IMPSA

Seminario “Tecnologías y Diseño de Aerogeneradores”

Ing. Nicolás Alday [email protected]

Diseño Estructural IMPSA Wind - Mendoza

Conceptos de Diseño – Aerogeneradores Diseño Estructural de Palas

Energía Eólica

Unidad de Negocio

IMPSA WIND

• IMPSA es una empresa global dedicada a producir soluciones integrales para generación de energía eléctrica a partir de recursos renovables.

• IMPSA ha cumplido cien años.

• Desde su creación en 1907, experimentó un crecimiento permanente hasta llegar a lo que es en la actualidad: una empresa comprometida con sus Clientes, que crea soluciones integrales de alto valor, responsable socialmente con las comunidades en las que trabaja, con profunda conciencia medioambiental y vocación de largo plazo en la investigación y desarrollo de tecnologías sustentables.

• En la actualidad la empresa cuenta con un Backlog de proyectos de generación de energía eléctrica a partir de recursos renovables que supera los 6.000 MW de capacidad instalada y 1.600 MM de USD.

IMPSA WIND

IMPSA WIND

IMPSA Wind es una unidad de negocios que diseña, produce y comercializa generadores eólicos de gran potencia, y desarrolla granjas eólicas en condiciones EPC.Es la única compañía en Latinoamérica que tiene su propia tecnología para este tipo de equipos. IMPSA Wind nació como el resultado de la sinergia entre las diferentes

unidades de negocios de la compañía.

Cuenta con su diseño innovador propio (UNIPOWER)® para generadores eólicos de 1MW, 1.5 MW y 2.1 MW. Actualmente está expandiendo su concepto a generadores de 3 MW.

Unidad de Negocios Tecnología

IMPSA Hydro Mecánica de fluidos y generadores sincrónicos

IMPSA Port Systems Estructuras altas y conversión de frecuencia

ICSA automatización

IMPSA participa en la totalidad de la CADENA DE VALOR del negocio con tecnología propia.

I+D Fabricación ConstrucciónGeneración de

Energía

IMPSA WIND

IMPSA WIND

– Estudio de viabilidad y ejecución de proyectos de granjas eólicas.

– Diseño, fabricación, instalación y puesta en marcha de generadores eólicos.

– Soluciones llave en mano.

– Ejecución de contratos EPC para proyectos de energía eólica.

– Servicios de post-venta.

– Operación & Mantenimiento (O&M).

Productos y Servicios

UNIPOWER®, diseño patentado de IMPSA, minimiza las desventajas de las configuraciones tradicionales de los generadores de transmisión directa (tamaño y peso), pero mantiene su ventaja principal (sin caja multiplicadora).

UNIPOWER® fusiona en un solo componente las funciones tradicionales del generador eléctrico y el cubo rotor minimizando las partes activas, reduciendo las pérdidas y tiempos muertos por mantenimiento.

UNIPOWER® utiliza imanes permanentes y control de potencia por paso de palas, optimizando la captura de energía a distintas velocidades de viento.

IMPSA WIND

IMPSA Wind utiliza tecnología de última generación para el desarrollo completo de la ingeniería.

• El diseño inicial del equipo comienza con las decisiones sobre los principales parámetros de operación (potencia y características de viento – turbulencia e intensidad).

• A partir de ese punto es necesario diseñar los perfiles de palas y determinar las cargas máximas, los parámetros del generador, las principales características mecánicas y la estrategia de control.

Proyectos en ejecución

Praia de Parajurú28.8 MW

Agua Doce125.8MW

Praia do Morgado28.8 MW

Volta do Río42 MW

BomJardín daSerra90 MW

CEARA

SANTACATARINA

Proyecto Ceara

Desarrollo de granja eólica bajo el marco del programa PROINFA del Gobierno de Brasil.Factor de carga: 47%El contracto es bajo el esquema de “Llave en mano”, donde IMPSA debe proveer:

• Equipamiento• Montaje• Puesta en marcha• Operación y mantenimiento

Capacidad total ha instalar: 100 MWInversión total aprox. US$ 280 MM

Proyecto Santa Catarina

Desarrollo de granja eólica bajo el marco del programa PROINFA del Gobierno de Brasil.Factor de carga: 37.7%El contracto es bajo el esquema de “Llave en mano”, donde IMPSA debe proveer:

• Equipamiento• Montaje• Puesta en marcha• Operación y mantenimiento

Capacidad total ha instalar: 216 MWInversión total aprox. US$ 715 MM

IMPSA Argentina – MendozaPlanta I

Dedicada a la producción seriada de generadores eólicos.

