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I.- RESUMEN

La energía eólica, así como otras energías renovables, ha experimentado en la última década un gran auge en España, algo que va extendiéndose al resto de países de la Unión Europea cada vez más concienciados de la importancia de las energías renovables como una fuente alternativa de energía. No sólo se han sumado al reto los países de la Unión Europea, sino todos aquellos acogidos al Protocolo de Kyoto, que a fin de reducir emisiones están potenciando la energía eólica como la fuente de energía renovable hoy día más viable para la generación eléctrica. España es en la actualidad el tercer productor de energía eólica en el mundo, tan sólo por detrás de Alemania y Estados Unidos.

II.- INTRODUCCIÓN

1.- INTRODUCCIÓN

En la última década, tanto en España como en el resto del mundo, temas como la conservación de los recursos naturales y la protección del medio ambiente, han alcanzado gran relevancia. Una de las áreas de grandes problemas medioambientales es la generación de energía y son muchos los esfuerzos que hay que promover a fin de articular un porvenir más esperanzador para las generaciones futuras, y en este sentido, uno de los logros más significativos es, sin duda, el desarrollo de nuevas actitudes respecto del uso racional de energía y políticas como fomentan al máximo el uso de energías renovables, también llamadas energías verdes o limpias, tales como la eólica, solar, hidráulica y biomasa, que reducen las emisiones de gases que producen el calentamiento del planeta.

Una de estas políticas es el Protocolo de KYOTO, el cual tiene como objetivo reducir sustancialmente las emisiones de dióxido de carbono (CO2), y son muchos los países, entre ellos España, que tienen programas con objetivos concretos de incremento del uso de estas energías renovables.

En este contexto, en los últimos tiempos se ha producido un fuerte impulso en el desarrollo y utilización de distintas tecnologías de generación, en particular aquellas relacionadas con fuentes renovables.

La Unión Europea es el espacio político que se ha situado en cabeza del desarrollo de la energía eólica, inicialmente movida por intereses ambientales y en la actualidad por la realidad tecnológica y comercial. En todos los países miembros se aplican condiciones comerciales específicas para la electricidad generada a partir de energía eólica; en general, se asumen tarifas especiales de conexión a la red de transporte o distribución.

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2.- SITUACIÓN MUNDIAL

Al finalizar 2004 la potencia eólica instalada en el conjunto del planeta se situaba aproximadamente en 47.200 MW. Esto suponía un nuevo récord de crecimiento anual, con 7.700 MW nuevos instalados durante el año 2004. Pero, sobre todo, confirmaba un cambio significativo en el desarrollo de esta industria: la globalización de la energía eólica. La industria eólica internacional está adoptando una visión muy positiva del desarrollo del mercado eólico mundial de cara a los próximos años. Para el año 2012, se espera que la potencia instalada a nivel global alcance los 208.000 MW, frente a los 120.791 MW registrados a finales del 2008. Ver figura 1.9 (WWEA, 2008).

Figura 1.9. Evolución acumulada de la potencia eólica mundial. 1997-2010

Si bien la Unión Europea (UE) representa el 55 % de toda la potencia instalada en el mundo, lo cierto es que el aprovechamiento energético del viento ha dejado de ser cuestión de un único continente. Mientras que en 2003 fueron diez los países que construyeron parques eólicos por encima de los 100 MW, en 2004 esta lista aumentaba a 19, de los cuales 9 eran no europeos. Del mismo modo, el continente asiático poseía ya el 10% de la potencia eólica instalada.

En lo que respecta al ranking mundial, los cinco países del mundo con más potencia eólica acumulada a finales de 2004 volvían a ser: Alemania (16.630 MW), España (8.155 MW), EE. UU. (6.750 MW), Dinamarca (3.120 MW) e India (3.000 MW).

Debido a la globalización de la energía, este ranking ha cambiado a lo largo de los últimos cinco años, siendo en la actualidad (diciembre 2008) EE.UU. el país que lo

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lidera con 25.700 MW instalados, seguido de Alemania y España con 23.903 MW y 16.754 MW, respectivamente. Ver figura 1.10 (GWEC, 2009).

Figura 1.10. Top 10 Potencia eólica acumulada instalada. Diciembre 2008

2.1.- Europa

El continente europeo sigue siendo el más destacado en el desarrollo de la energía eólica, en especial tres países, Alemania, España y Dinamarca. No obstante, en los últimos años los aerogeneradores se han multiplicado en otras naciones del continente, destacando Italia, Holanda Reino Unido y Portugal. Los países del Este adheridos en 2004 a la UE aportan hoy en día muy pocos megavatios, aunque son mercados más prometedores.

Alemania: El fuerte apoyo de las autoridades federales y regionales alemanas ha sido el factor decisivo que ha convertido a este país en el número uno mundial de la industria eólica. El gran despegue se produjo con la aprobación en 1991 de una ley fundamental, que garantizaba a los productores de energías renovables la percepción de hasta el 90% del precio que las compañías eléctricas cobraban a los consumidores domésticos por cada kilovatio-hora que generasen. Además, esta legislación nacional ha estado acompañada por fuertes políticas regionales.

Dinamarca: La clave del éxito ha venido de la mano de la industria danesa de aerogeneradores, que domina el mercado mundial desde los años 80. Dinamarca es el país número uno en parques mar adentro, con más de 400 MW instalados. Sin embargo, últimamente el crecimiento del parque eólico danés prácticamente se ha paralizado.

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Reino Unido: Los atlas eólicos muestran que el Reino Unido cuenta con los mayores recursos eólicos del continente. Sin embargo, ha sido en el último lustro cuando ha empezado a explotarlo.

Portugal: Con la finalidad de reducir la dependencia de las clásicas fuentes de combustibles fósiles, se desarrollan en Portugal programas dirigidos al uso de nuevas formas de energía alternativa, así como su incorporación a las redes de producción y distribución de energía. (Álvarez, C., 2009).

En la figura 1.11 se puede ver la potencia eólica instalada en Europa por países en diciembre de 2008 (GWEC, 2009).

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23903167543736 3404 3241 31802862

2225

13051021 1002 995 985

472428 433

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Alemania

España

Italia

Francia

Reino Unido

Dinamarca

Portugal

Holanda

Suecia

Irlanda

Austria

Grecia

Polonia

Noruega

Turquia

TOTAL EUROPA 65.946 MW

Resto de Europa

Figura 1.11. Potencia eólica instalada en Europa. Diciembre 2008

2.2.- América

El continente americano tenía instalados a finales de 2004 un total de 7.410 MW de potencia y a finales de 2008, esta cifra se había multiplicado por cuatro, alcanzándose los 27.539 MW. El mercado canadiense se muestra bastante activo y hay fundadas expectativas en torno a países como Brasil o Argentina.

EE.UU.: Ha sido el único país del mundo en el que la energía eólica ha crecido a un ritmo similar al europeo. En 2004 acumulaba 6.750 MW, pero la instalación de nuevos megavatios se frenó debido al retraso en la prolongación de la exención fiscal a la producción (Production Tax Credit, PTC). La ampliación del plazo de esta bonificación hasta 2007 permitió una pronta recuperación, alcanzándose en diciembre de 2008 los 25.170 MW instalados. Estados Unidos, junto con Canadá, dispone de los mayores recursos eólicos comprobados del planeta.

Canadá: Tiene excelentes recursos y comienza a despertarse. No obstante, la Canadian Wind Energy Association ha anunciado un ambicioso plan para disponer de

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un total de 10.000 MW eólicos en 2010. En diciembre de 2008 concluyó con 2.369 MW.

