Unidad Didáctica 1 - Aerogeneradores
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Questions and Answers

¿Cuál es la función principal de las palas en un aerogenerador?

  • Reducir la resistencia del viento en la estructura
  • Transportar la energía cinética del viento en energía mecánica de rotación (correct)
  • Transformar la energía mecánica en energía eléctrica
  • Aumentar la velocidad del viento para un mejor rendimiento

¿Por qué la mayoría de los aerogeneradores modernos utilizan tres palas?

  • Por razones estéticas y de diseño
  • Porque son más fáciles de fabricar
  • Para optimizar el espacio en la construcción
  • Para evitar desequilibrios y sobrecargas (correct)

¿Qué aspecto es crucial en la construcción de las palas de un aerogenerador?

  • La selección de materiales livianos
  • El diseño simplificado para fácil mantenimiento
  • El tamaño y la forma de la base
  • La precisión en peso, perfil y rigidez (correct)

¿Qué tipo de aerogenerador se prefieren para construir bujes más pequeños?

<p>Aerogeneradores de tres palas (A)</p> Signup and view all the answers

¿De cuál área se obtiene el principal conocimiento para la aerodinámica de las palas de aerogeneradores?

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

¿Cuál es otra forma de llamar a la máquina que tiene conexión en el rotor y en el estator?

<p>Generador de inducción de doble alimentación (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el principal objetivo de la máquina de doble alimentación?

<p>Interponer resistencia en paralelo con las fases del rotor (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué elemento se incorpora para controlar la frecuencia en el rotor?

<p>Variador de frecuencia (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué es el sistema 'back to back' en el contexto de esta máquina?

<p>Un variador de frecuencia conectado entre red y rotor (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el primer paso en el proceso de generación de la onda senoidal necesaria?

<p>Rectificar la onda de red (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de arranque se menciona para limitar los consumos de arranque y acoplamiento?

<p>Arranque estrella-triángulo (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué componente se utiliza para generar una onda senoidal a la frecuencia necesaria después de rectificar?

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

¿Cuál es un efecto de controlar la frecuencia en el rotor?

<p>Controlar la velocidad de rotación (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal de los sistemas de frenado por fricción en una nacelle?

<p>Mantener frenada y posicionada la nacelle (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué rol juegan los muelles en los frenos de fricción?

<p>Comprimir para ejercer fuerza de frenado (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué componente se coloca en la tapa de los frenos de fricción para reducir la fricción?

<p>Un disco de nylon (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se llaman los resortes que se colocan de forma concéntrica alrededor de la corona de giro?

<p>Spring packets (A)</p> Signup and view all the answers

En ausencia del electro freno, ¿qué puede mover el conjunto de la nacelle?

<p>La fuerza motriz de las reductoras (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué ocurre con los muelles al girar la nacelle?

<p>Vibran reduciendo la fuerza ejercida (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué sucede si los frenos de fricción están instalados pero no hay electro freno?

<p>La fuerza motriz puede mover el conjunto (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la relación entre los frenos de fricción y el disco de nylon en el sistema?

<p>El disco de nylon disminuye la fricción con los muelles (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué se debe añadir a los monopala para equilibrar las fuerzas y mantener la inercia?

<p>Un contrapeso (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el principal problema de los bipala en términos de equilibrio?

<p>Momentos de desequilibrio (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué incremento de eficiencia se obtiene al pasar de 3 a 4 palas en aerogeneradores?

<p>1% (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de pala permite variar el ángulo de ataque en aerogeneradores?

<p>Pala de paso variable (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué clase de aerogenerador es designada como 'especial' según la norma IEC 61400?

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

¿Cuál es una característica de la clase tropical de aerogeneradores?

<p>Afectada por ciclones y huracanes (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se diferencia el sistema de pala de stall del sistema de control de pitch?

<p>Por el método de despliegue (C)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de pérdida se emplea como freno en los dos sistemas de pala?

<p>Pérdida aerodinámica (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la finalidad principal de los aerogeneradores?

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

¿Qué elemento es fundamental en el conjunto rotor-palAs de un aerogenerador?

<p>Las palas (A)</p> Signup and view all the answers

En el funcionamiento de un aerogenerador, ¿qué función tiene la multiplicadora?

<p>Incrementar la velocidad de rotación del generador (A)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre las clases de aerogeneradores es incorrecta?

<p>Todos son iguales en cuanto a su eficiencia (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué función cumple el generador dentro de un aerogenerador?