• Capacidad anual de producción:

70 sets de palas70 generadores

• Superficie de producción: 21,300 m2

• Tiene una superficie total de 52 Ha en donde todos los sectores de la compañía están concentrados (I+D, Ingeniería, Comercial, Operación, Recursos Humanos, Administración y Finanzas). Dedicado a todos los productos de IMPSA.

• Operaciones dispone de un Centro de producción formado por las siguientes naves:

– Nave I – Mecanizado y Estructura;– Nave III – Estructuras;– Nave de Generadores;– Nave IV – Estructuras;– Nave V – Amolado;– Nave de Ajuste;– Nave Trazado y Corte;– Nave de granallado y pintura.

• La nave más grande es la N°1 (225 x 33 x 35) m.

IMPSA Argentina – MendozaPlanta II

Dedicada a la producción seriada de Generadores Eólicos.

Nuestra planta en Suape ya tiene ordenes para más de un año de producción.

IMPSA Brasil – Suape

• Capacidad de producción anual: 200 unidades

• Superficie de producción: 13,000 m2

• Superficie de administración: 4,000 m2

• El principal objetivo de esta planta es la producción de:– Grúas de puerto, – Equipos hidromecánicos,– Componentes estructurales para

unidades de generación hidráulica,– Generadores eólicos.

• Superficie de producción: 20.910 m2.• Capacidad anual de producción: 50

generadores eólicos.

IMPSA Malasia – Lumut

INTRODUCCION A LA TECNOLOGIA EOLICA

ESTUDIOS DE SITIOPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOCONFIGURACIONESAERODINAMICA DE PALASESTRUCTURA DE PALAS ENSAYOS MONTAJE

Estudio de sitio

• La campaña de medición se realiza durante al menos un año en el lugar que se tiene que evaluar, gracias a una torre de medición dotada de anemómetros, veletas, sensores de presión y de temperatura. Esta campaña permite obtener datos correspondientes, de manera continua, cada diez minutos.Luego se calcula el potencial eólico del lugar gracias a un software de simulación WASP, a partir de los datos colectados en la campaña de medición, y de los datos provenientes de la estación meteorológica más cercana. Después del proceso estadístico del conjunto de estos datos, se establece el potencial eólico (velocidades medias, perfil vertical de velocidad, rosa de los vientos...) y se valora la producción de cada molino de viento del parque eólico.

Campaña de Medición

Una campaña de medición implica:• 1 año de medición como mínimo.• Selección de todas las magnitudes físicas a medir.• Selección del equipamiento: Tipo y características.• Determinar el número y ubicación de las torres.• Establecer alturas de medición.• Establecer la frecuencia de muestreo y el intervalo de registro.• Establecer como será almacenada la información.• Diseñar todo de acuerdo a los estándares en la materia.• Diseño del sistema de alimentación.• Diseño de fundación y configuración de riostras para la erección.• Montaje de la torre e instrumentos. Cableado. Puesta en marcha.• Revisión periódica del equipamiento.• Establecer procedimientos para el procesamiento de los datos

recolectados.

LA ROSA DE LOS VIENTOS: La rosa de los vientos nos suministra información estadística sobre la disponibilidad de energía eólica y la frecuencia en el tiempo. Son dados los porcentajes de frecuencia del tiempo de ocurrencia del viento que llega en cada sector, el porcentaje de energía eólica disponible en cada sector, mas allá del nivel de turbulencia. La dirección de los vientos es importante para el cálculo de la energía generada por una determinada planta eólica y también para la optimización a la hora de escoger los lugares en que quedarán alineados los aerogeneradores.

Estudio de Sitio

Anemómetro: El anemómetro más utilizado es el anemómetro de cazoleta. El anemómetro gira a una velocidad proporcional a la velocidad del viento originando una señal eléctrica proporcional a la velocidad de giro.Veleta: La veleta determina la dirección del viento. Ella está formada por un elemento móvil que puede girar libremente para orientarse en la dirección del viento, y un transductor que permite traducir esa posición a una señal eléctrica.

0.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%

14.0%

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

Wind Speed [m/s]

Prob

abili

ty D

ensi

ty F

unct

ion

MeasurementsWeibull fitting. K=2.5. C=9.02

Con las medidas de velocidad se determina cuál es la distribución de velocidades de viento en un lugar, es decir, el número de horas al año que vamos a tener una determinada velocidad de viento. Se utiliza la distribución de Weibull para caracterizar la mayoría de los sitios.