Brasil y Argentina: Aunque ninguno de los dos está entre los 20 primeros países en el aprovechamiento energético del viento, se espera que Brasil logre un desarrollo significativo cuando las primeras instalaciones impulsadas por el programa gubernamental PROINFA se consoliden, en cuya construcción participan varias empresas españolas. Argentina posee enormes recursos en la Patagonia, y algunas compañías europeas elaboraron ya planes de negocio para explotarlos, pero los años de recesión han alejado provisionalmente a los inversores (Álvarez, C., 2009).

2.3.- Asia

Asia concluyó 2008 con 24.368 MW acumulados, después de instalarse ese mismo año 8.589 MW nuevos. Por otro lado, India y China están entre los diez primeros países del mundo en potencia eólica acumulada. Entre los tres disponen del 18.1 % de la potencia mundial.

India: La nación pionera en el aprovechamiento del recurso eólico entre los países en vías de desarrollo comenzó a impulsar esta fuente de energía de forma poco racional y con equipos inadecuados. Los promotores buscaban beneficios fiscales más que generación eléctrica y el 70% de los aerogeneradores eran fabricados por empresas nacionales. En los últimos años, el mercado indio ha vuelto a resurgir, pero de forma más ordenada, presentando unas elevadas probabilidades de rápido crecimiento. El fabricante indio de aerogeneradores Suzlon ha comenzado su expansión internacional recientemente, mediante la adquisición de varias fábricas de componentes de primer nivel.

China: El hecho de que China organizase la Conferencia Mundial de Energía Eólica en 2004, más la reciente aprobación de legislación sobre energías renovables, hace esperar un fuerte impulso del mercado eólico en el gigante asiático. Este país posee buenos recursos eólicos, disponiendo a finales de 2008 de 12.210 MW. (Álvarez, C., 2009).

2.4.- Oceanía

La región ha mostrado una tasa de crecimiento alentadora, alcanzando 1.819 MW a finales de 2008, la mayoría de ellos gracias a Australia. Los compromisos tomados por el gobierno australiano para aumentar sus esfuerzos en la mitigación del cambio

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climático y en la expansión de las energías renovables, crean la expectativa de que el mercado eólico australiano mostrará un gran crecimiento aún en los años venideros. Nueva Zelanda, a la espera de un cambio en su gobierno, podrá, sin embargo, tardar un poco más en volcarse en la energía renovable. (Álvarez, C., 2009).

2.4.- África

Sin disponer de información suficiente en buena parte de su territorio sobre la existencia de recursos eólicos apreciables, sí que hay ciertas zonas que en los últimos tiempos han sido intensamente evaluadas, presentando un elevado potencial (norte de Marruecos, Mar Rojo, Sudáfrica...). Aun así, la mayor parte del continente posee una red eléctrica muy débil para posibilitar la evacuación de la posible energía generada, por lo que se considera que la mejor forma de contribuir a la electrificación es mediante el empleo de instalaciones a pequeña escala en poblaciones aisladas. Se prevé que en el año 2050 África doble su población actual, alcanzando los 2.000 millones de habitantes (el 21% de la población del planeta prevista para entonces). Hoy en día su población consume únicamente el 3% de la electricidad mundial. A pesar de la pobreza imperante se constata un notable crecimiento económico conexo a un mayor incremento de la demanda energética. Fuentes de energía como la originada por el viento servirán para paliar en el futuro la escasez de recursos energéticos endógenos.

Egipto y Marruecos: Los países del norte de África han mostrado un especial interés por la promoción de la energía eólica. Algunos han presentado ya planes de desarrollo, pero éstos no han cuajado todavía. Egipto es el primero en el ranking eólico africano con 365 MW en diciembre de 2008, seguido de Marruecos con 134 MW.

En la figura 1.12 (GWEC, 2009) se puede ver la potencia eólica anual instalada por regiones en el periodo comprendido entre 2003 y 2008. En general, el centro del sector eólico pasa de Europa hacia Asia y Norte América. Europa disminuye su porcentaje global de capacidad total instalada de 65,5% en 2006 a 61% en el año 2007 y baja hasta 54,6% en 2008. Solo 4 años atrás Europa dominaba el mercado mundial con el 70,7% de la capacidad nueva. En 2008 el continente perdió su posición y por primera vez, Europa (32,8%), América del Norte (32,6 %) y Asia (31,5%) obtenían partes casi iguales en cuanto a la nueva capacidad. Sin embargo, Europa es aún el continente más fuerte mientras que Norteamérica y Asia están aumentando rápidamente su participación en el mercado eólico. Los países latinoamericanos y africanos cuentan solo con el 0,6% y el 0,5% de la capacidad total y se han replegado en términos de nuevas instalaciones en un 0,4% y 0,3%

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respectivamente sobre la capacidad instalada alrededor del mundo en 2008. (Álvarez, C., 2009).

Figura 1.12. Potencia anual instalada por regiones en 2003-2008.

3.- Fabricantes de aerogeneradores

Los fabricantes de aerogeneradores más importantes son (CENER, 2009):

Vestas

Es una compañía dedicada al desarrollo, producción, marketing, venta, así como al servicio y mantenimiento de parques eólicos. Vestas Mediterranean abarca los países del Mediterráneo, América Latina y Caribe, Oriente Medio y los países del norte, centro y oeste de África. Actualmente la sede de la unidad de negocio de ventas, Vestas Mediterranean, está ubicada en Barcelona. Cuenta con oficinas en Madrid y Zaragoza, además de varias unidades de producción.

Gamesa

Se trata de uno de los principales fabricantes mundiales de aerogeneradores. La compañía, con más de 10.000 MW instalados en todo el mundo, realiza el diseño, fabricación, venta, instalación, operación y mantenimiento de sus turbinas eólicas. Su catálogo de producto, compuesto por aerogeneradores de potencias medias (Gamesa G5X-850 KW) y aerogeneradores Multi-MW (Gamesa G8X-2,0 MW y la nueva plataforma en desarrollo Gamesa G10X), se caracteriza por una óptima adaptación a todos los emplazamientos y condiciones de viento, así como por la máxima competitividad del coste de la energía producida. Como promotor de plantas de

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energía, la empresa lleva a cabo la promoción, construcción, explotación y venta de parques eólicos.

GE Energy

GE es uno de los principales fabricantes de aerogeneradores del mundo. Cuenta ya con más de 10.000 turbinas eólicas instaladas (más de 9.967 MW) y una experiencia acumulada de más de 20 años. La firma dispone de instalaciones de fabricación y montaje de aerogeneradores en Alemania, España, China, Canadá y Estados Unidos, con una gama de productos cuyas potencias van desde los 1,5 MW hasta los 3,6 MW, contando con sus servicios añadidos de operación y mantenimiento.

Enercon

Al fundar la compañía en 1984, el ingeniero Aloys Wobben ponía en marcha lo que sería el éxito económico y ecológico de Enercon. La tarea de investigación y desarrollo está presente con un fuerte componente innovador. En 1991, tuvo lugar un hito decisivo para la empresa: el desarrollo y la producción del primer aerogenerador sin multiplicadora del mundo. Este hecho marcó la pauta de lo que sería su principal objetivo: energía para el mundo. Con motivo de la gran demanda y de las ventajas fundamentales en términos de producción, fiabilidad y vida útil, la firma comenzó la producción en serie de aerogeneradores sin multiplicadora en 1993. Hasta la fecha, todos los componentes clave (rotor, generador en anilla y armario de potencia y control) se desarrollan y producen internamente. Un concepto con el que ha establecido estándares mundiales en tecnología, calidad y seguridad.

