tarea eolica

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 unaconstante de ajuste de las diversas 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 Cy.- En la Fig IV.1 se presenta la polar del 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
IV.-61

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 funcionamientode la pala se produce para un ángulo de ataque 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 FX60-126También se observa que el mínimo arrastre se produce 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 estecaso 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
Generadoreseólicos grandes

TSR de diseño
1
1
1
3-4
4-6
3-5
5-15

Tipo 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.- Coeficientes de 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...