ENERGÍA EÓLICA
TEORÍA Y CONCEPTOS
Dr. Oscar Alfredo Jaramillo Salgado
Investigador Titular “A”
INSTITUTO DE ENERGÍAS RENOVABLES DE LA UNAM
CAPEV 15 - 2013
9 de septiembre de 2013
Temixco, Morelos, MÉXICO
Mecánica y dinámica de aerogeneradores
Contenido de la presentación
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Principios generales
Dinámica del rotor del aerogenerador
Modelos dinámicos de aerogeneradores
Mecánica y dinámica de aerogeneradores
Las turbinas de viento capturan la potencia del viento mediante palas que son
aerodinámicamente diseñadas y realizan la conversión en energía mecánica de
rotación. El número de palas es normalmente tres y la velocidad de rotación
disminuye a medida que el radio de las palas aumenta. Para turbinas de viento de
rango de megawatt la velocidad de rotación será de 10 a 15 rpm. El forma eficiente
para convertir la potencia de baja velocidad, alto torque, en energía eléctrica es
usar una caja de engranes y un generador con velocidad estándar. La caja de
engranes adapta la baja velocidad del rotor de la turbina a la alta velocidad del
generador. La caja de cambios puede no ser necesario para los sistemas de
generador de multipolo. El generador convierte la energía mecánica en energía
eléctrica, ésta es alimentada a red eléctrica donde se utiliza electrónica de potencia
y transformadores con interruptores de circuito y sistemas convencionales de
electricidad.
Mecánica y dinámica de aerogeneradores
La conexión de aerogeneradores a la red eléctrica es posible en baja tensión,
mediana de la tensión, alta tensión, y aún en el sistema de extra alta tensión.
Mientras que hoy en día, la mayoría de los aerogeneradores son es conectados
media tensión, las grandes granjas eólicas marinas están conectadas al nivel de alta
y extra alta tensión.
Mecánica y dinámica de aerogeneradores
Mecánica de funcionamiento y la góndola
Es correcto decir que la transmisión mecánica de potencia, el "tren de unidad
mecánico", se compone de elementos de máquina convencionales que se utilizan
también en otras áreas de la ingeniería mecánica. Por esta razón, muchos
componentes pueden tomarse a un costo relativamente eficaz de producción en
serie. Para el fabricante de turbinas de viento, estos son partes suministrada por el
proveedor. Por otro lado, la conversión mecánico-eléctrica de la energía del viento
en un aerogenerador sigue sus propias leyes y presenta sus propios problemas
específicos. Debido el inestable torque causado por las características del viento,
el sistema del rotor y los sistemas de generación de potencia eléctrica requieren
conceptos de diseño inteligente para evitar un aumento desfavorable de sistemas
que representa peso y masa en las turbinas eólicas. El diseño del tren mecánico es,
por lo tanto, es una tarea de diseño no convencional y requiere de una tecnología
donde la innovación se encuentra en el campo de la ingeniería de sistemas.
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El término "tren mecánico" abarca a todas las partes giratorias, desde el centro del
rotor hasta el generador eléctrico. Estos componentes forman una unidad funcional
y, por lo tanto, siempre se deben considerar juntos. Tecnológicamente, también,
pertenecen a la misma categoría de "ingeniería mecánica". El generador eléctrico,
sin embargo, es una parte sólo en la medida en que su instalación presenta un
problema mecánico en el conjunto del tren mecánico.
El tren mecánico y el sistema eléctrico por lo general se alojan dentro de una
góndola cerrada. Este góndola debe albergar también el sistema de orientación y
los rodamientos de la torre. Su diseño estático está estrechamente asociado con la
construcción y disposición de los componentes del tren motriz y particularmente
con el rotor. No menos importante, el diseño de la forma de la góndola es una tarea
que también debe ser considerada desde un punto de vista aerodinámico y
posiblemente estético.
