un disco, retenido por un muelle, unido a una agu1a indicadora delinstrumento. /ste tipo es el m*s corriente y adoptado por la mayor6a de los

(e36culos.
http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/muelle-definicion-significado/gmx-niv15-con194898.htmhttp://diccionario.motorgiga.com/diccionario/muelle-definicion-significado/gmx-niv15-con194898.htm


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