<p>Convierte energía mecánica en energía eléctrica (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué elemento de un aerogenerador proporciona soporte estructural y permite el movimiento?

<p>El mástil (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué aspecto es crítico para el diseño de las palas de un aerogenerador?

<p>Deben tener un perfil aerodinámico eficiente (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cómo se puede clasificar un aerogenerador según su principio de funcionamiento?

<p>Por el tipo de rotor que emplea (C)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es la función principal de la multiplicadora en un parque eólico?

<p>Elevar la velocidad de giro del rotor a la del generador (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué característica del diseño de la V90 3MW es mencionada como problemática?

<p>Las altas cargas axiales y radiales que soporta (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es el número habitual de pares de polos en los generadores utilizados en turbinas eólicas?

<p>2 o 3 pares de polos (D)</p> Signup and view all the answers

¿Qué significa la relación de transmisión en el contexto de los parques eólicos?

<p>El índice de conversión de vueltas entre el eje lento y el eje rápido (B)</p> Signup and view all the answers

¿Cuál es una de las características de la configuración del eje en la V90 2MW?

<p>Está soportado por un rodamiento acoplado a un eje concéntrico (A)</p> Signup and view all the answers

¿Qué tipo de cargas enfrentan comúnmente las turbinas eólicas como la V 90?

<p>Cargas radiales y axiales (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué problema surge debido a la complejidad en el diseño de la configuración mecánica de la V90?

<p>Complicaciones en la elección del rodamiento (B)</p> Signup and view all the answers

¿Qué velocidad de sincronismo es común en generadores con 2 o 3 pares de polos?

<p>1000 rpm o 1500 rpm (D)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Monopala aerogenerador

Aerogenerador con una sola pala. Requiere contrapeso para equilibrio, pero tiene menor rendimiento.

Bipala aerogenerador

Aerogenerador con dos palas. Sufre desequilibrios que provocan vibraciones.

Incremento de palas (3 a 4)

Aumenta el coeficiente de potencia máximo en un 1%. No justifica el coste extra.

Aerogeneradores de paso fijo (stall)

Aerogeneradores con palas fijas que usan la pérdida aerodinámica como freno.

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Aerogeneradores de paso variable (pitch)

Aerogeneradores con palas que giran para variar el ángulo de ataque y regular la potencia.

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Pérdida aerodinámica

Proceso usado para frenar aerogeneradores en ambos tipos de palas.

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Clase de aerogenerador

Clasificación de aerogeneradores basada en la IEC 61400, considerando diferentes tipos de viento y turbulencia.

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Clase tropical de aerogenerador

Diseño para climas extremos con ciclones y huracanes, según norma IEC 61400.

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Aerogeneradores

Dispositivos que convierten la energía cinética del viento en energía eléctrica.

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Tipos de aerogeneradores

Clasificación de aerogeneradores según su diseño y características, por ejemplo, según el número de palas.

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Conjunto rotor-palas

Parte del aerogenerador que capta la energía eólica y la traslada al eje.

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Palas

Componentes del rotor que interactúan con la corriente de viento para generar fuerza.

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Góndola

Estructura que aloja los elementos mecánicos y eléctricos críticos del aerogenerador.

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Rodamiento principal

Componente crítico que permite la rotación suave del eje del rotor en la góndola.

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Generador

Componente para convertir la energía mecánica en energía eléctrica.

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Aerogenerador tripala

El tipo más común de aerogenerador. Tiene tres palas colocadas a 120º para lograr equilibrio mecánico, evitando sobrecargas o inestabilidades, a diferencia de los modelos con una o dos palas.

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¿Por qué se utilizan tres palas?

Las tres palas se colocan a 120º para asegurar un equilibrio óptimo, evitando problemas de sobrecargas o desequilibrios que podrían surgir con una o dos palas. Esto permite un funcionamiento más estable y eficiente.

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Aerodinámica de las palas

El diseño de las palas se basa en la aerodinámica, similar a las alas de los aviones o las aspas de los motores turbohélice, para optimizar la captura del viento y la generación de energía.

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Importancia de la precisión en las palas

Las palas deben tener una precisión milimétrica en peso, perfil y rigidez para evitar desequilibrios. Un pequeño error puede afectar el rendimiento y la estabilidad del aerogenerador.

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Eje hueco

Un tipo de eje que tiene un hueco interno, usado en algunos diseños de aerogeneradores para soportar componentes como la multiplicadora.