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Consideraciones fundamentales de la transmisión de potencia
La generación de corriente alterna con frecuencia fija: en Europa por lo general
esto significa 50 Hz (en comparación con 60 Hz en los Estados Unidos): es de
tecnología convencional, y cumple dos requisitos:
– presenta una velocidad constante, con variaciones en la velocidad y torque de no
más uno por ciento,
– niveles de velocidad más o menos coincidentes del tren motriz y el generador.
Generadores de energía comunes están diseñadas para operarse a 1500 o 1600
revoluciones.
Estos requisitos se cumplen para turbinas de vapor o de gas y con algunas
restricciones también por motores diesel, pero no así para los aerogeneradores.
Prácticamente es una característica de este último que su velocidad y torque se
están sujetos a variaciones especialmente altas. Otro punto es que la velocidad de
giro del rotor es muy diferente de la requerida por el generador eléctrico. Son
difíciles de resolver los problemas de conversión de energía mecánico-eléctrica en
una turbina eólica. El factor importante es que el tren mecánico debe ser capaz de
absorber las desfavorables propiedades inherentes a un rotor eólico y proporcionar
una adecuada generación eléctrica.
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¿Por qué no se tiene el generador impulsado directamente por el rotor? Con un
simple cálculo se muestra que, asumiendo la velocidad del rotor a 20 rpm, un
generador funcionando a esa misma velocidad tendría que tener 350 pares de
polos para proporcionar corriente alterna con una frecuencia de 50 Hz. Acomodar
este número de polos sobre un rotor de generador requeriría de por lo menos de
10 a 15 m de diámetro. Generadores multipolo de este tipo son utilizados en
combinación con turbinas hidroeléctricas, pero hasta ahora no han sido
económicamente viables en turbinas eólicas.
Sin embargo, esta situación ha cambiado en los últimos años. Hoy en día, avances
en la tecnología del convertidor de frecuencia permite combinaciones rentables de
generadores eléctricos de frecuencia variable seguidas de convertidores de
frecuencia, proporcionando la frecuencia de red constante necesaria. Un
generador impulsado directamente por el rotor, por tanto, ya no necesita estar
diseñado para la frecuencia de la red, por lo que el número requerido de pares de
polos y el diámetro resultante puede reducirse considerablemente.
Aerogeneradores sin caja de engranes con convertidores de frecuencia, por tanto,
se han convertido en una verdadera alternativa a los aerogeneradores
convencionales con caja de engranes tradicional.
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Independientemente de estos desarrollos más recientes, las mayoría de los
fabricantes todavía optan por el diseño convencional de tren motriz con una caja
de engranes entre el rotor y el generador.
¿Qué tipo de engranajes de transmisión es adecuado para este propósito? Una
transmisión con velocidad variable sería deseable. Una transmisión infinitamente
variable entre rotor y generador eléctrico tiene varias ventajas. Por un lado, el rotor
podría ser operado en su relación de velocidad de punta óptima a cualquier
velocidad de viento, lo que aumentaría el rendimiento energético. Además, el
torque dinámico del rotor para sobrecarga y variaciones de velocidad podría ser
aislado. Por desgracia, una operación rentable de una transmisión variable
continua con una amplia gama de velocidades y con una eficacia alta se ha
mantenido como un objetivo de desarrollo tecnológico que aún no se ha logrado
hasta el día de hoy.
Se han realizado algunos avances en este campo. Las llamadas transmisiones de
velocidad variable con servo-motores se usan en los vehículos para fines especiales
o en determinadas aplicaciones de la tecnología de fuerza motriz. Básicamente, las
transmisiones de este tipo también son adecuados para las turbinas eólicas. Sin
embargo, estas transmisiones son relativamente complejas y requieren una gran
cantidad de servicios y se vuelven poco rentables.
