Recurso Eólico y Meteorología - CFGS Energías Renovables

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Questions and Answers

¿Qué permite calcular la ley de distribución de la velocidad del viento en el contexto de la energía eólica?

  • El número de aerogeneradores necesarios
  • La probabilidad de que no se genere energía
  • La velocidad máxima del viento en una zona
  • El potencial energético y la energía anual de un aerogenerador (correct)

¿Cómo se describe la función densidad de probabilidad de Weibull?

  • Es una función de tres parámetros
  • Representa una distribución uniforme
  • Se caracteriza por dos parámetros, k y c (correct)
  • Es una función lineal de la velocidad del viento

¿Qué aspecto de la velocidad del viento representa el factor k en la distribución de Weibull?

  • La asimetría de la distribución (correct)
  • La velocidad media anual
  • El cálculo del potencial de generación
  • La variabilidad de la temperatura

¿Qué indica el factor c en la distribución de Weibull?

<p>La velocidad media anual del viento (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se puede inferir sobre la curva de Weibull en relación al histograma de velocidades del viento?

<p>Sigue prácticamente la forma del histograma (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el rango de aumento de velocidad en la cima de una colina?

<p>Entre un 40 y un 80% (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué efecto tienen los obstáculos sobre la velocidad del viento?

<p>Disminuyen la velocidad del viento (C)</p> Signup and view all the answers

¿Hasta qué altura puede alcanzar la zona de turbulencia en relación con un obstáculo?

<p>Hasta 2 a 3 veces la altura del obstáculo (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál fue uno de los avances más importantes en la tecnología del aprovechamiento del viento en la segunda mitad del siglo XIX?

<p>La aparición del molino multipala americano (A)</p> Signup and view all the answers

¿Dónde se forman turbulencias más acusadas en presencia de un obstáculo?

<p>En la parte posterior (sotavento) (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de los siguientes es un efecto desfavorable de los obstáculos al proyectar parques eólicos?

<p>Aumento de turbulencias (A)</p> Signup and view all the answers

¿Dónde tuvo lugar el desarrollo pionero de la energía eólica en Europa a principios del siglo XX?

<p>Dinamarca (C)</p> Signup and view all the answers

Al proyectar la instalación de parques eólicos, ¿qué se debe evitar en el radio de un kilómetro?

<p>Obstáculos importantes (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué logros tecnológicos alcanzó Palmer Cosslett Putnam en la década de 1940?

<p>Primera turbina de potencia superior a 1 MW (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de obstáculos causan turbulencias más pronunciadas?

<p>Obstáculos de forma irregular (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la tecnología de aerogeneradores en el siglo XX es correcta?

<p>En 1908, existían 72 generadores eólicos en Dinamarca (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué potencia tenían en general los generadores eólicos en Dinamarca alrededor de 1908?

<p>Entre 5 kW y 25 kW (D)</p> Signup and view all the answers

Cuando el viento encuentra un obstáculo, ¿cuál es el efecto de la turbulencia en comparación con el flujo de viento en una superficie plana?

<p>Aumenta la turbulencia y afecta negativamente el flujo (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál fue el uso de la tecnología eólica durante la Segunda Guerra Mundial?

<p>Para cargar baterías de los U-Boats alemanes (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de these is a characteristic of the American multipala mill?

<p>Fue utilizado para el bombeo de agua (D)</p> Signup and view all the answers

En los años 80, ¿qué país se destacó en el impulso de la tecnología de generación eólica?

<p>Dinamarca (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo influye el relieve del terreno sobre la velocidad del viento?

<p>Puede aumentarla o disminuirla dependiendo del tipo de pendiente. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué porcentaje máximo de la potencia eólica disponible se puede aprovechar en la práctica?

<p>45% al 50% (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el tipo de colina más adecuado para la instalación de aerogeneradores?

<p>Colinas suaves y redondeadas. (B)</p> Signup and view all the answers

¿A qué distancia del mar se recomienda situar las colinas para la instalación de aerogeneradores?

<p>Entre 0,25 y 2,5 veces la altura de la colina. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la densidad del aire en condiciones ideales a 15ºC?

<p>1,225 kg/m3 (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de pendientes pueden causar importantes turbulencias en aerogeneradores?

<p>Pendientes superiores al 50%. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué factores afectan la densidad del aire?

<p>Altura, temperatura y humedad (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué significa el término 'área de barrido de las palas' en la potencia eólica?

<p>El área que ocupan las palas de un aerogenerador (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué forma de colina presenta un efecto acelerador mayor para la instalación de aerogeneradores?

<p>Colinas de forma triangular o sinusoidal con pendientes suaves. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de relieve es menos adecuado para la instalación de aerogeneradores?

<p>Relieves con crestas agudas y fuertes pendientes. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa la velocidad media del viento en el cálculo de la potencia eólica?

