UD01: Caracterización de Aerogeneradores
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Questions and Answers

¿Cuál es una característica distintiva de la máquina de rotor bobinado en comparación con la máquina de jaula de ardilla?

  • Tiene bobinados trifásicos en el rotor. (correct)
  • No puede controlar la corriente del rotor.
  • Utiliza barras de aluminio cortocircuitadas.
  • Funciona exclusivamente mediante inductancia.

¿Qué permite el uso de anillos rozantes en una máquina de rotor bobinado?

  • Eliminar la necesidad de escobillas conductoras.
  • Mantener una conexión rotativa del rotor. (correct)
  • Suceder la inducción únicamente a través del estator.
  • Incrementar la velocidad del rotor sin modificar la corriente.

¿Cómo se controla la corriente en los bobinados del rotor de una máquina de rotor bobinado?

  • Utilizando escobillas que rozan sobre el cuerpo de anillos. (correct)
  • Mediante el ajuste de la velocidad de giro del rotor.
  • Por medio de un regulador de frecuencia conectado al estator.
  • A través de un dispositivo de gestión de energía externo.

¿Qué materiales se pueden utilizar para construir las escobillas en una máquina de rotor bobinado?

<p>Pastillas de grafito o filamentos conductores. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la principal función del cuerpo de anillos en una máquina de rotor bobinado?

<p>Establecer la conexión eléctrica rotativa. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la relación de transmisión para una NM750 con velocidades nominales de 1506 RPM y 20,82 RPM?

<p>72,33 (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué frecuencia se utiliza en América para las máquinas de 3 pares de polos?

<p>60 Hz (D)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la velocidad de sincronismo para una máquina de 2 pares de polos a 60 Hz?

<p>1800 RPM (C)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué una multiplicadora diseñada para 50 Hz no es válida para 60 Hz?

<p>Porque no puede elevar la velocidad de entrada (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de engranajes se emplean principalmente en las multiplicadoras para soportar cargas discontinuas?

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

¿Cuál es el propósito de los sistemas de suspensión en las multiplicadoras?

<p>Soportar cargas discontinuas (C)</p> Signup and view all the answers

Según la IEC61400, ¿cuántos tipos de configuraciones de cajas multiplicadoras se indican?

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

¿Qué caracteriza la configuración de etapas paralelas en las cajas multiplicadoras?

<p>Utiliza engranajes de diferente diámetro (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal del rotor en un aerogenerador?

<p>Impulsar el generador mediante la transferencia de energía cinética. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de aerogenerador se menciona como el más extendido y eficiente hoy en día?

<p>Aerogeneradores de rotor vertical. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué conjunto de un aerogenerador es responsable de la parte rotativa donde se unen las palas?

<p>Rotor. (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes opciones no es un conjunto principal de un aerogenerador?

<p>Sistema de refrigeración. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué es el 'Hub' en el contexto de un aerogenerador?

<p>El componente que conecta las palas al tren de potencia. (C)</p> Signup and view all the answers

Para un diseño adecuado del rotor, ¿qué aspecto es considerado indispensable?

<p>Los parámetros de diseño determinados. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué puede implicar la clase 's' de aerogenerador?

<p>Aerogeneradores para condiciones de viento o seguridad especiales. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se entiende por 'sistemas de potencia' en un aerogenerador?

<p>Componentes que transfieren la energía generada al sistema eléctrico. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal de la góndola en un aerogenerador?

<p>Convertir energía cinética en energía eléctrica (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué componentes se pueden encontrar dentro de la góndola?

<p>Rodamientos, generador y multiplicadora (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué es el rodamiento principal en el contexto de la góndola?

<p>El soporte del eje de potencia (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué elemento no está necesariamente presente en todos los aerogeneradores?

<p>El rodamiento principal (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de energía se convierte en eléctrica en la góndola?

<p>Energía cinética (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes funciones pertenece a los sistemas auxiliares en la góndola?