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Cajas de engranes adecuadas para su aplicación en aerogeneradores están
disponibles de muchos campos de la maquinaria. Pero las cargas dinámicas y los
requisitos con respecto a la vida útil y servicios son demasiado puntuales para
garantizar su uso exitoso en turbinas eólicas. Diseño y mantenimiento, por lo
tanto, tienen que adaptarse a las necesidades específicas de la tecnología de
turbinas eólicas.
Inevitablemente el rotor de un aerogenerador de eje horizontal se monta en una
torre que debe ser al menos tan alta como la mitad del diámetro de rotor. Pero
esto no significa que todos los componentes del tren motriz y el generador
eléctrico también deberán estar situados en la parte superior de la torre. Para
reducir el peso de la Torre de estos componentes y para facilitar el montaje y la
accesibilidad, los componentes mecánicos y eléctricos se localizan en la base de la
góndola o en la torre. De hecho, hay un número de alternativas y algunas de estas
se han aplicado realmente en algunos aerogeneradores teniendo sus propias
problemáticas.
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El transporte y la erección de los recientes aerogeneradores multimegawatts con
diámetros de rotor de más de 100 m y torres con pesos de hasta 500 toneladas
impone nuevos requisitos sobre el concepto del tren motriz. Las góndolas
incluyendo el tren motriz se no podrían ensamblar a nivel del piso – al menos no
los primeros prototipos. Sin embargo, no es muy económico ensamblar en sitio la
góndola cuando se erige la turbina eólica. En este contexto, sigue siendo un reto
encontrar un óptimo para el desarrollo del tren motriz que mejore los
procedimientos de la erección. Esto es de particular importancia para instalaciones
en alta mar. Porque montaje y erección se tienen que llevar a cabo en poco tiempo,
dependiendo de las condiciones meteorológicas.
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La solución más lógica con respecto a la
reducción del peso de cabeza de torre es dar
cabida a los componentes del tren de la unidad
en la base de la torre. Sin embargo, tener la
caja de cambios y el generador situado en la
base de la torre significa que el eje del rotor se
debe tener a través de la torre. El peso y el
costo de dicho eje resulta una solución poco
práctica.
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Un paso en la misma dirección, pero
menos radical, es colocar el generador
en una posición vertical en la cima de la
torre. Sin embargo, también hay
algunas desventajas. Aumenta la
complejidad de la caja de cambios. Esto
tiene especial importancia cuando el
rotor es frenado rápidamente y debe
tenerse en cuenta en el diseño de la
unidad de acimut y su mecanismo de
parada.
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Diseños actuales
No hay duda que la organización de
todos los componentes del tren
mecánico en la góndola tiene sus
desventajas. La estructura de la torre
debe soportar el rotor y la góndola y
tiene consecuencias en cuanto a su
fuerza y rigidez. La instalación de la
góndola es complicada y resulta más
difícil acceder a las unidades de
servicio. No obstante, organizar los
componentes mecánicas y eléctricas
en línea en la góndola se ha
convertido en el "diseño estándar".
Con este enfoque, las rutas de
transmisión mecánica son más cortas
y los problemas dinámicos se
administran más fácilmente. Hoy en
día, casi todos los sistemas de turbina
eólica se construyen en este estilo.
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Gearbox between Rotor and Generator
Esto es el diseño tradicional.
Permite el uso de generadores
eléctricos convencionales de alta
velocidad. Un buen ejemplo de
esto es el montaje del tren de la
turbina de Vestas V-39.
Todos los componentes son
fácilmente accesibles y, en el
caso de una reparación, pueden
sustituirse individualmente sin
tener que desmontar la turbina.
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La velocidad de rotación del rotor de la turbina eólica es aproximadamente de 20
a 50 rpm y la velocidad de rotación de los generadores es aproximadamente de
1000 a 3000 rpm. Por lo tanto, se debe colocar una caja de engranes entre el eje
de baja velocidad del rotor y el eje del generador de alta velocidad.