Suzlon Energy

Es el quinto fabricante mundial de aerogeneradores y con ambiciosas perspectivas de superar esta posición. Como parte de un gran proceso de internacionalización, Suzlon ha establecido recientemente sus oficinas centrales en Ámsterdam. Las actividades a nivel mundial se llevan a cabo desde las subsidiarias en Dinamarca, Estados Unidos, Australia, China y Brasil. El desarrollo del negocio en Europa se gestiona desde Dinamarca, disponiendo de oficinas locales en Portugal, España, Italia y Grecia.

Siemens

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Hoy día, el aumento de la demanda energética y la necesidad de la generación de energía limpia nos deben conducir a todos al concepto de fuentes de energía renovable.

Con la alta eficiencia, la solidez y la fiabilidad de las turbinas de la firma, se consigue una solución para resolver necesidades energéticas manteniendo el respeto al medio ambiente. Las turbinas eólicas de Siemens son la solución de preferencia para las principales compañías eléctricas y promotores que demandan proyectos en tierra y en el mar, no solamente debido a su robustez, sino también por su fiabilidad y productividad.

Nordex

El Grupo Nordex es uno de los principales proveedores de turbinas eólicas. La empresa cuenta con oficinas de representación y filiales en 18 países de todo el mundo. Bajo la marca comercial Nordex la empresa ofrece potentes turbinas eólicas para la práctica totalidad de regiones geográficas del globo.

Repower

Debido a su dilatada experiencia en cada punto estratégico de la cadena de valor de la energía eólica, la empresa ha desarrollado una gama integrada de productos y servicios que cumplen con los requisitos más exigentes, en términos de tecnología y calidad. Sus turbinas eólicas, basadas en la tecnología desarrollada por Repower, son el corazón de su gama de productos. Además, proporciona paquetes específicos de servicios que aseguran el valor que de su inversión.

Acciona Windpower

Produce aerogeneradores de tecnología propia fabricados en dos plantas situadas en España y otra en China, con una capacidad anual superior a 1.100 unidades, que

prevé ampliar a corto plazo. Ensambla aerogeneradores para su suministro al propio Grupo Acciona y también para venta a terceros. Está integrada en Acciona Energía, líder mundial en promoción y desarrollo eólico, con 4.357 MW instalados en 163 parques situados en 10 países (año 2007).

Ecotécnia

Desde hace más de veinte años, Ecotècnia está desarrollando su actividad en el marco de las energías renovables, apostando por un desarrollo tecnológico propio y por el convencimiento que la venta de bienes o servicios ha de aportar valor a la sociedad

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preservando el medio ambiente. En el campo eólico, la empresa diseña, fabrica y opera sus aerogeneradores, construyendo parques eólicos llave en mano para sus clientes. Su estrategia empresarial radica en el desarrollo de la más avanzada tecnología y en la garantía de una excelente relación entre calidad y rendimiento energético. El resultado de esta línea de actuación es el reconocimiento nacional e internacional de su tecnología.

Eozen

Compañía dedicada al desarrollo, fabricación y comercialización de aerogeneradores y palas para el sector eólico. Los aerogeneradores Eozen-Vensys destacan por la simplicidad conceptual de sus componentes y su alta fiabilidad, ya que se basan en el empleo de generadores síncronos de imanes permanentes, de

accionamiento directo, sin multiplicadora, y convertidor del 100% de la potencia de la máquina, siendo el único aerogenerador comercial que reúne todos estos elementos. La firma comercializa sus aerogeneradores Eozen-Vensys con potencia de 1,5 MW (Eozen 70 y 77 m de rotor).

Clipper Windpower

Compañía que fabrica aerogeneradores de 2,5 MW y desarrolla activamente proyectos eólicos en América y Europa. La tecnología patentada por Clipper de su turbina eólica Libery aumenta sustancialmente la eficacia de generación con energía eólica, proporcionando un incremento de ésta en las áreas geográficas potenciales para realizar instalaciones eólicas. La turbina cumple con los estándares de Germanischer Lloyd.

Dewind

Los aerogeneradores Dewind cumplen los estándares técnicos más altos y ofrecen un nivel máximo de la garantía para la inversión. El concepto de alta eficiencia de la firma combina el uso de componentes superiores para la fabricación de las máquinas y la fiabilidad de los aerogeneradores.

MTorres

El Grupo MTorres inició sus actividades en el sector eólico en el año 1997, mediante el desarrollo tecnológico del aerogenerador TWT 1.500 multipolar de 1.500 KW de potencia y 72 metros de diámetro de rotor. La empresa realiza una actividad comercial e industrial de forma paralela y complementaria, en dos facetas. Por un lado, una actividad industrial con tecnología propia consolidada, fabricando los modelos pre- serie de aerogenerador y poniendo en funcionamiento las nuevas plantas industriales destinadas a la fabricación de las series comerciales de

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aerogeneradores. Por otro lado, actúa como promotor de parques eólicos, con la finalidad de contrastar y comprobar su tecnología en diferentes condiciones operativas, que permiten verificar tanto los rendimientos y nivel de los desarrollos y productos eólicos, como el salto tecnológico que representan y las ventajas competitivas que implican respecto a la competencia. Estos parques son una línea complementaria que da soporte y contrasta la calidad y fiabilidad de sus productos como requerimiento de máxima garantía al mercado.

Mitsubishi Heavy Industries

MHI se ha dedicado a la investigación y desarrollo de las turbinas eólicas desde 1980 y han desarrollado desde entonces equipos de potencias entre 250 KW y 1.000 KW. Hasta la fecha, han fabricado y entregado más de 1.700 unidades por todo el mundo. La máquina del prototipo 2,4 MW está en desarrollo y será puesta en operación durante este año.

En la figura 1.13 se puede ver la clasificación de los diez fabricantes más importantes en el mercado mundial en 2008.

Top 10: Suministradores Mundo Aerogeneradores 2008.

III.- OBJETIVOS

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Dentro del marco general de crecimiento de la generación eólica expuesto en las secciones anteriores, el objetivo de la presente memoria es desarrollar un proyecto de diseño de un parque eólico, competitivo y rentable.

La consecución de este objetivo principal engloba otros objetivos secundarios:

Selección y clasificación de zonas para la instalación del parque eólico.

Comprende el estudio de la orografía y el régimen de vientos de las distintas zonas existentes a partir de datos reales de viento. Una vez seleccionada la zona que a priori dispone de unas condiciones de viento suficientes como para albergar el parque eólico, se analizan cualitativamente otros parámetros que ayuden a identificar no sólo cuáles son los mejores emplazamientos desde el punto de vista del recurso (zonas con mayor velocidad media anual) sino también aquellos que presentan unas restricciones menores en cuanto a protección medioambiental, acceso al emplazamiento, cercanía de la infraestructura eléctrica para la evacuación de la energía, etc.

Elección de la tecnología de las turbinas eólicas.

Al diseñar un parque eólico se dispone de un emplazamiento delimitado, aquel que ha sido elegido en la fase de prospección del recurso eólico, y de una potencia total fijada asignada al parque. Con estas restricciones se debe seleccionar la máquina que se va a instalar en el parque. Una primera elección consiste en verificar que no existen limitaciones para la instalación de cierto tipo de aerogeneradores por motivos medioambientales, de transporte o instalación, etc. Superada esta fase, la elección de la turbina se debe realizar de tal forma que se aproveche de la mejor manera posible el recurso del emplazamiento, es decir, que la energía anual producida sea la mayor posible. Asimismo, para la elección se debe tener también en cuenta el coste unitario del aerogenerador (€/KW).