<p>Monitorear el rendimiento del aerogenerador (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función cumple la multiplicadora dentro de la góndola?

<p>Aumentar la velocidad del rotor (A)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué es importante estudiar el diseño del rodamiento principal en los aerogeneradores?

<p>Porque su diseño puede variar entre diferentes modelos (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el efecto de aumentar la frecuencia de disparo en un tiristor?

<p>Limitar la corriente por el estator del generador. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué no se utiliza ampliamente un convertidor de frecuencia en el estator de esta máquina?

<p>Debido al alto nivel de corriente que tendría que soportar el convertidor. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de sistema se incorporó más tarde en las máquinas de paso fijo?

<p>Sistema de paso variable. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es un beneficio mencionado del sistema de velocidad fija?

<p>Simplicidad y bajo coste. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué limita la curva de potencia a altas velocidades de viento en este tipo de generadores?

<p>La velocidad de acoplamiento. (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se diseñaron algunos generadores para reducir las pérdidas por saturación del núcleo magnético?

<p>Añadiendo un generador de menor potencia con más polos. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué estructura se utilizó para ahorrar espacio en generadores de distinta potencia?

<p>Generadores con doble bobinado. (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de máquinas se mencionan como ejemplos de este tipo de generador?

<p>NM72 y NM82. (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el objetivo principal de la configuración presentada en dos etapas planetarias y dos etapas paralelas?

<p>Incrementar el ratio de conversión (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ventaja proporciona la inclusión de una etapa planetaria intermedia en la configuración?

<p>Permite una velocidad de entrada más baja (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede a la salida del primero de los planetarios en la configuración?

<p>Se acopla el carrier del segundo planetario (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal del segundo planetario en la configuración descrita?

<p>Aumentar la velocidad del sol (D)</p> Signup and view all the answers

¿Por qué se recurre a la etapa paralela después de la salida del segundo planetario?

<p>Para aumentar la velocidad aún más (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se busca evitar al recurrir a la facilidad de añadir una etapa planetaria intermedia?

<p>Recurrir a más etapas paralelas (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es un aspecto crítico a considerar en la configuración de las etapas planetarias y paralelas?

<p>La eficiencia en la conversión de energía (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué implica la configuración con dos etapas planetarias y dos etapas paralelas en términos de eficiencia?

<p>Aumenta el rendimiento energético al optimizar la conversión (A)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Aerogenerador clase 'S'

Tipo de aerogenerador diseñado para requisitos específicos de viento o seguridad.

Conjunto Rotor-Palas

Parte rotativa del aerogenerador donde se unen las palas, iniciando la transferencia de energía cinética.

Rotor (Hub)

Componente que une las palas con el tren de potencia, crucial para la transferencia de energía.

Tren de potencia

Sistema que recibe la energía del rotor para convertirla en otra forma útil.

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Aerogenerador de rotor horizontal

Tipo de aerogenerador con el eje de rotación horizontal.

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Aerogenerador de rotor vertical

Tipo de aerogenerador con el eje de rotación vertical, comúnmente usado.

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Transferencia de energía cinética

Proceso donde la energía mecánica del viento se transforma en energía rotativa en las palas.

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Parámetros de diseño

Características técnicas específicas del rotor para su correcto funcionamiento.

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¿Qué es la góndola?

El habitáculo sobre la torre del aerogenerador que alberga los mecanismos para convertir energía cinética en eléctrica.

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Componentes de la góndola

Rodamientos, eje principal, multiplicadora, eje de alta velocidad, generador, sistemas auxiliares y sistemas de potencia.

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Rodamiento principal

Dispositivo(s) que transfiere el movimiento rotatorio en la góndola.

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Diseño del rodamiento principal

Puede variar entre aerogeneradores y a veces se considera como apoyo del eje de potencia.

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Función del rodamiento

Permite transferir el movimiento rotatorio apoyándose en el nacelle frame.