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Direct Rotor-Driven Generator
Desde alrededor de 1995, turbinas
de viento sin caja de engranes en el
tren motriz se han producido en
serie por el fabricante alemán
Enercon y han sido operados con
éxito. Entretanto, otros fabricantes
han adoptado a este tipo de
diseño, por lo que se ha
consolidado como "segundo diseño
estándar".
The turbines have variable-speed,
directly rotor-driven synchronous
generators
with
frequency
converters. Debido a la disposición
del convertidor, el generador no
tiene que ser diseñado para la
frecuencia de red 50 o 60 Hz.
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Una de las nuevas turbinas o aerogeneradores marinos, se llaman Multibrid M5000
y son fruto de la empresa Areva.
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Sistemas híbridos son una ruta mediana entre la solución convencional con tres
etapas de engranaje en la escala de megavatios, y soluciones de transmisión
directa, que generalmente exigen más bien un generador de gran diámetro. La
intención es tener una caja de engranes más simple y más fiable, con un generador
de tamaño comparable a los convencionales, llevando a un tren motriz
dimensionalmente equilibrado y compacto.
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Buje del rotor
El buje del rotor es el primer componente del tren mecánico. Sin embargo, aunque
es una parte del rotor, está estrechamente asociado con el tren mecánico en
términos de función y estructura. En aerogeneradores con control de ángulo de
paso, el buje incluye los componentes para el mecanismo de rotación de las palas.
De esta manera se convierte en un sistema complejo y representa una
característica importante del diseño técnico de la turbina eólica. El buje del rotor es
uno de los componentes más altamente estresados de una turbina eólica. Todas las
fuerzas de rotor y momentos se concentran aquí casi en un punto. Por lo tanto, se
debe seleccionar su material con el mayor cuidado con respecto a la vida de fatiga.
Hay esencialmente tres soluciones posibles, relativa a la selección de materiales y
el diseño asociado y construcción:
– placa de acero soldada,
–acero fundido,
– acero forjado
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Diseños de placa de acero soldada
La ventaja de los diseños soldados es que puede ser producidos sin grandes
inversiones en herramientas de producción. Por este motivo son la solución
preferida para pequeñas cantidades de fabricación. Turbinas experimentales y
turbinas de eólicas de primera generación con frecuencia han utilizado placas de
acero soldada.
Pero las placas soldadas tienen una desventaja. Como en el caso de las palas del
rotor de acero, las costuras soldadas deben probarse con especial cuidado y por
razones de seguridad, los valores permitidos de estrés deben ser extremadamente
bajos. Como consecuencia, el peso y los costos de producción en masa son altos,
por sólo se encuentran en turbinas eólicas pequeñas y antiguas.
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Forjado de partes
Los componentes forjados tiene los más altos parámetros de resistencia al estrés.
Esto generalmente conocida hecho sugiere que los bujes del rotor en las turbinas
de viento debe ser falsa. Desde el punto de vista de aplicación de fuerza, la forja de
los bujes del rotor es de hecho la solución ideal. Durante la forja el material se
compacta y se logra el fortalecimiento de este modo. Por otra parte, la operación
de forjado puede llevarse a cabo de tal manera que los cristales se estiran en la
dirección del esfuerzo. De esta manera, los componentes de alta resistencia que se
obtengan, son capaces de soportar la misma presión, pero son considerablemente
más ligero que los componentes soldados o fundidos.
Esta ventaja, sin embargo, está equilibradas por el alto costo. Particularmente con
los componentes más grandes, los costos de producción resultan extremadamente
altos. Es por esta razón que, por ejemplo, el centro de la turbina experimental
SwedishWTS-3/-4 se hizo de una combinación de componentes forjadas y fundidas.
Dadas las condiciones actuales, los bujes de rotor forjado ya no son una opción por
razones económicas. Las dimensiones cada vez mayores de las turbinas son la
razón.
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Acero fundido para buje de rotores de tres palas
La búsqueda para el diseño óptimo del centro de las turbinas eólicas terminó con
la dominación de rotores con tres palas, al menos temporalmente. Rotores tres
palas requieren un cuerpo rígido para estar correctamente balaceada. El material
preferido es, ahora, acero fundido.