Definición de las características de toda la infraestructura.

Se definen las características de toda la infraestructura asociada para su posterior construcción, obra civil (accesos, viales y cimentaciones) e infraestructura eléctrica (centros de transformación e infraestructura de media tensión del parque, subestación transformadora y línea de alta tensión de evacuación de energía).

Integración de la generación eólica en la red eléctrica y su posterior venta en el mercado eléctrico.

Las instalaciones deben cumplir los requisitos técnicos y administrativos para que sea posible su conexión a la red receptora.

Análisis de viabilidad económica del proyecto.

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Se realiza un análisis de viabilidad económica para valorar el parque eólico y comprobar la rentabilidad de la inversión.

Objetivo principal

Evaluación Técnica y Planteamiento de una alternativa para generar energía eólica para atender la demanda Eléctrica de la S.E. “A”-UNPRG, ayudando a disminuir el déficit energético, en favor del desarrollo normal de las actividades de los mismos.

Objetivos específicos

Optimizar los costos asociados al abastecimiento del flujo eléctrico. Ubicar un parque eólico en un sitio óptimo de propiedad de la UNPRG, (ya sea

dentro o espacios cercanos). Determinar los parámetros más influyentes en la selección de los aerogeneradores. Realizar una investigación sobre los generadores y alternadores utilizados en las

torres eólicas.

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IV.- TEORIA

El parque eólico es una central eléctrica donde la producción de la energía eléctrica se consigue a partir de la fuerza del viento, mediante aerogeneradores que aprovechan las corrientes de aire.

El viento es un efecto derivado del calentamiento desigual de la superficie de la Tierra por el Sol.

El principal problema de los parques eólicos es la incertidumbre respecto a la disponibilidad de viento cuando se necesita. Lo que implica que la energía eólica no puede ser utilizada como fuente de energía única y deba estar respaldada siempre por otras fuentes de energéticas con mayor capacidad de regulación (térmicas, nucleares, hidroeléctricas, etc.).

Para aprovechar la energía eólica se utilizan los aerogeneradores.

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1. AEROGENERADOR

Un aerogenerador es un generador de electricidad activado por la acción del viento. El viento mueve la hélice y a través de un sistema mecánico de engranajes hace girar el rotor de un generador, que produce la corriente eléctrica.

Los principales componentes de un aerogenerador son:

La góndola: es la carcasa que protege los componentes clave del aerogenerador.

Las palas del rotor: capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje. Tienen una longitud de 20m.

El buje: es un elemento que une las palas del rotor con el eje de baja velocidad.

Eje de baja velocidad: conecta el buje del rotor al multiplicador. Gira muy lento, a 30 rpm.

El multiplicador: permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad.

Eje de alta velocidad: gira aproximadamente a 1.500 rpm, lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico.

El generador eléctrico: en los aerogeneradores modernos la potencia máxima suele estar entre 6 y 12MW.

El controlador electrónico: es un ordenador que continuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y controla el mecanismo de orientación.

La unidad de refrigeración: contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico.

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La torre: soporta la góndola y el rotor. Generalmente es una ventaja disponer de una torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta a medida que nos alejamos del nivel del suelo

El mecanismo de orientación: está activado por el controlador electrónico, que controla la dirección del viento utilizando el panel.

El anemómetro y el panel: las señales electrónicas del anemómetro conectan el aerogenerador cuando el viento tiene una velocidad aproximada de 5m/s. 

1.1.- Tipos de aerogeneradores

Actualmente existe una gran variedad de modelos de aerogeneradores que se diferencian entre ellos por su potencia, por el número de palas o incluso por la manera de producir energía eléctrica atendiendo a diferentes criterios:

Por la posición del aerogenerador

Eje vertical: su característica principal es que el eje de rotación se encuentra en posición perpendicular al suelo:

Darrieus: consisten en dos o tres arcos que giran alrededor del eje. 

Panemonas: cuatro o más semicírculos unidos al eje central.

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Sabonius: dos o más filas de semicilindros colocados de forma opuesta.

Eje horizontal: son los más habituales y en los que se ha invertido un mayor esfuerzo para su mejora en los últimos años. Se les denomina también “HAWTs”.

Por la orientación respecto al viento:

A sobre viento. La mayoría de los aerogeneradores tienen este diseño. En este tipo de aerogeneradores el viento empieza a desviarse de la torre antes de llegar, aunque la torre sea redonda y lisa.

A bajo viento. Las máquinas de corriente baja tienen el rotor situado en la cara de bajo viento de la torre. Pueden ser construidos sin un mecanismo de orientación.

1.2.-   Funcionamiento de una central eólica  

Para producir electricidad con una central eólica es necesario que el viento sople a una velocidad de entre 3 y 25m/s.

El viento hace girar las palas al incidir sobre ellas, convirtiendo así la energía cinética del viento en energía mecánica que se transmite al rotor. Esta energía se transmite mediante un eje de baja velocidad a la caja del multiplicador, de donde sale a una velocidad 50 veces mayor. Es entonces cuando se puede transmitir al eje del generador eléctrico para producir energía eléctrica.

En un aerogenerador se crea electricidad estática al producirse el roce del viento sobre él. Esta electricidad estática se descarga a través de una presa en el suelo que tienen todos los aerogeneradores. Esta presa en el suelo se instala porque, debido a la altura de la torre, se crea una diferencia de potencial entre el suelo y el aerogenerador.

Tienes a tu disposición un juego interactivo que te explica, de una manera más gráfica, el funcionamiento de los parques eólicos.

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1.3.- Los aerogeneradores y el medio ambiente

La energía eólica es de las más limpias, renovables y abundantes, ya que los aerogeneradores eléctricos no producen emisiones contaminantes (atmosféricas, residuos, vertidos líquidos…) y no contribuyen, por lo tanto, al efecto invernadero ni a la acidificación.

No obstante, también existen factores negativos, algunas de consecuencias medio ambientales son:

El impacto visual. Mientras que un parque de pocos aerogeneradores puede hasta llegar a considerarse atractivo, una gran concentración de máquinas plantea problemas. Para evitarlo, se suelen utilizar colores adecuados, una cuidada ubicación de las instalaciones en la orografía del lugar y una precisa distribución de los aerogeneradores.

El impacto sobre las aves. Se trata de un impacto potencial que, si bien no reviste gravedad en términos generales, depende principalmente de la ubicación del parque eólico. En aquellos parques en que se sitúen en áreas sensibles, puede ser minimizado a través de programas de vigilancia y seguimiento.

La flora y la fauna. Una central eólica puede tener efectos directos en la modificación del hábitat existente en la zona y de algunos de los organismos que en él habitan, generando ruidos y movimientos que afectan el comportamiento de los animales.

El efecto sonoro. Un aerogenerador produce un ruido similar al de cualquier otro equipamiento industrial de la misma potencia. La diferencia recae en que mientras los equipamientos convencionales se encuentran normalmente cerrados en edificios diseñados para minimizar su nivel sonoro, los aerogeneradores tienen que trabajar al aire libre y cuentan con un elemento transmisor de sonido: el propio viento.