<p>La velocidad del viento medida en metros por segundo (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes variables no afecta la potencia eólica disponible?

<p>Cantidad de luz solar (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es un efecto negativo de las turbulencias en aerogeneradores?

<p>Reducen la energía que puede ser extraída. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el resultado del cálculo de la potencia eólica que se expresa?

<p>W/m2 (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué características se consideran óptimas para la instalación de aerogeneradores en colinas?

<p>Pendientes suaves y sin obstáculos. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué representa el límite de Betz en la potencia eólica?

<p>El límite teórico de extracción de energía del viento (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo afecta el calentamiento desigual del sol a la presión atmosférica?

<p>Causa variaciones de presión al calentar zonas de manera desigual. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede con las zonas de mayor presión en la atmósfera?

<p>Desplazan el aire hacia zonas de menor presión. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el papel del sol en la creación del viento?

<p>El sol calienta la tierra de forma desigual, creando diferencias de presión. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué efecto tiene la composición de la atmósfera en la radiación solar?

<p>La composición atmosférica afecta cómo penetra la radiación solar en la superficie. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué demuestra el ejemplo del émbolo en relación con la presión y temperatura del gas?

<p>Un aumento de temperatura en un gas provoca un aumento de presión. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el efecto del ángulo de incidencia de los rayos solares en la temperatura de la tierra?

<p>Afecta la cantidad de energía solar que llega a la superficie, generando diferencias de temperatura. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se relacionan la temperatura y la presión en el contexto del viento?

<p>Las diferencias de temperatura generan diferencias de presión, creando viento. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué impide que el calentamiento del planeta sea uniforme?

<p>La rotación de la tierra y la variabilidad en la superficie terrestre. (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Molino multipala americano

Un tipo de molino de viento con múltiples aspas, usado principalmente para bombear agua, que surgió a mediados del siglo XIX y sentó las bases para los generadores eólicos modernos.

Aerogenerador

Dispositivo que usa la energía cinética del viento para generar electricidad a través de un proceso mecánico que involucra un rotor, un alternador o dinamo.

Desarrollo pionero de energía eólica en Europa

Dinamarca fue clave durante el primer cuarto del siglo XX, con 72 generadores eólicos entre 5 kW y 25 kW.

Primera turbina de potencia superior a 1 MW

Desarrollada por Palmer Cosslett Putnam en la década de 1940, representando un avance significativo en la capacidad de las turbinas eólicas.

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Impulso a la tecnología eólica, década de 1980

Especialmente en Dinamarca, se impulsó el avance de la tecnología eólica, consolidando modelos que se siguen utilizando en la actualidad.

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Aplicación Bélica de la energía eólica

Durante la segunda guerra mundial, se emplearon sistemas eólicos para cargar baterías de los submarinos alemanes y para electrificación de campañas militares.

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Influencia del relieve en la velocidad del viento

El relieve del terreno afecta la velocidad del viento. Colinas suaves aceleran el viento, mientras que pendientes fuertes crean turbulencias.

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Colinas para aerogeneradores

Las colinas suaves, con pendientes suaves, sin vegetación alta y cima redondeada son ideales para instalar aerogeneradores.

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Distancia de la orilla para colinas cercanas al mar

Para colinas cerca del mar, la distancia ideal a la orilla debe estar entre 0.25 y 2.5 veces la altura de la colina.

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Pendientes fuertes y turbulencias

Pendientes fuertes (acantilados, escarpados) generan turbulencias que reducen la energía del viento y causan esfuerzos mecánicos en la maquinaria.

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Forma de colinas y aceleración

Las colinas triangulares o sinusoidales con pendientes suaves tienen un mayor efecto acelerador del viento.

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Calentamiento desigual de la Tierra

El Sol no calienta toda la superficie terrestre de forma uniforme debido a factores como el ángulo de incidencia de los rayos solares, la reflexión por la atmósfera, nubes, montañas, bosques y masas de agua.

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Variaciones de presión atmosférica

El calentamiento desigual de la Tierra crea zonas con mayor y menor temperatura, lo que a su vez genera diferencias de presión.

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Transferencia de energía cinética del aire

El aire se mueve de las zonas de alta presión a las de baja presión, transportando energía cinética. Este movimiento es el viento.

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Ecuación de los gases ideales y densidad

La densidad del aire depende de la presión y la temperatura, según la ecuación de los gases ideales.

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Sistema termodinámico cerrado

Un sistema que no intercambia materia con su entorno, como la Tierra.

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Calentamiento de un gas en un tanque

Al calentar un gas en un tanque, su temperatura aumenta, lo que incrementa la presión.

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Efecto de obstáculos sobre el viento

Los obstáculos (edificios, árboles, etc.) disminuyen la velocidad del viento y aumentan las turbulencias.