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Mecanismo de ángulo de paso
Como una regla, turbinas eólicas grandes tienen rotores equipados con control de
ángulo de paso en el perfil aerodinámico de la pala. Básicamente, el mecanismo
necesario para esto debe cumplir dos tareas. La principal tarea es ajustar el ángulo
de paso de la pala para controlar la potencia y la velocidad del rotor. Una gama de
pasos de alrededor de 20 a 25 grados es suficiente para este propósito. Pero aparte
de esta función principal, hay una segunda tarea que tiene una influencia
considerable en el diseño del mecanismo de ángulo de paso. Para frenar el rotor
aerodinámicamente con un ángulo de aproximadamente 90°.
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Para evitar el desboque velocidad del rotor cuando se pierde carga de repente, los
grandes aerogeneradores sólo pueden frenar el rotor ajustando el paso de las palas
del rotor. Aparte de la resistencia estructural, la segunda característica de
seguridad más importante de una turbina eólica es, por lo tanto, la fiabilidad del
mecanismo de ángulo de paso de las palas. Con esto en mente, la redundancia en
los componentes y circuitos de control involucrados en el control de la velocidad
del rotor es un requisito indispensable.
Con el fin de evaluar la confiabilidad del mecanismo de ajuste de de paso de la pala
caso de una emergencia, se deben considerar tres distintas áreas funcionales:
– Mecanismo de sensor y liberación,
– Elementos actuadores,
– Relación potencia/arrastre.
Se debe contar con control redundante a través de circuitos eléctricos e
interruptores mecánicos, por ejemplo sistemas centrífugos y sensores de vibración,
puede implementarse sin un gran esfuerzo de ingeniería.
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Tecnología de rodamiento y vida útil
Los rodamientos del rotor en turbinas eólicas son, normalmente, los rodamientos
de rodillos. Es común encontrar el concepto de cojinetes doble cono. En particular,
los movimientos axiales del eje son un peligro de desgaste. Esto puede evitarse por
un diseño especial de los rodamientos, incluido su envolvente.
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Eje del rotor con rodamientos independientes
La solución tradicional del eje del rotor y montaje de rodamiento es un "eje
flotante" en una bancada con dos rodamientos separados. Las fuerzas del rotor se
transfieren hacia la torre a través de la bancada que, por regla general, se ha
diseñado como un marco de acero soldado con vigas longitudinales y transversales.
En este concepto, la caja de cambios se dispone en la mayoría de los casos como
“quitaipón” de transmisión y no tiene que absorber las cargas del rotor que no sea
el momento de torsión.
En grandes turbinas con esta configuración del tren motriz, el eje del rotor es un
componente de comparativamente pesada y costosa. Por razones de fuerza, se
utilizan principalmente el ejes de acero forjado. Rotores de acero fundido también
se han utilizado recientemente, lo que ahorra costos pero el peso sigue siendo el
mismo.
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Un diseño de rodamiento que ha sido utilizado con éxito más recientemente en
grandes turbinas es uno en el que el rodamiento trasero está integrado en la caja
de engranes. En esta configuración, el eje del rotor y la caja de engranes son
soportados en tres puntos: el rodamiento de rotor frontal y los dos rodamientos al
lado de la caja de engranes, razón por la cual este diseño se llama una suspensión
de tres puntos de apoyo. La ventaja es que la distancia entre los rodamientos es
más corta y, por tanto, hay menos deflexión que en el de bancada. Además, el
montaje "del eje del rotor con rodamiento y caja de engranes" puede ser preensamblado e instalado conjuntamente.
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Flecha del rotor integrada a la caja de engranes.
Un diseño más compacto es donde el rotor directamente acopla con la caja de
engranes. Esta solución se implementó en algunas turbinas eólicas pequeñas y
medianas. La desventaja es que la caja de engranes debe estar acoplada con el rotor
mediante una brida o totalmente integrado, y el sistema debe ser especialmente
diseñada para la turbina eólica.