El impacto por erosión. Se producen principalmente por el movimiento de tierras durante la preparación de los accesos al parque eólico. Esta incidencia se puede reducir mediante estudios previos a su trazado.

Las interferencias electromagnéticas. El gran tamaño de los aerogeneradores puede producir una interferencia en las ondas de radio, telefonía, televisión, etc. cuando las aspas están en movimiento.

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2.- ENERGIA DISPONIBLE Y UTIL POR EL VIENTO

2.1.- ENERGIA DISPONIBLE POR EL VIENTOUna masa de aire “m”, con un movimiento unidireccional que fluye a una velocidad “v” tendrá una energía cinética de:

E=12xmV 2

Además el flujo másico de aire “m” a través de un área estacionaria A será:

m=ρ . AV (Kg /s )

Por tanto el flujo de energía o potencia eólica a través del área A es:

E=12xmV 2=1

2AV 3 (Watts)

Donde;

ρ = densidad del aire (Kg/m3)

A= Área barrida por los alabes del Rotor (m2)

V= Velocidad del viento (m/s)

2.2.- ENERGIA UTIL DEL VIENTO

Una turbina eólica solo puede extraer potencia del viento del viento; porque desacelera en viento, esto quiere decir que la velocidad del viento detrás del rotor es menor que en el frente del roto. Mucha desaceleración causa que el aire fluya alrededor del área del rotor en lugar de pasar a través de ésta.La máxima extracción de potencia se alcanza cuando la velocidad del viento detrás del rotor es 1/3 de la velocidad del frente del rotor (v´), en ese caso el rotor sentirá una velocidad de 2/3V´, si el flujo másico efectivo será ρ A2/3 V´, si el flujo másico es desacelerado de V´ a 1/3 V´ la potencia extraída será igual a:

Pmax=1/2(ρ .A.2/3.V´)V´2 – 1/2(ρ .A.2/3.V´)(1/3V´)2 O,

Pmax=1627x1/2( ρ AV ´ 3 )

En otras palabras la máxima fracción de potencia extraída teóricamente es 16/27 o

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59,3%, este valor es conocido como coeficiente de potencia o coef. De Betz. En la práctica rara vez excede el 40%.

2.3ENERGIA EOLICA EN EL PERU

En el Perú el uso de la energía eólica no es una novedad, existen muchos molinos de viento para el bombeo de agua en la costa y en las partes de la sierra adamas algunas centrales en actividad que alimentan al SEIN.

En los años 70´S y 80´s INTINTEC (Instituto Nacional de Investigación Técnica y Normas Técnicas) desarrolló la tecnología de una gama de máquinas para el bombeo de agua y un modelo de 500W para la generación de energía eléctrica. La experiencia peruana en el campo de los aerogeneradores es aun limitada aunque hay loables intentos en el campo, pero aún no han logrado un modelo de amplia aceptación, no solamente por el tema de costos sino también por confiabilidad.

El ministerio de energía y minas atreves de la Dirección General Electricidad, en un portafolio de centrales de generación. Se tuvo el siguiente informe:

PROYECTOS DE C.E CONCESIÓN DIFINITIVA (2010):

CENTRAL EOLICA MARCONA 32MWCENTRAL EOLICA TALARA 30MWCENTRAL EOLICA 80MW

PROYECTOS DE C.E SIN CONCESIÓN

[ ] FIME

V.- MERCADO ELECTRICO

El mercado eléctrico que requiere del servicio y que podría ser atendido por el Parque Eólico, comprende todas áreas construidas y sus diferentes ambientes que lo conforman; y a las ves suministradas por la Subestación Eléctrica “A”.

Estas áreas son las siguientes:

FIME – UNPRG

TRANSPORTES

POST-GRADO

OTROS.

5.1.- BIENESTAR UNIVERSITARIO

En el presente capítulo se detallan los resultados del análisis de la demanda del mercado de la zona de influencia de la central, con la cual se realizara una sustitución definitiva al sistema eléctrico existente.

5.2.-OFERTA EXISTENTE

El servicio de electricidad está a cargo de la Empresa Concesionaria de Distribución ELECTRO NORTE S.A. en un nivel de media tensión de 10kv.

EVALUACION DE LAS VARIABLES

CARGA INSTALADA

Se detalla en la siguiente tabla

[ ] FIME

a) CARGAS CONECTADAS DE LOS DIFERENTES AMBIENTES DE CONSUMO AL TRANSFORMADOR “A” - UNPRG

UBICACIÓN AMBIENTES PISOSm2

POT. CODIGO(KW). KW

AREACarga.

Instalada

FIME-UNPRG

AULAS BLOK "A" 3 197.36 4 12.00AULAS BLOK "B" 4 282.66 4 16.00CONTROL DE PROD. Y SERV. ELECTRON.

1 713.246

8.00

LAB. DE MAQ. TERMICAS 1 182.5 4 4.00FIME 2 178.9 6 12.00LAB. DE MAQ. ELECTRICAS 1 179.5 5 5.00

TRANSPOTES

OFICINAS 1 256.42 3 3.00TALLER DE MAESTRANZA 1 265.72 2 2.00DEPOSITO 1 270.53 2 2.00ALMACEN 1 178.72 3 3.00

POST-GRADO

BLOQUE "A" 3 453.58 5 15.00BLOQUE "B" 3 274.78 5 15.00BLOQUE "C" 3 428.56 5 15.00BLOQUE "D" 4 336.89 5 20.00

BIENESTAR UNIV. …………….. 1 700 5 5.00

ALUMB. PUB. …………….. …………….. 3 3.00TOTAL 140.00

[ ] FIME

b) ENERGIA CONSUMIDA POR AMBIENTES

AULAS B

LOK "A

"

CONTROL D

E PROD.

Y SER

V. ELEC

TRON. FIM

E

OFICINAS

DEPOSIT

O

BLOQUE "

A"

BLOQUE "

C"

BIENES

TAR UNIV.

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

ENERGIA CONSUMIDA POR AMBIENTES

ENER

GIA

(KW

h)

[ ] FIME

C) DIAGRAMA DE CARGA DIARIA

0:000:45

1:302:15

3:003:45

4:305:15

6:006:45

7:308:15

9:009:45

10:3011:15

12:0012:45

13:3014:15

15:0015:45

16:3017:15

18:0018:45

19:3020:15

21:0021:45

22:3023:15

12:000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

P.MIN=3KW

P.PROM=43KW

P.MAX=106.2KW

DIAGRAMA DE CARGA DIARIO

VI.- CRITERIOS PARA LA UBICACION DEL PARQUE EOLICO

Para la instalación de los aerogeneradores se tuvo en cuenta las normativas del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento (NORMA TECNICA EM.90 INSTALACION CON ENERGIA EOLICA), complementadas con algunas Guías para la Evaluación del Emplazamiento en proyectos eólicos en América y Europa.

[ ] FIME

6.1.- REFERENCIAS NORMATIVAS

Reglamento Nacional de Edificaciones

Código Nacional de Electricidad-Utilización

Reglamento de Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para

El ruido (Decreto Supremo N° 085-2003-PCM).

Ley General del Ambiente – Ley 28611.

Para nuestros intereses la normativa establece para una instalación de un sistema de energía eólica dentro y fuera de un lote:

Se debe proveer de espacios adecuados donde se instalaran cada uno de los elementos que lo componen al sistema con la finalidad de garantizar seguridad, funcionalidad y confort en el predio, armonía estética con el entorno y un adecuado mantenimiento.

El diseño del sistema de energía eólica los niveles de ruido no sobrepasen los límites máximos permitidos por el reglamento.