Ley exponencial de Hellmann: La velocidad del viento varía con la altura, siguiendo aproximadamente una ecuación de tipo estadístico, conocida como ley exponencial de Hellmann.

Distribución de Probabilidad

Valores del exponente de Hellmann en función de la rugosidad del terrenoLugares llanos con hielo o hierba a=0.08 – 0.12Lugares llanos (mar, costa) a=0.14Terrenos poco accidentados a=0.13 – 0.16Zonas rústicas a=0.2Terrenos accidentados o bosques a=0.2 – 0.26Terrenos muy accidentados y ciudades a=0.25 – 0.4

Clase de sitio

• Determinación de la clase del sitio:• Que aerogenerador es acorde a las condiciones en el sitio?

– IEC 61400-1 Clase I, II, III, S– Parámetros ha calcular a altura de Hub:

• Valores extremos (por ejemplo, a través de una distribución de Gumbel).• Distribución de probabilidad de intensidad de viento (Weibull).• Turbulencia.• Otros (corte, rango de temperatura, salinidad, etc).

Importancia:

Garantizar la integridad estructural del aerogenerador durante toda la vida del parque y su operación segura bajo condiciones normales y extremas.

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 5 10 15 20 25

Wind speed [m/s]

Pow

er [k

W]

0.0%

2.0%

4.0%

6.0%

8.0%

10.0%

12.0%

Rho=1.225 Kg/m3 Rho=0.997 Kg/m3 Weibull

dvv

vWvPTEoutcut

∫−

=0

)()(

Power curve corrected by air density

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 5 10 15 20 25

Wind speed [m/s]

Pow

er [k

W]

Rho=1.225 Kg/m3Rho=0.997 Kg/m3

Vcut-in

Vnom

Vcut-out

W(V) Wi

P(V) Pi

E ∑ Pi Wi T

TPnAEPCF =

Energía capturada

• Parámetros de Weibull.

• Trazado de líneas de transmisión.

En general, contienen información como:

• Velocidad media a distintas alturas.

• Densidad de potencia.

• Rosas de los vientos.

• Topografía.

• Temperatura.

• Densidad de aire.

Mapas eólicos

Algunas fuentes y rangos de errores en la medición:• Calibración de anemómetros (1.0%;5%)• Variaciones o cambios en la calibración (0.2%;3.0%)• Anemómetro fuera de la vertical (0.2%;1.5%)• Overspeeding (0.2%;1.0%)• Distorsión del flujo generado por la torre (0.5%;2.0%)• Distorsión del flujo generado por los soportes (0.5%;2.0%)• Distorsión del flujo generado por otras causas (0.1%;2.0%)• Incertezas en la cuantificación y almacenamiento de la información (0.2%;1.0%)Otras fuentes de errores que deben ser cuantificadas:• Modelo de Shear• Extrapolación espacial• Correlaciones a largo plazo• Incertezas en la curva de mediciónMás perdidas deben ser consideradas:Histéresis.Degradación de las palas.Pérdidas eléctricas en la red interna, subestaciones y líneas de transmisión.Disponibilidad de los aerogeneradores y de la red.

*Valores tomados de la recomendación de la IEA

Identificación y cuantificación de incertezas

Características

Empuje Aerodinámico Momento de rotación

Transformación del momento de rotación

TransformaciónMecánica / Eléctrica

Energía Cinética del aire

Viento Energía residual del aire

Rotor:

Dispositivo de cambio de pasoRodamientos del rotorSeguimiento de la dirección del vientoFreno (mec./aerod.)

Caja MultiplicadoraControl del momento de rotaciónControl de temperatura

Generador:

Control de potenciaControl de temperatura

Consumidor

Control:

Control GeneralSistema de seguridad

Energía del Viento

MÁXIMA POTENCIA EXTRAIBLE

Un aerogenerador obtiene su potencia de entrada convirtiendo la fuerza del viento en un par (fuerza de giro) actuando sobre las palas del rotor.

La cantidad de energía transferida al rotor por el viento depende de:

densidad del aireárea de barrido del rotorvelocidad del viento.

La animación muestra cómo una porción cilíndrica de aire de 1 metro de espesor pasa a través del rotor de un aerogenerador típico de 1.000 kW.Con un rotor de 54 metros de diámetro cada cilindro pesa aproximadamente 2,8 toneladas.

