Generadores

IV.- PARÁMETROS DE DISEÑO

IV.1.- PARÁMETROS PRÁCTICOS UTILIZADOS EN EL DISEÑO DE LOS AEROGENERADORES EOLICOS RELACIÓN DE VELOCIDAD PERIFÉRICA TSR.- La relación de velocidad específica o periférica TSR, Tip-Speed-Ratio, es un término que sustituye al número de revoluciones por minuto n del rotor; sirve para comparar el funcionamiento de máquinas eólicas diferentes, por lo que también se lesuele denominar velocidad específica. El TSR indica que la periferia de la pala circula a una velocidad TSR veces mayor que la velocidad del viento v y es la relación entre la velocidad periférica u de la pala (Rw) la del punto más exterior so- bre la misma a partir del eje de rotación, y la velocidad v del viento, en la forma: TSR =
Velocidad de la periferia de la pala Velocidad del viento

=Rw πR n = cotg θ = v 30 v

Si se conoce la velocidad v del viento, el radio de la pala y el número n de rpm a las que funciona, se puede calcular el TSR a cualquier distancia r comprendida entre el eje de rotación del rotor y la periferia de la pala, relación entre velocidades que se conoce como SR, y es de la forma: SR = 2πrn rn = 0,105 60 k v kv

en la que k es una constante de ajuste de lasdiversas unidades que se pueden emplear, tomando los siguientes valores:   k =    r 1,47 cuando la velocidad del viento v venga en millas por hora y el radio en ft r 1 cuando v venga en ft/seg y el radio en ft r 1 cuando v venga en metros/seg y el radio en metros r 3,6 cuando v venga en km/hora y el radio en metros

RELACIONES PRACTICAS ENTRE Cx y C y.- En la Fig IV.1 se presenta la polardel perfil FX60-126 y a la misma escala la representación de C y en función del ángulo de ataque α; de ellas se obtiene que la
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sustentación máxima se presenta para un ángulo de ataque (α= 12°) y que el arrastre mínimo se produce para un valor de (Cx= 0,006), que se corresponde con un coeficiente de sustentación (Cy= 0,2). El mejor funcionamiento de la pala se produce para un ángulo deataque α en el que la relación (Cy/Cx) sea máxima, es decir, el coeficiente ascensional tiene que ser grande, pero no necesariamente el máximo absoluto, al tiempo que el coeficiente de arrastre tiene que ser lo más pequeño posible, compatible con la relación anterior.

α Fig IV.1.- Coeficientes de arrastre y de sustentación del perfil FX60-126

También se observa que el mínimo arrastre seproduce para (Cy = 0,2) que es un valor bajo comparado con el máximo posible (Cy = 1,6). Para encontrar el ángulo de ataque α para el que la relación (Cy/Cx) se hace máxima, se traza la tangente a la polar desde el origen de coordenadas; el punto de tangencia P se corresponde con el máximo valor de (Cy/Cx) del perfil de la pala, proporcionando en este caso un valor de (Cy = 1,08) y un valor de (Cx =0,0108), obteniéndose un ángulo de ataque α = 5º y: Cy Cx = 1,08 = 100 0,0108

Colocando el perfil con este ángulo, para una determinada velocidad del viento, funcionará en condiciones óptimas de funcionamiento.
Tabla IV.1.- Máquinas de viento de eje horizontal

Tipo de máquina Bombeo de agua

Generadores eólicos pequeños Generadores eólicos grandes

TSR de diseño 1 1 1 3-4 4-6 3-5 5-15Tipo de pala Placa plana Placa curvada Ala de tela Perfil simple Perfil alabeado Ala de tela Perfil alabeado

Cy/C x

10 20-40 10-25 10-50 20-100 20-30 20-100

FACTOR DE ACTIVIDAD, FA.- El factor de actividad indica la capacidad estructural de un rotor para generar energía; se define en la forma: FA = 100.000 32

∫

Punta Raiz

L r r ( ) d( ) R R R
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Fig IV.2.- Coeficientesde arrastre y de sustentación en función de α

siendo: L la longitud de la cuerda media, R el radio y r la distancia al eje. Los valores admisibles del factor de actividad están comprendidos entre 15 y 60. Con valores por debajo de 15 el rotor carece de resistencia estructural, por lo que grandes valores del FA se corresponden con palas anchas, mientras que pequeños valores se corresponden con...