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Relación de transmisión

La relación entre la velocidad de giro del rotor y la velocidad de giro del generador en un aerogenerador.

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Velocidad de sincronismo

La velocidad a la que el generador debe girar para generar corriente eléctrica.

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Multiplicadora

Un dispositivo mecánico que aumenta la velocidad de giro del rotor para que coincida con la velocidad del generador.

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¿Cuál es la función principal de la multiplicadora?

La multiplicadora aumenta la velocidad de giro del rotor para que coincida con la velocidad de sincronismo del generador, permitiendo la generación de energía eficiente.

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¿Qué concepto define la relación de velocidades en la multiplicadora?

La relación de transmisión define la relación entre la velocidad del rotor y la velocidad del generador en la multiplicadora, es decir, la proporción por la que se multiplica la velocidad.

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Rodamiento

Un componente que reduce la fricción durante la rotación de un eje, permitiendo un movimiento suave.

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Eje principal

Un eje central que conecta el rotor con la multiplicadora en un aerogenerador.

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Generador de inducción de doble alimentación (DFIG)

Un tipo de generador que tiene conexiones tanto en el rotor como en el estator, lo que le permite ser controlado de forma independiente.

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¿Cómo se controla la velocidad en un DFIG?

La velocidad se controla variando la frecuencia del rotor mediante un sistema back to back, que rectifica la corriente de la red y la convierte en corriente con la frecuencia deseada.

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Sistema back to back

Un sistema electrónico que conecta un variador de frecuencia a la red y al rotor, permitiendo controlar la frecuencia del rotor y por lo tanto la velocidad del generador.

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Rectificador en el sistema back to back

Convierte la corriente alterna de la red en corriente continua, creando un bus de corriente continua.

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Inversor en el sistema back to back

Genera una corriente alterna con la frecuencia deseada a partir del bus de corriente continua, alimentando al rotor.

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Arranque estrella-triángulo

Un método utilizado para limitar el consumo durante el arranque del motor, conectando las bobinas del estator en estrella durante el arranque y luego en triángulo una vez que ha alcanzado una velocidad determinada.

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Control de la resistencia en el rotor

Se utiliza para controlar y limitar el arranque del generador DFIG

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Ventajas de los generadores DFIG

Permiten un control preciso de la velocidad y la potencia, y son relativamente eficientes. Además, son robustos y fáciles de mantener.

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Frenos de fricción

Anillos con muelles alrededor de un piñón que se comprimen para frenar la nacelle. La fricción se reduce con un disco de nylon. Al rotar la nacelle, los muelles vibran y permiten el movimiento.

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Spring packets

Conjunto de muelles que se colocan en sectores concéntricos alrededor de la corona de giro para frenar la nacelle, similar a los frenos de fricción.

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¿Cómo funcionan los frenos de fricción y los spring packets?

Ambos sistemas funcionan utilizando muelles para crear fricción y frenar la nacelle. Los frenos de fricción utilizan un anillo de muelles y un disco de nylon, mientras que los spring packets utilizan paquetes de muelles colocados en sectores.

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Nacelle

La estructura que alberga los componentes mecánicos y eléctricos del aerogenerador, incluyendo los frenos de fricción y los spring packets.

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¿Qué componentes se utilizan en el frenado de una nacelle?

Los sistemas de frenado de una nacelle suelen utilizar frenos de fricción, spring packets, y electro-frenos de los motores.

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Función de los frenos de fricción - spring packets

Estos sistemas actúan como un freno de seguridad para la nacelle, evitando movimientos no deseados. Su función es mantener la nacelle en posición incluso en ausencia de los electro-frenos.

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Importancia de los frenos de fricción - spring packets

Si un aerogenerador se ve afectado por una falla en los electro-frenos, los frenos de fricción y los spring packets son fundamentales para evitar que continúe girando y provoque un accidente.

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¿Qué pasaría si los frenos de fricción y los spring packets fallaran?

Si fallaran, la nacelle podría girar sin control, lo que podría causar un grave accidente. Se buscaría otras estrategias para controlar el movimiento de la nacelle en caso de falla de los sistemas de frenado.