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Rodamientos de rotor integrados en la estructura de la góndola
Un paso alternativo hacia un diseño más compacto es apoyar el rotor directamente
por la parte delantera de la estructura de la góndola. Esto requiere de una
estructura de carga muy rígida en la de la góndola. El rodamiento está diseñado de
para que soporte las fuerzas axiales y radiales, así como la flexión del peso del
rotor y cargas externas. En el pasado las experiencias con este tipo de rodamiento
para rotor no fueron muy buenas, pero se han logrado progresos en el diseño del
rodamiento.
Un ejemplo de un diseño reciente es el de Vestas V90. El rodamiento de rotor está
completamente integrado en la estructura de hierro fundido de la góndola sin
ningún eje del rotor visible. Las cargas de rotor se transfieren a la torre, a una
distancia muy corta, por medio de esta estructura rígida. La caja de cambios está
montado en la parte posterior de la estructura de apoyo. Debido a este concepto,
el peso del tren mecánico del V90 podría mantenerse en el mismo nivel como el de
la V80 que es más pequeños con un rotor y ensamblado convencional del tren
motriz.
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Soporte de rotor en un eje fijo
Las altas cargas mecánicas en el eje del rotor sólo pueden ser absorbidas por un
componente de caro y pesado. Un concepto que puede encontrarse en algunas de
las más recientes turbinas intenta evitar esta desventaja. En este caso, el rotor está
apoyado sobre un soporte de eje fijo que no se somete a la alternancia de cargas
de flexión, sólo a una carga de flexión estática.
El concepto de utilizar el eje fijo como el rodamiento de rotor se ha intentado en
turbinas de viento convencional con caja de engranes, por ejemplo, el
aerogenerador Bonus MkV, donde se transfiere el par desde el rotor a la caja de
cambios por un eje de torsión flexible de peso ligero a través del eje hueco de
apoyo (Fig. 8.29). En los modelos posteriores Bonus, se utiliza el sistema
convencional de tres puntos. El enfoque de un soporte de eje fijo es
particularmente adecuado para diseños de aerogeneradores sin caja de engranes.
Los sistemas sin caja de engranes de Enercon, Lagerwey y otros, por lo tanto,
tienen un rodamiento que soporta el rotor y el generador de manera directa (Fig.
8.30).
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Freno del rotor
Los frenos de un rotor son, casi siempre, frenos de disco. Frenos de disco
adecuados con frecuencia puede ser obtenidos de forma rentable de cadenas de
producción existentes destinadas a otros equipos o vehículos. En este contexto, el
diseño del freno del rotor plantea algunos problemas como su localización en el
tren motriz para su correcta operación así como la disipación de calor al ser
utilizado. Aparte de su función como freno de estacionamiento del rotor, el freno
puede también ser dimensionado como freno de servicio y trabajar en conjunto
con el freno aerodinámico.
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Caja de engranes
Esta situación ha cambiado con el
progreso que se ha hecho en la
tecnología de la caja de engranes. Hoy en
día, cajas de engranajes de alto
rendimiento con velocidades de hasta
1/100 y más, están disponibles
tecnológicamente
para
los
aerogeneradores. En muchas áreas de la
ingeniería mecánica, las cajas de
engranajes que se utilizan son adecuadas
para la implementación en turbinas de
viento, en cuanto a su concepto técnico,
su eficiencia y su vida operativa. La caja
de engranes para las turbinas eólicas se
ha convertido en un "componente
suministrado por el proveedor", que, con
algunas adaptaciones, pueden tomarse
de la gama de productos estándar de los
fabricantes de cajas de engranes.