El sistema de E. O debe prever consideraciones técnicas para que la vibración no afecte el confort ni la salud de las personas.

Según los Estándares Primarios de Calidad Ambiental (ECA) para el Ruido, considera como parámetro de nivel de presión sonora continuo equivalente con ponderación A (LAeqT), según los siguientes horarios.

[ ] FIME

6.2.- CRITERIOS BASICOS DE SELECCIÓN

Evaluación del recurso eólico en función de sus velocidades medias:

En este criterio se analizara la existencia de estación climatológica o meteorológica cuales medidas sean horarias de las evidencias del viento en la zona.

Uso actual y futuro de las tierras seleccionadas:

Quien o quienes están en posición de los terrenos de y la factibilidad para hacer usos de los terrenos, además de una revisión de futuros proyectos tanto de desarrollo urbano, industrial y comercial en la zona.

Revisión de la geografía del terreno:

Se revisa la orografía, topografía, accesibilidad vehicular, así como la evaluación de peligros de desastres de la zona.

Proximidad a las vías de comunicación y red eléctrica:

Se revisa distancias requeridas como a la red de carreteras y la más próxima a la subestación.

Revisión medioambiental:

Se revisa los posibles impactos en la zona de selección dando prioridad esta primera revisión a cambios ecológicos, impactos visuales y ruido.

Interferencia:

Se revisara la interferencia en la zona.

6.3 UBICACIÓN DEL PARQUE EOLICO

El proyecto del parque eólico será ubicado dentro del departamento Lambayeque, provincia Lambayeque, distrito Lambayeque.

[ ] FIME

Las instalaciones serán en un espacio libre del Ex - Fundo de la UNPG, en el Asentamiento Humano Las Dunas al Oeste de la ciudad de Lambayeque.

SITUACION

Su localización relativa está situada entre las coordenadas 925917UTM norte y 619413.62UTM Este, con una altura promedio de 18 m.s.n.m. y a 11.4 Km de la ciudad de Chiclayo.

EXTENCION

La extensión de territorio de Lambayeque alcanza a los 14231.30Km2 supone un poco más del 1% del territorio nacional.

PROVINCIA DISTRITOS

CHICLAYO Cayalti, Chiclayo, Chongoyape, Eten, Eten Puerto, José Leonardo Ortiz,La Victoria, Lagunas, Monsefu, Nueva Arica, Oyotun, Patapo, Picsi,Pimentel, Pomalca, Pucala, Reque, Saña, Santa Rosa,

[ ] FIME

Tuman

FERREÑAFECañaris, Ferreñafe, Incahuasi, Manuel Antonio Mesones Muro,Pitipo, Pueblo Nuevo.

LAMBAYEQUEChochope, Illimo, Jayanca, Lambayeque, Mochumi,Morrope, Motupe, Olmos, Pacora, Salas, San José, Tucume

LIMITES

NORTE: Dep. de Piura ESTE : Dep. Cajamarca OESTE : Océano Pacifico SUR : Dep. de La Libertad

VII- EVALUACION DEL RECURSO EOLICO

Según la Norma Técnica EM.090 establece los siguientes criterios para el estudio de vientos.

Medición Periódica de velocidad y dirección del viento Revisión de datos existentes de viento en la zona Características del suelo donde se ubicaran los aerogeneradores( datos de

rugosidad) Medición de parámetros ambientales principales (Temperatura, Humedad,

etc.) Estudio básico del nivel isoceráunico (número promedio de días al cabo del

año en los que hay tormenta)

Para la evaluación de la velocidad del viento se recurrió a la Data de las estaciones climatológicas del Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología (SENAMHI) en los diferentes puntos del departamento de Lambayeque como son: Lambayeque, Cayalti, Cherrepe, Motupe, Olmos, Reque, Sipan, etc.

Para nuestro caso, optamos por la Estación Lambayeque con lo cual se obtiene la siguiente información para su posterior validación.

[ ] FIME

[ ] FIME

2013MES/DIA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ENERO 8 10 6 6 6 6 8 8 4 6 6 4 6 4 4 4 2 6 4 6 6 6 6 2 6 6 4 8 6 4 10.00 5.60 2.00FEBRERO 6 6 6 2 6 4 2 2 6 2 4 2 6 2 8 6 4 6 4 2 4 4 4 4 6 8 2 8.00 4.37 2.00MARZO 2 4 4 6 2 2 6 6 4 6 4 2 2 4 2 4 4 4 6 4 4 2 4 2 4 2 8 8.00 3.85 2.00ABRIL 4 4 4 6 6 6 6 4 6 8 8 8 6 4 4 6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 4 4 4 6 2 8.00 4.80 2.00MAYO 4 6 6 6 4 6 8 4 4 2 4 6 6 4 4 6 4 8 4 6 4 4 6 6 4 6 6 6 8 4 2 8.00 5.10 2.00OCTUBRE 8 6 6 6 6 6 4 4 8 8 4 6 4 4 4 8 6 6 4 4 8 4 6 8 6 4 6 8 4 6 8.00 5.73 4.00

2012MES/DIA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31ENERO 6 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 8 4 4 2 2 2 6 2 2 4 4 2 6 4 6 4 4 6 2 4 8.00 4.32 2.00FEBRERO 6 4 4 2 6 4 4 2 6.00 4.00 2.00MARZO 6 8 6 6 6 6 6 8 6 8 6 4 4 2 2 2 6 4 4 6 6 6 4 8.00 5.30 2.00ABRIL 8 4 6 6 4 6 6 2 4 2 2 6 4 8 4 6 4 4 4 6 4 6 6 6 6 6 6 8 8 8.00 5.24 2.00MAYO 4 6 6 4 2 6 4 4 6 6 4 4 4 6 4 6 8 6 6 6 6 8 4 6 2 6 6 6 4 6 4 8.00 5.16 2.00JUNIO 6 6 6 6 4 8 6 4 4 2 4 2 2 6 4 6 4 6 8 6 8 4 6 6 2 2 4 6 6 8.00 4.97 2.00JULIO 4 6 6 6 8 4 6 6 2 4 4 2 4 8 6 6 4 4 2 2 6 8 2 4 6 6 6 6 6 4 8.00 4.93 2.00AGOSTO 6 8 8 6 6 4 6 6 2 2 6 6 6 6 8 8 8 6 2 6 8 4 8 6 4 4 2 6 4 2 4 8.00 5.42 2.00SEPTIEMBRE 4 4 4 2 6 4 4 8 6 6 8 2 4 4 4 2 6 6 6 6 2 6 6 4 6 4 6 4 6 8 8.00 4.93 2.00OCTUBRE 8 6 8 8 8 6 6 6 8 6 6 6 6 42 6 4 8 8 6 4 4 6 8 6 6 2 4 6 6 6 8 42.00 7.35 2.00NOVIEMBRE 6 6 6 6 6 6 8 8 6 6 6 8 8 6 6 6 6 6 6 6 4 6 8 6 6 8 6 6 6 8 8.00 6.40 4.00DICIEMBRE 8 8 4 6 4 2 6 6 8 8 6 8 8 8 6 8 6 10 10 10 4 6 8 6 8 8 6 6 6 6 10.00 6.80 2.00

VELOCIDAD (m/s)MAX MINPROMEDIO

VELOCIDAD (m/s)MAX PROMEDIO MIN

ENER

O

FEBRER

O

MARZOABRIL

MAYOJU

NIOJU

LIO

AGOSTO

SEPTIE

MBRE

OCTUBRE

NOVIEMBRE

DICIEMBRE

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00VARIACION VELOCIDAD VS TIEMPO 2013

VEL.