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Zona de turbulencia

Área de aire inestable y agitado detrás de un obstáculo, alcanzando alturas de 2 a 3 veces la altura del obstáculo.

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Sotavento

Parte posterior de un obstáculo donde se producen turbulencias más fuertes.

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Barlovento

Parte delantera de un obstáculo donde se producen turbulencias menores.

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Velocidad del viento en la cima

Puede aumentar entre un 40% y un 80% en lo alto de una colina, pero disminuye con la altura.

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Radio de influencia de un obstáculo

Distancia de seguridad al construir un parque eólico para evitar la presencia importante de obstáculos, esencialmente en la dirección principal del viento.

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Potencia eólica disponible

Máxima potencia extraíble del viento al extraer toda su energía cinética.

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Aprovechamiento real

Aproximadamente un 45% al 50% de la potencia eólica disponible.

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Densidad del aire (ρ)

Masa de aire por unidad de volumen, influye en la potencia extraíble.

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Condiciones ideales (ρ)

1.225 kg/m³ a 15ºC. Valor aproximado, variable según altitud, temperatura, humedad.

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Área de barrido (A)

Superficie barrida por las palas del aerogenerador.

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Velocidad media del viento (V)

Velocidad promedio del viento en el emplazamiento.

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Unidades de potencia

Potencia se expresa en vatios por metro cuadrado (W/m²).

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Distribución de Weibull

Ley que describe el comportamiento de la velocidad del viento en un lugar y altura determinados, representando un año «tipo".

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Función densidad de probabilidad p(v)

Función que muestra la probabilidad de que la velocidad del viento sea un valor determinado en la distribución de Weibull.

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Parámetro 'c' (factor de escala)

Valor numérico representativo de la velocidad media anual del viento.

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Parámetro 'k' (factor de forma)

Medida de la asimetría o forma de la distribución de velocidades del viento.

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Velocidad del viento (v)

Magnitud expresada en m/s que representa la rapidez del viento en un punto específico.

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Cálculo potencial energético

Determinar la capacidad energética del viento basándose en la distribución de velocidades.

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Energía anual de un aerogenerador

Estimación de la energía que la turbina puede producir anualmente, basada en parámetros de la velocidad del viento.

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Study Notes

Recurso Eólico y Meteorología

  • Objetivo del documento: Presenta las bases para el aprovechamiento del recurso eólico, incluyendo su origen y análisis de datos estadísticos para la instalación de una planta eólica.
  • Contenido del documento:
    • Breve revisión histórica del aprovechamiento del viento.
    • Meteorología, viento y energía eólica.
    • Variaciones del viento con condiciones locales y altura/turbulencia.
    • Métodos de análisis de recurso eólico: Curvas de distribución de velocidad y rosas de los vientos.
  • Curso: CFGS Técnico en energías renovables
  • Profesor: Juan Antonio Terrones Ranz
  • Año: 2022
  • Título del documento: Gestión del montaje de parques eólicos
  • Código: 0683

Contenido Detallado

  • Empleo de energía del viento: Breve revisión histórica, desde el 4500 a.C hasta el siglo XIX con el desarrollo de los molinos multipala americanos.
  • Atmósfera: Origen del viento: el sol como factor principal en el calentamiento desigual de la tierra y la consiguiente creación de diferencias de presión, lo que produce el viento.
    • Definición de atmósfera como la capa gaseosa que envuelve la Tierra.
    • Composición del aire seco: Nitrógeno (N₂), Oxígeno (O₂), Argón (Ar), Dióxido de carbono (CO₂), Neón (Ne), Helio (He), Metano (CH₄), Kriptón (Kr), Hidrógeno (H₂), Ozono (O₃), Vapor de agua (H₂O).
  • Variación del perfil vertical de velocidades del viento:
    • Influencia del terreno: Reducción o aumento de la velocidad en función del relieve. La capa límite en los primeros 1.000 metros se ve afectada por la orografía y la vegetación.
    • Influencia de obstáculos: Disminución de la velocidad y aumento de turbulencias en la zona sotavento de los obstáculos.
  • Estimación del recurso eólico:
    • Toma de medidas de las magnitudes del viento.
      • Rosas de viento: Gráficas de velocidad y dirección.
      • Histogramas de la distribución de la velocidad anual.
      • Histogramas de frecuencias relativas.
      • Distribución de Weibull.
  • Tipos de viento: Brisa marina, brisa terrestre, mistral, tramontana, cierzo, sirocco, simún y monzones.
  • Influencia del relieve: Importancia de la velocidad del viento en la cima de las colinas. Identificación de zonas óptimas para la instalación de aerogeneradores en función de pendientes suaves.
  • Turbulencias: Efectos negativos de las turbulencias. Problemas mecánicos y de seguridad. Mayor afectación en la zona sotavento de los obstáculos.

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