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I- LAS FUENTES ELICAS

Antecedentes histricos 1Circulacin general 4Tipos de vientos 7Velocidad del viento 10 Ley exponencial de Hellmann 12Energa til del viento 14 Curvas de potencia 14

Representacin estadstica del viento 15 Distribucin de Rayleigh 16 Distribucin de Weibull 17

II- FUNDAMENTOS AERODINMICOS DE LAS MAQUINAS ELICAS

Fuerzas sobre un perfil 21 Polar de un perfil 23 Fuerzas de arrastre y ascensional en perfiles fijos 23Accin del viento sobre el perfil, potencia y rendimiento 24 Nomenclatura de perfiles 24

Fuerzas de arrastre y ascensional en perfiles mviles 26 Fuerzas de par y axial 26 Par motor 28 Rendimiento aerodinmico de las hlices 28 Potencia y par motor mximos 29Modelo terico de Betz 30Rotor multipala 33 Fuerza axial de una hlice multipala 33Clculo de la fuerza de par y del par motor 33Teora turbillonaria de hlices elicas 36Optimizacin de una central elica 38

III- MAQUINAS ELICAS: CARGAS, ORIENTACIN Y REGULACIN

Clasificacin 41 Mquinas elicas de eje horizontal 42 Mquinas elicas de eje vertical 43Aerogeneradores de eje horizontal 43Cargas que actan sobre el rotor 46 Vibraciones 47Materiales de construccin 48

Dimensionado de las palas 49Sistemas clsicos de regulacin de la velocidad de giro 56Mecanismos de orientacin 49Tendencias actuales en el diseo del aerogenerador 56

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Torres flexibles y torres rgidas 57 Paso variable y paso fijo 57 Velocidad variable y velocidad fija 58 Deslizamiento variable 59

Velocidad variable con generador de induccin doblemente alimentado 59Velocidad variable con generador sncrono multipolo 60

IV- PARMETROS DE DISEO

Parmetros prcticos utilizados en el diseo de mquinas elicas 61 Relaciones prcticas entre Cx y Cy 61 Factor de actividad 62 Rendimiento aerodinmico 63 Coeficiente de par 63Dimensionado de un rotor elico 64 rea frontal barrida por la pala 64 Tamao de las palas; coeficiente de solidez 66Resistencia aerodinmica del rotor 67 Resistencia aerodinmica de la pala 68 Momento flector de la pala 69 Momento de torsin del eje de giro 69Diseo y clculo simplificado de aerogeneradores elicos rpidos de eje horizontal 69 Dimetro del rotor 69 Acoplamiento rotor elico-generador elctrico 70

Solidez y nmero de palas 71 Perfil de la pala 71 Clculo del coeficiente ascensional mximo 71 Longitud de la cuerda, y clculo de la relacin (R/L) de la pala 72 Correccin del ngulo de incidencia 73 Clculo del ngulo de calaje 73Diseo y clculo simplificado de aerogeneradores elicos lentos de eje horizontal.- Molinos multipala 74Descripcin y posibilidades de los aerogeneradores de eje vertical 76 Anemmetro 76 Aerogenerador Savonius 77 Aerogenerador Darrieux 80

Otros tipos de mquinas elicas 83 Sistemas difusores, Alas en delta, Generador Andreu-Enfield 84 Sistemas tipo tornado 84 Chimenea elico-solar 85 Rotor Savonius con difusor 86

V.- PROTOTIPOS HISTRICOS DE AEROGENERADORES AMERICANOS Y EUROPEOS

El programa americano 89 Aerogenerador Smith-Putnam de 1,25 MW 91

Aerogenerador elico de 6,5 MW de Percy Thomas 92 Aerogenerador experimental MOD 0 de 100 kW 93 Aerogenerador MOD 1 y MOD 2 94 Aerogeneradores experimentales de 4, 6,2 y 7,5 MW 96

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El programa europeoFinlandia, Rusia 97Hungra 97Dinamarca 99