PRO

MED

IO E

N (m

/s)

[ ] FIME

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO OCTUBRE0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

VARIACION VELOCIDAD VS TIEMPO 2012

VEL.

PRO

MED

IO E

N (m

/s)

[ ] FIME

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 318 10 6 6 6 6 8 8 4 6 6 4 6 4 4 4 2 6 4 6 6 6 6 2 6 6 4 8 6 46 6 6 2 6 4 2 2 6 2 4 2 6 2 8 6 4 6 4 2 4 4 4 4 6 8 22 4 4 6 2 2 6 6 4 6 4 2 2 4 2 4 4 4 6 4 4 2 4 2 4 2 84 4 4 6 6 6 6 4 6 8 8 8 6 4 4 6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 4 4 4 6 24 6 6 6 4 6 8 4 4 2 4 6 6 4 4 6 4 8 4 6 4 4 6 6 4 6 6 6 8 4 28 6 6 6 6 6 4 4 8 8 4 6 4 4 4 8 6 6 4 4 8 4 6 8 6 4 6 8 4 66 4 4 4 4 4 6 6 6 6 6 8 4 4 2 2 2 6 2 2 4 4 2 6 4 6 4 4 6 2 46 4 4 2 6 4 4 2

6 8 6 6 6 6 6 8 6 8 6 4 4 2 2 2 6 4 4 6 6 6 48 4 6 6 4 6 6 2 4 2 2 6 4 8 4 6 4 4 4 6 4 6 6 6 6 6 6 8 84 6 6 4 2 6 4 4 6 6 4 4 4 6 4 6 8 6 6 6 6 8 4 6 2 6 6 6 4 6 46 6 6 6 4 8 6 4 4 2 4 2 2 6 4 6 4 6 8 6 8 4 6 6 2 2 4 6 64 6 6 6 8 4 6 6 2 4 4 2 4 8 6 6 4 4 2 2 6 8 2 4 6 6 6 6 6 46 8 8 6 6 4 6 6 2 2 6 6 6 6 8 8 8 6 2 6 8 4 8 6 4 4 2 6 4 2 44 4 4 2 6 4 4 8 6 6 8 2 4 4 4 2 6 6 6 6 2 6 6 4 6 4 6 4 6 88 6 8 8 8 6 6 6 8 6 6 6 6 4 6 4 8 8 6 4 4 6 8 6 6 2 4 6 6 6 86 6 6 6 6 6 8 8 6 6 6 8 8 6 6 6 6 6 6 6 4 6 8 6 6 8 6 6 6 88 8 4 6 4 2 6 6 8 8 6 8 8 8 6 8 6 10 10 10 4 6 8 6 8 8 6 6 6 6

VELOCIDAD (m/s)

2012 Y 2013

MAX PROMEDIO MIN

10.00 5.23 2.00

ELABORACION PROPIA

Según nuestros gráficos se observa que las mayores velocidades de viento para este lapso se presentan en octubre del 2012, manteniéndose dicho incremento hasta enero del 2013.

Entre los meses de mayo a octubre del 2013 no se registró información en la data del SENAMHI.

Para fines de nuestro proyecto se ha tomado la velocidad promedio a 12m respecto al terreno en los años 2012 hasta octubre del presente, siente igual a 5.23 m/s, se espera contar con este promedio anual de velocidades de viento, si en el futuro se contara con una velocidad mayor de vientos favorece directamente a la producción energética de los aerogeneradores.

[ ] FIME

VIII.- CÁLCULO Y SELECCIÓN DE LOS COMPONENTES

Según la Norma Técnica EM.090 se estable lo siguiente:

El diseño del sistema de Fijación debe garantizar en todo momento estabilidad ante una posible caída, desprendimiento de componentes.

Debe establecer con la Normativa establecida por el gobierno Local a fin de que el impacto visual sea mínimo.

El espacio alrededor del aerogenerador debe ser definido por el profesional a fin de garantizar seguridad, funcionalidad y confort.

8 .1 SELECCIÓN DEL AEROGENERADOR

La selección del tipo de aerogenerador depende de las necesidades de demanda de energía y la velocidad del viento anual.

Para esto se optó por aerogeneradores de eje horizontal son más eficientes que los de eje vertical, porque fuerzas que se compensan mejor entre ellas, tienen mayor par de arranque y son más estables al orientarse.

Según el número de palas existen rotores de dos palas en adelante, teniendo en cuenta que un aerogenerador no obtendrá más potencia a mayor número de palas, porque el eje girara más lento debido a la turbulencia ocasionada en entre palas.

Con esto de concluye:

TIPO DE EJES: Ejes Horizontales NUMERO DE PALAS: Tres(permite una

Producción optima con vientos bajos y altos)

Cantidad de energía: M.D. x T x f.c (anual)

M .D(Kw )=E(MWh)f .cx8760

E(MWh )=106 .2 x 0. 86 x7860

E(MWh )=800

[ ] FIME

Dónde:

M.D = Máxima Demanda

f.c = factor de carga

VELOCIDAD DEL VIENTO: 5.23 m/s

Con estas referencias seleccionamos a un fabricante de aerogeneradores cuyos modelos cumplan con los requerimientos de nuestro diseño.

De un catálogo de productos del Fabricante NOHANA3000 cuenta con Aerogeneradores cuyas potencias varían de 10 a 30Kw de capacidad, seleccionamos el Aerogenerador SWG de 30Kw, que presenta las siguientes características:

Tipo de Ejes: Horizontales Numero de Palas: 3 Potencia Nominal: 30Kw Velocidad del viento: 12.5m/s(a potencia nominal) Diámetro del Rotor: 12 m Altura del buque: 18 m Área barrida: 113.09 m2

Las características de este aerogenerador se detallan en las siguientes imágenes.

[ ] FIME

8.2 NUMERO DE AEROGENERADORES

Existen dos factores que determinan la producción energética de los aerogeneradores:

Los recursos eólicos existentes en el parque y las características de la maquinaria a utilizar tal es el caso del diámetro de su hélice.

Para determinar el número de aerogeneradores que funcionaran en el parque, como primer paso se calcula la potencia efectiva de un aerogenerador mediante la siguiente ecuación.

[ ] FIME

P=Cp( ρ2)( π )( D

4

2

)(V 3 )…………………(*)

Se utilizan los siguientes datos en este cálculo de la potencia efectiva para en aerogenerador de las características indicadas.

El coeficiente de potencia (Cp) es 0.46, (se indicó en las imágenes anteriores)

Densidad del aire (ρ

) es 1.225 Kg/m3, a nivel de costa. Diámetro de Hélice (D) , es 12m Velocidad promedio del viento (V) es de 5.25m/s

P=0.46 ( 1 . 2252

)(π )(124

2

)(5 .233) [Watts ]

P = 4558.49W

P = 4.55849KW

De esta manera la efectiva que se proyecta entregar por el aerogenerador es igual a 0.00455849MW, posteriormente se calcula la energía que cada aerogenerador produce durante un lapso de un año.

Debido a que las operaciones de producción de energía en los aerogeneradores se interrumpen por labores de mantenimiento se asume un funcionamiento del 90% de las horas disponibles en el año.

Un año tiene 8760 horas; al 90% funcionara 7780 horas al año. A continuación calculamos la energía eléctrica anual del aerogenerador.