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Study Notes

Unidad Didáctica 1 (UD01) - FT02: Caracterización de los Aerogeneradores

  • Código: UD01
  • Código del Proyecto: FT02
  • Título: Caracterización de los Aerogeneradores
  • Código: 0683
  • Título del Módulo: Gestión del montaje de parques eólicos
  • Título del Curso: CFGS Técnico en Energías Renovables
  • Profesor: Juan Antonio Terrones Ranz
  • Año: 2023
  • Centro: CPRI FLC

Contenido de la UD01 - FT02

  • 1. Normas de Referencia:

    • Se diferencia entre normas internacionales (ISO), nacionales (UNE), y americanas (ANSI).
    • También se describen las normas IEC relacionadas con la electricidad.
    • Se especifica que las normas UNE-IEC combinan normas nacionales e internacionales.
    • Se menciona la norma UNE IEC 61400 como norma para aerogeneradores.
  • 2. Tipos de Aerogeneradores:

    • Se clasifican en aerogeneradores de eje vertical y horizontal.
    • Los aerogeneradores de eje vertical tienen un rendimiento bajo y se usan poco actualmente.
    • Los aerogeneradores de eje horizontal son los más comunes.
    • Dentro de los de eje horizontal, se mencionan el paradigma danés (multipolo) como paradigma dominante.
  • 3. Clases de Aerogeneradores:

    • La IEC 61400 define cuatro clases de aerogeneradores (I, II, III, y especial).
    • Cada clase se caracteriza por valores de velocidad media (Vave), velocidad de referencia (Vref), y velocidad tropical (Vref,T).
    • Estos valores se relacionan con la intensidad de turbulencia.
  • 4. Elementos de Aerogeneradores atendiendo a su principio de funcionamiento:

    • Se divide en cuatro conjuntos principales: rotor y palas, góndola, torre, y sistemas de potencia.
    • Se detallan los elementos de cada conjunto:
      • Conjunto rotor-palas: Hub, palas.
      • Góndola: Rodamientos, multiplicadora, generador, sistemas auxiliares, y sistemas de potencia.
      • Torre o tubo: Estructura de soporte.
      • Sistemas de potencia: Mecanismos para la conversión de energía.
  • 4.1. Conjunto rotor-palas:

    • Descripción del Hub como elemento de unión de las palas al tren de potencia.
    • Las palas, también llamadas "ámaras", convierten la energía eólica en energía mecánica rotacional.
    • Se explican las consideraciones para el diseño del Hub (resistencia, equilibrio).
    • Se mencionan los parámetros de las palas: tipo, forma, material, número de palas y orientación.
  • 4.2. Góndola:

    • Se describen varios tipos de ejes soportados por rodamientos.
    • Se explica cómo los rodamientos, la multiplicadora y el generador trabajan en conjunto para la conversión de la energía del viento.
  • 4.2.1. Rodamiento principal:

    • Descripción de diferentes configuraciones de rodamientos en sistemas de aerogeneradores.
  • 4.2.2. Multiplicadora:

    • Se describe la función de la multiplicadora para elevar la velocidad de giro del rotor.
    • Tipos de configuraciones de cajas de multiplicadoras.
    • Se explican las consideraciones para la elección del tipo de multiplicadora, como la frecuencia y el ratio de conversión.
  • 4.2.1. Generador:

    • Diferencias entre generadores sincrónicos y asíncronos.
    • Explicación de los tipos de generadores para aerogeneradores (asíncronos de jaula de ardilla y síncronos).
    • Tipos de sistemas de control (ej. soft-starter)
  • 4.2.2. Sistema de yaw:

    • Función para orientar el rotor para maximizar la potencia.
    • Tipos de sistemas: hidráulicos y de fricción.
    • Componentes del sistema (ej. un motor acoplado a un piñón para girar el sistema y reductoras para ajustar la velocidad)

Otros temas relevantes

  • Normas de Referencia: Se explicitan diferentes tipos de normas: ISO, UNE, ANSI, IEC.
  • Tipos de Aerogeneradores: Se resumen los tipos de aerogeneradores: eje vertical y eje horizontal, y diferencias entre las configuraciones.
  • Clases de Aerogeneradores: Se explican las 4 clases de aerogeneradores según IEC 61400 (I, II, III y especial).
  • Elementos de aerogeneradores: Se describe en detalle cada elemento.
  • Características de las palas: Se describen las configuraciones de las palas (mono, bi o tri-pala).
  • Diferencias entre los Elementos: Se detalla la función de cada elemento y sus características clave.

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Quiz Team

Description

Este cuestionario cubre la caracterización de los aerogeneradores según la Unidad Didáctica 1 del curso de CFGS Técnico en Energías Renovables. Se explorarán las normas de referencia, los distintos tipos de aerogeneradores y su clasificación. Es una excelente oportunidad para poner a prueba tus conocimientos en el área de energías renovables.

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