Aerogenerador de Tvind 101 Aerogeneradores NIBE 102 Aerogenerador Volund 104 Aerogenerador Kurian 105 Aerogenerador Holger Danske y otros 106 Aerogenerador Dansk Vindkrat 106Alemania 107 Aerogeneradores Growian de 265 kW y 3 MW 109Francia 110 Aerogenerador Andreau Enfield 111 Aerogenerador Best Romani de Noi-le-Rgent de 800 kW 112 Aerogeneradores Neyrpc de 132 kW y de 800 kW de St. Rmy des Landes (Manche) 113 Aerogeneradores Aerowatt 114 Aerogeneradores Enag y Aeroturbine 115Holanda 115Inglaterra 116 Aerogenerador de Smith (Isla de Man) 117 Aerogenerador de 3,7 MW en las islas Orkney 118Italia y Suecia 119Espaa (Reseas histricas) 120 Parque elico de La Muela (Zaragoza) 121

Parque elico de Granadilla (Tenerife) 122 Parque elico de Estaca de Bares (La Corua) 122 Parque elico del Cabo Creus (Gerona) 122 Parque elico de Monte Ahumada (Cdiz).- Resea histrica 122 Parque Elico Cabo Villano. Aerogenerador AE20. 123Proyectos utpicos, Heronemus, Edgar Nazare, Aurora, Heidmann, Valioukine, Obert, Herter 124

VI.- TIPOS DE AEROGENERADORES

Opciones de diseo en generadores y conexin a red 129Opciones de velocidades del generador: constante, prcticamente constante y variable. 129

Sistema de refrigeracin 129Sistemas de control. Velocidad de la aeroturbina: 130- Funcionamiento por variacin del ngulo de paso ("Pitch control") 130- Control por prdida aerodinmica (Stall control) 131- Control activo por prdida aerodinmica (Active stall control) 131Control de la potencia 132Aerogeneradores de velocidad constante. Comportamiento respecto a la red 133Aerogeneradores de velocidad variable: 135- Con control pitch, equipados con generador asncrono de rotor devanado y convertidor electrnico entre el rotor y la red. Comportamiento respecto a la red 135

- Con control de paso de pala, equipados con generador sncrono, acoplados directamente al eje de la turbi a travs de una caja multiplicadora. Comportamiento respecto a la red 136Conexin rotor-alternador 139Sistemas de conexin a la red: 140

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- Conexin indirecta de aerogeneradores a la red 140- Generacin de corriente alterna (AC) a frecuencia variable 140- Conversin a corriente continua 141- Conversin a corriente alterna de frecuencia fija 141

- Filtrado de la corriente alterna 141- Ventajas de la conexin indirecta a red; velocidad variable 141- Desventajas de la conexin indirecta a red 141Comportamiento ante los huecos de tensin: 142Generador jaula de ardilla 142Generador asncrono doblemente alimentado 142Generador sncrono de velocidad variable 144Controlador electrnico de la turbina elica, Comunicacin con el exterior 144Comunicaciones internas, Mecanismos de autoproteccin, Estrategias de control 144Control de la calidad de la potencia en aerogeneradores, Control de la potencia 145Anexos: 146Generadores sncronos 146Aeroturbinas con generadores sncronos 146Sistema de acoplamiento directo aeroturbina-generador sncrono, Cambio de la velocidad de rotaci 147Generadores asncronos 148El rotor de jaula de ardilla, como motor y como generador 149Deslizamiento del generador. Cambio del nmero de polos del generador 149Generador de nmero de polos variable, dos velocidades 150Generadores de deslizamiento variable 150Nomenclatura y esquemas elctricos y electrnicos 151Regulador de voltaje AC, PWM 154

VII.- PARQUES ELICOS

Concepto de parque elico; perspectivas 157Condiciones de venta a la red 160Impacto ambiental de los aerogeneradores elicos: 162Efectos meteorolgicos sobre el microclima, fauna y flora 162Ruido, Interferencias con ondas de televisin y radiocomunicaciones 163Consumo de energa, Seguridad y utilizacin del terreno, Proteccin contra el rayo 164Formas de conexin de parques elicos a la red elctrica: 164- Aerogeneradores con mquina de induccin doblemente alimentada y red de MT 164

- Aerogeneradores con mquina de induccin y compensacin de reactiva centralizado 164- Aerogeneradores con control de velocidad individual a travs de una red interna de continua 166- Aerogeneradores sin control de velocidad individual con una red interna de continua 166Efectos de la conexin de un parque elico a la red elctrica 166Variacin de la tensin en la conexin de los aerogeneradores 167Parques off-shore 170Aerogeneradores flotantes 171

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