Eent./Aer. = 7780x0.00455849MW = 35.46 MWh.

Para generar una cantidad mínima de 800MWh (energía proyectada según datos recopilados en los diferentes ambientes que sumista la S.E “A”), el parque debe contar cinco Aerogeneradores SWG, de 30KW de potencia nominal cada uno.

De esta manera la potencia nominal del parque eólico sería de 0.15MW, generando una energía anual de 1167MWh mayor a la requerida de 800MWh.

[ ] FIME

En conclusión serian cinco aerogeneradores de las características indicadas, que conformarían el parque eólico, teniendo la suficiente capacidad para general el nivel requerido de energía anual.

8 .3 DISTRIBUCION DE AEROGENERADORES

Para el diseño de la distribución de los aerogeneradores se tiene en cuenta lo siguiente:

Se instalaran en un lugar libre de obstáculos para garantizar el libre flujo del viento; procurando localizarlo en cúspides ozonas altas como lomas a fin de captar mejor el viento más fuerte.

Se implementara un sistema de señalización para una adecuada seguridad a la hora del mantenimiento tal como lo indican los fabricantes.El cálculo para la distribución de los espacios se realiza de la siguiente manera.

El diámetro de la hélice del rotor es D = 12 m, mediante el criterio a distribuir se busca emplear menos área en terreno, y a su vez el viento aprovechado por la segunda turbina sea recuperado lo suficiente a su valor tal como lo fue en la primera turbina.

Los espaciamientos a considerar son 4 a 5 diámetros del rotor de la turbina, en la línea que sea perpendicular a la dirección de viento predomínate; y de 7 a 8 diámetros de rotor de la turbina, la línea que este en dirección predominante del viento.

Las de los aerogeneradores están en la dirección predominante del viento deberán alinearse dos turbinas que pertenecen a las líneas perpendicular a la dirección predominante del viento. En la siguiente figura se muestra de los aerogeneradores de diámetro de rotor D.

Para nuestro caso se eligió de 5 diámetros del rotor en la dirección de Este – Oeste y de 8 diámetros del rotor en la dirección Sur – Norte.

[ ] FIME

Si el viento golpea al segundo aerogenerador antes que la velocidad del viento haya sido restaura al golpear una turbina más temprana, la producción de energía en la segunda disminuirá relativamente su producción.

Espaciando las turbinas más separadamente producirán más potencia, pero mayor ocupación del terreno.

El área ocupada por el parque eólico es de 14040m2 del total 44680163m2 perteneciente al Ex Fundo - UNPRG.

IX.- MANTENIMIENTO DE AEROGENERADORES

[ ] FIME

El mantenimiento de los equipos se realizará en forma semestral, y/o de acuerdo a las instrucciones de los fabricantes y a la periodicidad recomendada por ellos, además el personal a cargo de estas mantenciones será personal propio de la compañía suministradora de equipos, los cuales estarán sujetos a las disposiciones en el manejo ambiental y seguridad. Se procederá también a la mantención regular de todas las instalaciones físicas.

9.1 Mantenimiento correctivo.

Son intervenciones no programadas o de emergencia. Las intervenciones de mantenimiento correctivo las realizará personal cualificado para realizar tal fin.

Realizar el Mantenimiento Correctivo. El personal de mantenimiento, tras la detección de un error, falla o avería, iniciará las labores necesarias para corregir el problema dentro de las 24 horas siguientes a su detección. El personal mínimo requerido será de 2 personas. En cuanto a los elementos de protección personal (EPP) para la seguridad de los trabajadores, contarán con equipos de trabajo en altura, botas de seguridad, casco, guantes de trabajo, guantes de protección eléctrica, pértigas de maniobra y detección de tensión, etc. Cabe destacar que estos EPP cumplirán disposiciones de D.S. Nº 594/1999 y con Decreto. Nº 18/1982, ambos del Ministerio de Salud.

7.2 Mantenimiento preventivo.

Realizar el Mantenimiento Preventivo, asignando los equipos de mantenimiento necesarios, que garanticen el cumplimiento de los mantenimientos periódicos establecidos. Se contemplan las siguientes subactividades:

La recogida de muestras de aceite del multiplicador y realización de pruebas de aceite cada 6 meses.

El suministro de todos los consumibles (esto es, grasa, pastillas de freno, aceite, filtros de aceite, etc.), necesarios para la operación correcta de los aerogeneradores.

Reaprietes tornillería. Pruebas de funcionamiento. Mantenimiento de elementos de seguridad y elevación. Mantenimiento eléctrico en BT y AT. Inspección visual y comprobación de componentes

[ ] FIME

Son inspecciones programadas de mantenimiento. En la programación de estas intervenciones es recomendable seguir las indicaciones del fabricante, como mínimo incluirán:

Aportar todas las herramientas necesarias, incluyendo las herramientas calibradas, para la Operación y Mantenimiento correctos de los aerogeneradores.

Buje

Detección de fisuras. Revisión del par de apriete de los tornillos.

Palas

Inspección visual de las palas. Detección de fisuras. Inspección del extender de las palas.

Eje transversal, biela

Lubricación cojinetes de las bielas. Lubricación sistema de anti-rotación para el eje transversal Lubricación soporte del eje transversal y del cojinete liso delantero. Chequeo del par de apriete de los tornillos. Chequeo de los rodamientos.

Cilindro del pitch

Lubricación anillos guía en alojamiento del eje de orientación de palas. Lubricación rodamiento del eje de orientación. Lubricación cabeza de bulón en el vástago del pistón. Lubricación soporte del cilindro hidráulico. Chequeo del par de apriete de los tornillos. Chequeo del cojinete liso. Chequeo de las partes en tubo portador. Chequeo de rodamiento del eje de orientación de palas y anillos guía. Chequeo del soporte del cilindro. Chequeo del cilindro hidráulico. Chequeo de posibles fugas de aceite. Chequeo de la posición cero del sistema del eje de orientación de la palas.

Eje principal

Lubricación rodamiento principal, frontal / trasero.

[ ] FIME

Chequeo de rodamientos. Chequeo del par de apriete de los tornillos.

Sistema de amortiguación

Lubricación disco de muelles derecho / izquierdo. Chequeo del par de apriete de los tornillos.

Reductora

Lubricación general. Chequeo par de apriete de los tornillos. Chequeo de la holgura de los rodamientos. Chequeo fugas de aceite. Test de aceite.

Frenos

Chequeo del par de apriete de los tornillos. Chequeo pinzas y pastillas de frenos. Chequeo del disco de freno. Eje de transmisión. Lubricación general. Chequeo del eje de transmisión.

Generador

Lubricación general. Chequeo de los amortiguadores de caucho. Chequeo de los rodamientos. Chequeo del dispositivo protector del ventilador y tratamiento de la superficie.

Sistema hidráulico

Revisión de niveles. Cambio filtro alta presión.

Motor de orientación

Lubricación general. Chequeo de rodamientos. Revisión de fugas de aceite.

[ ] FIME

Sistema del rodamiento de orientación

Lubricación mordazas, vértice inferior, borde interno, dientes. Chequeo del par de apriete de los tornillos. Chequeo de los rodamientos de deslizamiento. Control del material.

Góndola y corona

Chequeo del par de apriete de los tornillos. Control del material. Chequeo de soldaduras.

Carcasa

Revisión general.

Torre tubular

Chequeo del par de apriete de los tornillos y revisión general.

Sistema de control Sistema de control con memoria programable Control lógico programable (PLC) Sistema de control a distancia