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Nacelle

Nombre en inglés para la góndola.

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Conversión de energía cinética

Proceso de transformación de la energía del viento en electricidad dentro del aerogenerador.

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Eje de alta velocidad

Componente esencial de la góndola que interviene en la conversión de energía.

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Relación de transmisión

La proporción entre la velocidad del eje rápido y el eje lento de un aerogenerador.

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Frecuencia de red eléctrica

Número de ciclos por segundo de la corriente eléctrica en una red.

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Velocidad de sincronismo

Velocidad a la que un generador debe girar para generar una corriente eléctrica que está sincronizada con la frecuencia de la red.

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Caja multiplicadora

Dispositivo que cambia la velocidad de rotación de un eje para adaptarla a la frecuencia de la red eléctrica.

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Configuración paralela de etapas

Sistema básico de caja multiplicadora que alinea ejes paralelos con engranajes coaxiales de diferentes diámetros.

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Engranajes helicoidales

Tipo de engranajes utilizados en cajas multiplicadoras para una mejor transmisión de carga.

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Sistemas de suspensión

Mecanismos que unen las cajas multiplicadoras al bastidor de la nacelle para soportar cargas variables.

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IEC61400

Norma internacional que especifica los requisitos para las cajas multiplicadoras.

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Configuraciones de multiplicador de velocidad

Diferentes diseños de multiplicadores de velocidad en aerogeneradores, cada uno con características específicas para transformar la energía del viento en energía mecánica.

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Etapa planetaria

Tipo de engranaje utilizado en los multiplicadores de velocidad que permite una multiplicación de la velocidad de rotación con un tamaño compacto.

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Etapa paralela

Tipo de engranaje utilizado en multiplicadores de velocidad que aumenta la velocidad de rotación con un diseño simple y lineal.

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Ratio de conversión

Relación entre la velocidad de rotación del rotor y la velocidad de rotación del generador en un aerogenerador, determina la eficiencia del sistema.

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Velocidad de entrada

Velocidad inicial de rotación del rotor del aerogenerador, determinada por la velocidad del viento.

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Velocidad de salida

Velocidad final de rotación del generador en el tren de potencia del aerogenerador.

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¿Qué ventajas tiene una configuración con dos etapas planetarias y dos etapas paralelas?

Esta configuración permite un ratio de conversión más alto, evitando las etapas paralelas adicionales y permitiendo una velocidad de entrada más baja, lo que optimiza la eficiencia del sistema.

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¿Cómo se aumenta la velocidad en un multiplicador de velocidad con etapas planetarias?

La velocidad se aumenta mediante una serie de engranajes planetarios que aumentan la velocidad de rotación del rotor en etapas progresivas.

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Generador de velocidad fija

Un generador que opera a una velocidad constante, independientemente de la velocidad del viento.

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Sistema 'Active Stall'

Un sistema que utiliza un control de paso variable para regular la velocidad del generador y prevenir sobrecargas.

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¿Cuál es la ventaja de un generador de velocidad fija?

Los generadores de velocidad fija son simples y económicos, pero tienen limitaciones en la curva de potencia a velocidades de viento altas.

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Doble bobinado en un generador

Un diseño de generador que incluye dos bobinados para funcionar como dos generadores independientes con diferentes potencias y velocidades.

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Sistema de paso fijo

Un sistema en el que las palas del rotor no se ajustan, lo que limita la velocidad máxima del generador.

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¿Qué es el 'stall' en un aerogenerador?

'Stall' es un fenómeno que ocurre cuando las palas alcanzan un ángulo de ataque excesivo, perdiendo eficiencia y potencia.

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Generador 'stall'

Un tipo de generador que opera cerca del punto de 'stall' para optimizar la eficiencia a diferentes velocidades de viento.

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Conversión de frecuencia en un estator

Un método para controlar la velocidad del generador añadiendo un convertidor de frecuencia en el estator.