P = ½ · ρ · v3 · A · η

Energía del Viento (cont.)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

Relación de Velocidades (V2/V1)

Rel

ació

n de

Pot

enci

as (P

/P0)

La ley de Betz dice que sólo puede convertirse menos de 16/27 (el 59 %) de la energía cinética en energía mecánica usando un aerogenerador. Fue formulada por primera vez por el físico alemán Albert Betz en 1919. Su libro "Wind-Energie", publicado en 1926, proporciona buena parte del conocimiento que en ese momento se tenía sobre energía eólica y aerogeneradores

Cuanto mayor sea la energía cinética que un aerogenerador extraiga del viento, mayor será la ralentización que sufrirá el viento que deja el aerogenerador

La ley de Betz CizallamientoDepende de las características del terreno e influye directamente en la

turbulencia del viento y en la altura de la torre.

P = ½ · ρ · v3 · A · η

Pot. del viento, Betz y turbina comercial

Tipos de EmplazamientosOn Shore

Tipos de Emplazamientos

Off Shore

Tipos de Aerogeneradores

Turbinas de eje Horizontal Turbinas de eje Vertical

Diferencias - Número de palas

ROTOR

CAJA MULTIPLICADORA

EJE LENTO

EJE RÁPIDO

GENERADOR ASÍNCRONO

GÓNDOLA

TORRE

Diseños Actuales

Aerogeneradores Asíncronos

Diseños Actuales

Aerogeneradores Síncronos

ROTOR TURBINA

POLOS BOBINADOS

ESTATOR EXTERNO

GÓNDOLA

ANILLOS DESLIZANTES

TORRE

EJE

ESTATOR INTERNO POLOS IP

UNIPOWER ®

CUBO ROTOR

Generador Síncrono - UNIPOWER ®

Evolución de tamaños

P = ½ · ρ · v3 · A · η

• Máxima eficiencia y confiabilidad

• Mínimo mantenimiento

• Diseño escalable a potencias mayores (fabricación seriada)

Objetivos mundiales

• Independencia tecnológica

• Maximización de componentes nacionales y desarrollo de proveedores locales

• Precio fuertemente competitivo

Objetivos adicionales (Argentina)

Flujo sobre una sección alarCapa limite laminar Capa limite turbulenta

Flujo desprendido

Transición laminar turbulento



Desprendimiento

Recirculación


Fuerzas sobre un perfil

Fuerza de sustentación

Fuerza de resistencia

Cuerda perfil

Ancho perfil

Curvas de una sección a diferentes Re

Limitación de potencia

Curvas de potencia

Distribución y torsión de perfiles

Alto Cl/Cd

No sensible a suciedad

Bajo ruido

Compatible geométricamente

No sensible a suciedad

Buenas características aerodinámicas

Buenas características estructurales

Compatible geométricamente

Coeficiente de potencia (Cp.) vs. rpm.

Potencia y torque vs. rpm.

Cp vs. Lambda para varios pitch

Curvas Típicas

P = ½ · ρ · v3 · A · η

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24viento (mps)

Cp

-

Ct

CtCp

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

viento (mps)

RPM

- PI

TCH

(°)

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

Pote

ncia

(Kw

)

RPMPitchPot

Viento sobre el rotor

Flujo irregular sobre el rotor debido a:

Capa limite a partir del suelo (perfil vertical)

Oscilación en la velocidad del viento (ráfagas)

Cambio en la dirección del viento (flujo oblicuo)

Influencia del viento por el mismo aerogenerador (góndola y torre)

Perfil verticalEje de la máquina

Flujo oblicuo

Dirección media

Velocidad mediaVariación en la velocidad del viento (ráfaga, turbulencia)

Sombra de

la torre

Rotores típicos

Turbinas de eje horizontal (HAWT)Monopala:• Bajo costo.• Alto impacto visual.• Alto nivel de ruido.• Baja complejidad mecánica .• Baja eficiencia.

www.windpower.org

Bipala:• Costo medio.• Impacto visual medio.• Bajo nivel de ruido.• Alta complejidad mecánica.• Eficiencia media.Tripala:• Alto costo.• Bajo impacto visual.• Nivel de ruido medio.• Complejidad mecánica media.• Alta eficiencia.

Configuración baseSoluciones típicas

www.owenscorning.com

“Blade manufacturing improvements -development of the ERS100 blade” SAND2001-

1381

Pieles: diseñadas para dar forma aerodinámica.

