control de aerogenerador casero



División de Ingeniería Electromecánica






Noviembre 2013














Variación del viento.
Como es conocido, y se ha descrito en el capítulo anterior, el viento puede de forma inexplicable su dirección y viento, por lo tanto es importante poder describir esta variación ya sea de la velocidad o de la posición del viento.
Velocidad del viento.
Se considera elviento como una cantidad vectorial y por lo tanto una variable. La magnitud del vector la denominaremos velocidad y la orientación del vector será la dirección. Estas dos variables se consideran independientes.
Los principales instrumentos para la obtención de estas variables son, para la velocidad el anemómetro rotativo de cubeta y anemómetro de hélice. Ambos tipos de anemómetros constan de dossubconjuntos; el sensor y el transductor. El sensor es el dispositivo que rota por acción de la fuerza del viento. El transductor es el que genera la señal que se grabará.

Adquisición velocidad del viento.
Conocer la velocidad del viento, es un paso vital para el control del aerogenerador. La medición de esta variable se realiza de forma industrial con un anemómetro. El proyecto que sepresenta, se intenta diseñar el software para la adquisición de esta variable.
La cantidad de energía transferida al rotor por el viento depende como hemos visto, de la densidad del aire,"d", del área de barrido del rotor, "A", y de lavelocidad del viento, "v".
La energía cinética de una masa de aire, "m", moviéndose a una velocidad, "v", responde a la expresión:
E = 1/2 mv2
Si el volumen de aire quese mueve es "V" y tiene una densidad "d" su masa será; m = V . d, con lo que su energía cinética será:
Ec = 1/2 dVv2
La cantidad de aire que llegará al rotor de un aerogenerador en un tiempo "t" dependerá de: el área de barrido del rotor "A" y de la velocidad del viento.
El volumen del aire que llega al rotor será:
V = Avt
La energía cinética que aporta el aire al rotor en un tiempo "t"será:
Ec = 1/2 dAvtv2
Ec = 1/2 dAtv3
Y la potencia aportada al rotor será:

Figura 12. Área y volumen de aire. Ec = 1/2 dAv3
Las mediciones de las velocidades del viento se realizan normalmente usando un anemómetro de cubetas. Este, tiene un eje vertical y tres cubetas (cazoletas o copelas) que se unen en el brazo de manera perpendicular, deben estar posicionadas a un ángulo equidistante de 120ºen relación al eje, y un rozamiento muy pequeño para evitar pérdidas.
Esto provocara un giro sobre el eje y por tanto un número de revoluciones por segundo que se podrán registrar de forma electrónica. A continuaciónse presentan dos posibles alternativas para la adquisición de la velocidad:
I. Acoplando un motor al eje del anemómetro, este motor posee un generador interno de tensión. Estatensión aumentará a más velocidad del viento. Para linealizar la salida, con la ayuda de un tacómetro digital se medirá las rpm a las que gira el rotor del anemómetro, y con un voltímetro la tensión que genera el motor acoplador, de esta forma se tomarán varios valores y hacer una tabla que promedie la relación revoluciones por minuto, con el voltaje generado.
Una vez realizada esta relación, seobtendrá una recta en la que podremos conocer su pendiente y por tanto hallar la ecuación característica de esta recta.
Por lo tanto de acuerdo al voltaje generado por la incidencia del viento sobre las copelas y usando estas ecuaciones podremos conocer la velocidad del viento.
II. Acoplando un encoder incremental al eje del anemómetro. El principio de esta alternativa, es conocer el número de vueltas,contarlas y analizarlas en un determinado tiempo.
El encoder es un transductor rotativo que transforma un movimiento angular en una serie de impulsos digitales. Estos impulsos pueden ser utilizados para controlar desplazamientos de tipo angular o de tipo lineal. Los encoders rotativos, también se les conoce encoders de ejes o de posición.
Estos dan información del estado del eje cuando se...