diseño aerogenerador

[Año]
TRABAJO DE
AEROGENERADORES

PROYECTO DE AEROGENERADORES
Diseñar el rotor, la estructura y la instalación eléctrica de un aerogenerador
rápido de tres palas, instalado en terreno ligeramente ondulado con plantas
del tipo matorral bajo, con los datos que se indican a continuación:
• Potencia Nominal: 35 Kw
• Intensidad del viento (a 10 metros de altura): 10 m/seg
• Característicasdel terreno: Ligeramente ondulado con plantas del
tipo matorral bajo

Para comenzar el dimensionamiento es necesario conocer el coeficiente de
potencia, el cual responde a una expresión tal como:
CN =

N
1
⋅ ρ ⋅ U3 ⋅ A
2

Como estimación de la velocidad haremos que:
U=1.2 x U10 = 12 m/seg

Suponiendo la densidad del viento con un valor de 1.25 Kg / m 3 podemos
calcular la potenciamáxima que transporta el aire por unidad de superficie:
Na =

1
⋅ ρ ⋅ U 3 = 1080
2

Sustituyendo en la ecuación del coeficiente de potencia podemos obtener el
valor del área.

No toda la superficie del rotor es activa pues la zona interior es la de unión
con el buje por lo que para calcular el área del rotor utilizaremos una
relación tal como la siguiente:

El valor de la relacionpuede fijarse entre 0.1 y 0.2.
En este caso estimaremos este valor en 0.1. Por lo que ya podemos obtener
el Diametro.

Sacaremos el valor del area gracias a tomar un valor supuesto de 0.4, para
volver a continuacion a la exspresion anterior y obtener el diametro:
=

35000
= 81.02
1080 × 0.4

Sacándose a continuación el valor del diámetro:
=

4 ×

×(

)

= 10.2078 m

Con estevalor ya estamos en disposicion de hacer la comprobacion
pertinenete.
Debemos tomar una altura de referencia de tal manera que H≥

+ 10

Esto obliga a que el borde inferior este por encima de los 10m a fin de no
reducirse excesivamente la velocidad debido al efecto de la capa limite
atmosférica
H=

.

+ 10 ≥ 15.1039 m

Ahora nos basaremos en la ley potencial para determinar si esnecesario o
no hacer alguna modificación en las suposiciones inicialmente hechas.
Si fuera necesario llegaríamos a modificar alguno de estos parámetros en
busca de un mejor rendimiento del aerogenerador.
Para calcular la gráfica del perfil de velocidad utilizaremos el modelo
potencial, el cual nos dice:
α

Z 
U = Ur ⋅  
 Zr 

• U = velocidad final del viento a una altura Z.
• Ur= velocidad del viento a la altura de referencia.
• Z = altura final del aerogenerador(inicialmente colocaremos el
aerogenerador a la altura de 20m)
• Zr = altura de referencia.
• α = exponente empírico de viento de cortadura.
Cogiendo el valor que nos proporciona la fórmula:
α= 0.55 ×

!

.

= 0.0934

Así la velocidad del viento en el punto inicial al que hemos supuesto
colocar elaerogenerador, nos conduce a:
= 10 ∗ (

15.1039
)
10

. $%&

= 10.39

/()*

Con este nuevo valor, recalculamos el diámetro y la nueva altura del rotor:
=

35000
= 124.82
0.5 × 1.25 × 10.39% × 0.4
=

4 ×
.+

H=

)

×(

= 12.67 m

+ 10 = 16.335 m

Y del mismo modo seguiremos realizando las anteriores iteraciones hasta
obtener el mismo valor de H en dos iteracionesconsecutivas.
= 10 ∗ (
=

16.335
)
10

= 10.47

. $%&

/()*

35000
= 121.98
0.5 × 1.25 × 10.47% × 0.4
=

4 ×

H=

×(

.. .

)

= 12.525 m

+ 10 = 16.26 m

Pasamos a una nueva iteración:
= 10 ∗ (
=

16.26
)
10

. $%&

= 10.465

/()*

35000
= 122.15
0.5 × 1.25 × 10.465 % × 0.4
=

4 ×

H=

..%

×(

)

= 12.53 m

+ 10 = 16.265 m

Vemosque nos vamos acercando a obtener un valor válido
= 10 ∗ (

16.265
)
10

. $%&

= 10.465

/()*

=

35000
= 122.15
0.5 × 1.25 × 10.465 % × 0.4
=

4 ×

H=

..%

×(

)

= 12.53 m

+ 10 = 16.265 m

Por lo tanto, tomaremos el valo de H=16.265 como altura.
A partir de esta altura conseguiremos un valor de Cn :
/0 = 1

0

× 2 ×3 4

×

=

%.

.. × . . ×...