Vigas de corte: diseñadas paramantener la forma aerodinámica.

Telas centrales: diseñadas pararesistir la flexión.

Configuración base

Uniones al rodamiento

“Comportamiento mecánico de las juntas tipo T-bolt en materiales compuestos gruesos”,

doctoral thesis, D. Víctor Martinez Moll

Diseño

Prediseño

Simulaciónaeroelástica

Modelado 3D

MaterialesCargas

FEA

Planos y procedimientos

Ensayos

Fabricación

Certificacióndel diseño

Proceso de diseño

Diseño

Guías y estándares de diseño

Existen muchas fuentes de informaciónque asisten en el diseño de las turbinas.•Guías. •Estándares.•Publicaciones científicas.

Necesidad de certificar diseño paraobtener márgenes de seguridad. Se aprovecha el know-how de la indústria.

IEC es un comité internacional.IEC61400 es específico sobre diseño de turbinas eólicas.

Diseño

Filosofía de factores de seguridad

IEC 61400-1:

Diseño

Datos de entrada

1. Geometría:

• Datos de perfiles.

• Distribuciones de cuerda, espesor y alabeo.

2. Materiales:

•Propiedades elásticas.

•Límites admisibles.

•Espesor de tela curada(CPT).

3. Cargas:

•Cargas estáticas de diseño.

•Cargas dinámicas de diseño.

•Datos experimentales.

•Teoría clásica de placaslaminadas.

• Modelo Halpin-Tsai.

•Casos de carga de diseño.

•Clase del viento

•Potencia de salida.

•Blade Element Momentum Theory (BEM).

•Diseño de perfiles.

•Optimización de fabricación.

Datos Conceptos

Diseño

Blade Element – Momentum (BEM)

Disco actuador:• Flujo axial + rotación.• Puede analizar eficiencia del rotor

mediante factores de inducción.

Elementos de pala:• Cada pala se divide por elementos

independientes entre sí.• Se evalúa el flujo de aire local.• Permite calcular el arrastre y torque de

cada pala.• Se puede encontrar la geometría

óptima de la pala.

Diseño

Estudios por CFDPerfiles gruesos:El creciente aumento del tamaño de las palasy la necesidad de mantener los costos aniveles competitivos, obliga a tener un balanceentre conceptos aerodinámicos yestructurales. Es necesario emplear perfiles gruesos en zonas cercanas a la raíz donde los métodos convencionales de cálculo ya no son válidos y se emplea CFD para superar esta barrera.

Puntera:El método BEM asume que cada perfil es independiente y para las zonas de raíz y punta agrega coeficientes de ajusta. Se emplea CFD para verificar estos coeficientes y optimizar el diseño de la puntera.

Diseño

Materiales

RefuerzosLos refuerzos permiten ajustar las

propiedades hacia donde son necesarias.Esta ventaja produce estructuras más

livianas que reducen las cargas inerciales sobre la turbina.

www.marinecomposites.com

Diseño

Materiales

Matriz• Mantiene los cabos de refuerzo

unidos (resistencia transversal),• Protege los refuerzos de la

exposición ambiental.• Distribuye las cargas entre los cabos.• Resiste las cargas dinámicas.

www.marinecomposites.com

Diseño

Materiales

Madera Balsa

www.marinecomposites.comDIAB group web page

Espuma

Diseño

Ensayo de MaterialesLos materiales compuestos no comparten los milenios de desarrollo del acero. Por lo tanto, se requieren campañas extensas de ensayos para confirmar las propiedades mecánicas.

Diseño

Posicionado de telas

Corte a medida:

•Diseño simple.

•Necesidad de corte de plantillas.

•Requerimiento de mano de obraexcesivo.

Cintas:

•Cálculo complejo.

•No necesita plantillas. Rollos de ancho constante.

•Requerimiento de mano de obrareducido.

Diseño

Naturaleza de las cargas

“Wind Energy Handbook” – Wiley & sons

•Inercial: se consideran la gravedad terrestre, vibraciónde componentes y sismos.

•Aerodinámica: se debe fundamentalmente al viento, el cual se analiza estadísticamente dada su naturalezaaleatoria.

•Actuadores: se contemplan los efectos del sistema de control y de seguridad.

Diseño

Casos de carga

IEC61400-1 Wind Turbines Part 1: Design requirements

La vida en servicio de una turbina se simula mediante un grupo de situaciones de operación esperables.