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Instalación del generador eléctrico
La instalación del generador eléctrico en la góndola es un problema de ingeniería
mecánica en el área del diseño del tren motriz. El eje de conexión de la salida de la
caja de engranes hacia el generador eléctrico, presenta una alta velocidad donde la
velocidad nominal del generador es de 1500 rpm en los sistemas de 50 Hz y 1800
rpm en los sistemas de 60 Hz. Generadores con más de dos pares de polo se
utilizan en algunos casos, por lo que la velocidad también puede ser, por ejemplo,
750 rpm y 900 rpm respectivamente. En cualquier caso, en comparación con el eje
del rotor más lento, el par de transferido es menor por la relación de transmisión
de la caja de engranes hacia el generador, por lo que tamaño y funcionalidad del
eje generador no presenta problemas en la gama imperante de cargas. Sin
embargo, se deben resolver varios problemas específicos cuando se instalan el eje
del generador acoplado a la salida de la caja de engranes.
Básicamente, el generador puede ser acoplado directamente a la caja de engranes,
por lo que puede evitarse la disposición de un eje largo de transferencia. Esta
función se utiliza en algunas turbinas de viento pequeñas. Sin embargo, la conexión
rígida de transmisión al generador, presenta problemas. El tren de la unidad está
siempre sometido a ciertas deformaciones. Esto exige casi sin duda elementos
flexibles de conexión entre los componentes.
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Torsionally elastic gearbox suspension
Una solución para lograr el cumplimiento de torsión en el tren mecánico es la
suspensión elástica de la caja de cambios. En la turbina de sueco-american WTS3/4, la caja de cambios se suspendió en grandes marcos de H y se sujeto mediante
resorte amortiguadores hidráulicos. Como el modelo AmericanMOD-2, la turbina
estaba equipada con un generador sincrónico que fue acoplado directamente a la
red, por lo que requiere este tipo complejo de suspensión de la caja de engranes.
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Fluid coupling
La instalación de un fluido en el acoplamiento entre la caja de cambios y generador
es una solución muy eficaz para la amortiguación de vibraciones dinámicas
indeseables y picos de carga en el tren motriz. En el AmericanMOD-0A, que estaba
equipado con un generador sincrónico, se construyó un embrague hidráulico en el
eje de alta velocidad. Los picos de carga en el tren, que inicialmente había ocurrido
y que fueron causadas por el efecto de sombra de la Torre, complicaron la
sincronización a la frecuencia de la red en una medida intolerable. El fluido actuó
como amortiguador de la respuesta de vibración del generador síncrono. El
acoplamiento de fluido actúa para amortiguar la vibración de respuesta del
generador síncrono y suaviza la potencia de salida, así como la carga dinámica en el
tren de la unidad. Sin embargo, el uso de un acoplamiento mediante fluido se
asocia con pérdidas notables.
La combinación de generador sincrónico con acoplamiento de fluido
posteriormente fue adoptada por algunos otros fabricantes. Por ejemplo, la
Westinghouse WWG-0600 (Fig. 8.47). De acuerdo con la información del
fabricante, la pérdida de potencia fue a aproximadamente 2 a 3% a plena carga.
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Góndola
En casi todas las turbinas, los componentes del tren mecánicos y el generador
eléctrico están alojados en una góndola cerrada. Algunas turbinas pequeñas
carecen de éste. La góndola puede ser parte importante de la estructura, por
ejemplo, para el montaje de los rodamientos del rotor que este directamente
acoplado a la caja de engranes. Después de todo, la góndola representa un factor
de costo considerable.
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Yaw System
El sistema de posicionamiento acimutal
o de orientación, tiene la tarea de
orientar automáticamente el rotor y la
góndola en dirección del viento o
incluso poner al aerogenerador en
posición de descanso. Desde un punto
de vista operativo, el sistema de
orientación
es
un
subsistema
independiente. Desde el punto de vista
de construcción, constituye el sistema
de movimiento de la góndola en la
cabeza de la torre. Algunos de sus
componentes están integrados en la
góndola, algunos en la cabeza de la
torre.
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