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Máquina de rotor bobinado

Un tipo de generador de inducción similar a la jaula de ardilla, pero con bobinados trifásicos en el rotor en lugar de barras cortocircuitadas. Esto permite controlar la corriente en el rotor.

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Cuerpo de anillos (Slipring)

Un conjunto de anillos rozantes conectados a los bobinados del rotor en una máquina de rotor bobinado. Permiten que la corriente se controle mediante escobillas que rozan los anillos giratorios.

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¿Cómo se controla la corriente en el rotor?

La corriente en los bobinados del rotor se controla mediante la conexión de elementos externos a los anillos rozantes del cuerpo de anillos. La conexión se establece a través de escobillas que rozan los anillos.

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Escobillas

Elementos conductores (filamentos o pastillas de grafito) que rozan los anillos del cuerpo de anillos en una máquina de rotor bobinado, permitiendo la transmisión de corriente.

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Ventajas de la máquina de rotor bobinado

Permite un control más preciso de la corriente en el rotor, lo que se traduce en mayor eficiencia y mejor rendimiento en comparación con la jaula de ardilla.

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Study Notes

Unidad Didáctica 1

  • Nombre: UD01
  • Título: Caracterización de los aerogeneradores
  • Código: FT02
  • Módulo: CFGS Técnico en energías renovables
  • Profesor: Juan Antonio Terrones Ranz
  • Curso: 2023
  • Organización: CPRI FLC
  • Número de versión: 1
  • Fecha de la revisión: Oct-23
  • Contenido de la UD01:
    • Normas de referencia
    • Tipos de aerogeneradores
    • Clases de aerogeneradores
    • Elementos atendiendo al funcionamiento
      • Conjunto rotor-palas
        • Palas
      • Góndola
        • Rodamiento principal
        • Multiplicadora
        • Generador
        • Sistema de Yaw

Normas de referencia

  • Normas ISO: Especifican requerimientos para garantizar la calidad de productos/servicios
  • Normas UNE: Son de carácter nacional, elaboradas por un organismo de normalización nacional
  • Normas ANSI: Estándar americano
  • Normas IEC: Normas del comité electrotécnico internacional, relacionadas con la generación, distribución y consumo de energía eléctrica.

Tipos de aerogeneradores

  • Eje vertical: Rendimiento bajo, poco usado industrialmente
  • Eje horizontal: Tipo más usual hoy en día. Se subdivide en paradigma danés y paradigma multipolo.

Clases de aerogeneradores

  • IEC 61400: Define cuatro clases (I, II, III, especial) basándose en la velocidad media anual del viento (Vave), la velocidad de referencia (Vref), y la intensidad de turbulencia (Iref).
  • Clases: Consideran parámetros específicos para cada clase de viento y de intensidad de turbulencia.
  • Clase especifica: Diseñado para climas extremos (huracanes, ciclones tropicales).

Elementos de aerogeneradores atendiendo a su funcionamiento

  • Rotor y palas: Parte rotativa que transforma la energía cinética del viento en mecánica de rotación
  • Góndola: Contiene mecanismos para la conversión de energía
  • Torre o tubo: Estructura de soporte
  • Sistemas de potencia: Componentes para conversión de energía cinética en eléctrica.

Elementos específicos revisados

  • Palas: Se analizan tipos por su número (mono, bi, tri, multi) y su perfil aerodinámico.
  • Rodamientos: Varias estrategias para su diseño y soporte.
  • Multiplicadoras: Sistemas para elevar la velocidad de giro.
  • Generadores: Tipos de máquinas eléctricas, síncronas y asíncronas.
  • Sistema de Yaw: Mecanismo de giro del rotor para optimizar captación de viento.

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Description

Este cuestionario explora la caracterización de los aerogeneradores, incluyendo sus tipos, clases y elementos que afectan su funcionamiento. También abarca normas de referencia como ISO, UNE, ANSI e IEC. Ideal para estudiantes del módulo de Técnico en energías renovables.

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