Los casos de carga son lascombinaciones más desfavorables de todas las condiciones de diseño.

El estándar IEC61400-1 da una lista de los casos de carga mínimos necesariosque se deben considerar en el diseño.

Análisis por elementos finitos

CAD/CAE

Es fundamental integrar las diferentes etapas de diseño para minimizar errores y reducir costos.

Simulación numérica + Modelado 3D+

Planos de fabricación


El método de elementos finitos

Necesidades:•Evaluar concentraciones de tensiones.•Evaluar inestabilidades locales.•Reducir márgenes de seguridad asociados a lo desconocido.

Modelogeométrico

Reemplazo de la estructura

medianteelementosconocidos(Mallado)

Solución local para cadaelemento

Soluciónglobal

Materiales y espesores

(Propiedades)Cargas

“La base del método consiste en resolver un problema complejo mediante la integración de un grupo de soluciones elementales conocidas”


Aerodinámica (CFD)

Estructuras (FEA)

Las herramientas empleadas han sido validadas por la industria por más de 30 años.Es importante conocer las herramientas a fondo para aprovecharlas al máximo.

Herramientas de cálculo


Software

MSC PATRAN – NASTRAN •Permite mallar en forma precisa.•Permite modelar laminados en forma rápida.•Visualiza resultados en cada tela.

ANSYS •Conectividad directa con el CAD.•Simplifica el manejo de conjuntos.•Simplifica el análisis de contactos.


Propiedades

•Se programó una herramientainterna para definir el laminado en cada elemento.

•Una definición correcta de laspropiedades caracteriza el comportamiento real de la pala.

Resistencia estática

Resistencia última

•Se usa un modelo de predicción de falla que está basado en fenómenos en vez de coeficientes de ajusteempíricos.

•Se obtienen índices de falla para la fibra y la matriz por separado.

•Los índices generados permiten al diseñador optimizar el entelado.

Dados los coeficientes de seguridad impuestos por los estándares, las prediciones de falla en realidad son límites de certificación.

La falla real se alcanza bajo cargas muy superiores a las de diseño.


Estabilidad (pandeo)

•Se verifica tanto la falla global comolocal (importante para estructurassandwich). •Los límites admisibles se especificanen los estándares de diseño.


Pretensado

El pretensado reduce las cargas queabsorben los bulones de las palas.

“Comportamiento mecánico de las juntas tipo T-bolt en materiales compuestos gruesos”, Doctoral Thesis, D. Víctor Martinez Moll

Análisis Modal

Auto valores

•En este análisis se determinan lasfrecuencias y modos de vibrar (forma).

•Con estos resultados se comparan el modelo aeroelástico y el producido porelementos finitos, asegurando la precisión en la predicción de cargas.

•También se obtienen los modos de alabeo que son fundamentales paraanalizar la estabilidad aeroelástica.

Resistencia dinámica

Diagrama de Campbell

•Dado que la turbina opera bajoun rango de velocidades, los desbalanceos del rotor puedenforzar los modos propios de la estructura y producir resonancia. •El diagrama de campbell muestralas zonas que deben evitarsemediante un control adecuado.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Rotational speed (rpm)

Eige

nval

ue (H

z)

1X2X3Xf1f2f1-12f1+12f2-12f2+12

•Las frecuencias de vibraciónde las palas aumentan con la velocidad de rotación.

Durabilidad

Resistencia de materiales

•Los plásticos reforzados con vidrio resisten más los esfuerzos de fatiga que el acero convencional dado que pueden atrapar fisuras entre las fibras.

Durabilidad

Análisis de fatiga

•El viento es aleatorio por naturaleza. Se requiere una representaciónsimplificada que permita comparar los esfuerzos generados con datos de probetas estandarizadas.

•El espectro completo de cargas se procesa mediante la técnica de conteoRainflow. Este proceso produce señalessenoidales de diferentes valores mediosy alternados.

•Se genera un campo de deformaciones unitario paratransformar las cargas en deformaciones.•Se compara el esfuerzo contra la resistencia y se determina el daño porfatiga.

Fabricación y ensayos

Modelos


Moldes

Fabricación de Moldes

• Verificación estructural


Infusión de palas


Ensayo estático

Banco de ensayo


Ensayo dinámico

¡ Muchas Gracias por vuestra atención !

Energía Eólica

IMPSA

Technology

Transcript of IMPSA