EOLO 4 2002

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
le sueledenominar velocidad específica.
El TSR indica que la periferia de la pala circula a una velocidad TSR veces mayor que la velocir
r
dad del viento v y es la relación entre la velocidad periférica u de la pala, Rw, la del punto más
r
exterior sobre 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

=

RwπR n
= cotg θ =
v
30 v

r
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:
r
k=1,47 cuando la velocidad del viento v venga en millas por hora y el radio en ft
r
k=1 cuando v venga en ft/seg y el radio en ft
r
k=1 cuando v venga en metros/seg y el radio en metros
r
k=3,6 cuando v venga en km/hora y el radio en metros

IV.-67

Tabla IV.1.- Máquinas de viento de eje horizontal
Cy/C x

Tipo de máquina

TSRde diseño Tipo de pala
1
Placa plana
Bombeo de agua
1
Placa curvada
1
Ala de tela
3-4
Perfil simple
Generadores eólicos pequeños
4-6
Perfil alabeado
3-5
Ala de tela
Generadores eólicos grandes
5-15
Perfil alabeado

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

RELACIONES PRACTICAS ENTRE C x y C y.- En la Fig IV.1 se presenta la polar del perfil FX60126 y a la misma escala la representación de Cy enfunción del ángulo de ataque α; de ellas se
obtiene que la 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 de ataque α en el que la relación
Cy
Cx

sea máxima, es decir, el coeficiente ascensionaltiene que ser máximo (pero no necesariamente

el máximo absoluto), al tiempo que el coeficiente de arrastre tiene que ser mínimo.

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

También se observa que el mínimo arrastre se produce para Cy= 0,2, que es un valor bajo compaCy
rado con el máximo posible C y = 1,6. Para encontrar el ángulo de ataque para el que larelación
Cx
se hace máxima, se traza una línea desde el origen de coordenadas tangente a la polar; el punto de
Cy
tangencia P se corresponde con el máximo valor de
del perfil de la pala, proporcionando en esCx
te caso un valor de Cy= 1,08 y un valor de Cx= 0,0108, obteniéndose:
Cy
Cx

=

1,08
= 100
0,0108

para un ángulo de ataque α = 5, correspondiente al valor máximo de

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Cy
Cx

. Colocando elborde del per-

fil con este ángulo, para una determinada velocidad del viento, le permitirá volar en condiciones
óptimas de funcionamiento.

Fig IV.2.- Coeficientes de arrastre y de sustentación en función de α

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( )
RR
R

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 palas finas.
Los valores del FA mayores...