TEGUCIGALPA MDC, JUEVES 19 DE MARZO DE 2015

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE HONDURAS

FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA MECNICA

MEMORIA CONSTUCTIVA PROYECTO DE GENERACION DE

ENERGIA MEDIANTE AEROGENERADORES

PRESENTADO POR

WILLIAM BONILLA 20093000018

CATEDRTICO

ING. MARCEL ANTONIO CASTILLO

MarcelCastilloNoteNOTA 13/15.

Memoria constructiva

Contenido Memoria constructiva ................................................................................................................... 1

Anlisis de vientos en la zona .................................................................................................... 2

Descripcin del aerogenerador Windspot ................................................................................ 4

Descripcin de las partes del aerogenerador windspot ........................................................... 7

Palas ...................................................................................................................................... 7

Timn de orientacin ............................................................................................................ 7

Paso variable ......................................................................................................................... 7

Generador ............................................................................................................................. 7

Estructuras de apoyo................................................................................................................. 8

Mstil ..................................................................................................................................... 8

Inversor ................................................................................................................................. 8

Maquetas para los laboratorios .................................................................................................... 9

Hampden ................................................................................................................................... 9

Gunt ......................................................................................................................................... 10

De Lorenzo .............................................................................................................................. 11

Tabla comparativa ................................................................................................................... 14

Anlisis de vientos en la zona La siguiente tabla muestra la velocidad media del viento por los ltimos aos y la

potencia probable tomada y provista por el departamento de meteorologa de la UNAH

Velocidades a 10 m de altura

Tabla de

velocidad de

vientos en m/s

vrs

probabilidad de

incidencia

vmedia 2.63358

des. Tpica 0.69035

K 4.28

C 2.893

viento (m/s) prob. pot*prob1 (W/m2)

0.5 0.0047 0.000

1 0.0449 0.028

1.5 0.1616 0.334

2 0.3589 1.758

2.5 0.5367 5.137

3 0.5182 8.570

3.5 0.2883 7.571

4 0.0782 3.064

4.5 0.0083 0.465

5 0.0003 0.021

5.5 0.0000 0.000

6 0.0000 0.000

0.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0 1 2 3 4 5 6

viento en m/s tomado a 10m de altura

MarcelCastilloNoteOrganizar mejor la informacion? Todas la tablas, graficos y imagenes deberan estar numeradas y con leyendas.

MarcelCastilloNoteDond eestan los datos de donde calculo estos valores de probabilidad?

Extrapolando a una altura de 20 metros y tomando una rugosidad de la zona de 0.15

tenemos, tomamos 20 metros ya que el edificio sobre el cual se pretende instalar la

turbina tiene una altura de 15 metros, a esto le sumamos 5 metros que medir el

mstil.

A 20 metros de altura

Tabla de

velocidad de

vientos en m/s

vrs

probabilidad de

incidencia

Con una velocidad media de 2.9 m/s que hay a 20 metros de altura sobre el suelo en

la zona propuesta para la turbina, tenemos la tabla con los siguientes datos.

vmedia 2.92214 des. Tpica 0.76599

k 4.280

c 3.210

viento (m/s) prob. pot*prob1 (W/m2)

0.5 0.0030 0.000

1 0.0289 0.018

1.5 0.1058 0.219

2 0.2476 1.213

2.5 0.4169 3.990

3 0.5053 8.356

3.5 0.4161 10.928

4 0.2110 8.273

4.5 0.0578 3.224

5 0.0073 0.555

5.5 0.0003 0.035

6 0.0000 0.001

0.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0 1 2 3 4 5 6

viento en m/s tomado a 20m de altura

Velocidad viento (m/s) Potencia (kW)

Probabilidad (f) Potencia media (kW)

1.000 0 0.018554789 0

2.000 0 0.166380932 0

3.000 0 0.423728216 0

4.000 0.2245869 0.339886186 0.076333985

5.000 0.71867808 0.050991495 0.03664647

6.000 1.48227354 0.000593013 0.000879008

total 1.000134631 0.113859462

Tendremos una potencia media de 0.11kw ya que el aerogenerador no trabaja a

velocidades debajo de 3m/s.

La turbina propuesta para este proyecto es una turbina windspot de 7.5 kw por tener:

Alabes ajustables

Mejor operacin con vientos fuertes

Poco mantenimiento requerido

Resistencia a la corrosin

Emisin de poco ruido

Diseo simple industrial

Descripcin del aerogenerador Windspot

A continuacin se presenta la ficha tcnica del aerogenerador

Datos: Resultados:

Velocidad media (m/s)

= 2.92213879 Velocidad media en el rotor (m/s)

= 3.24

Weibull K = 4.28040358 Weibull C = 3.56

Altitud (m) = 20 Factor de correccin por

densidad = 0%

Coeficiente Rugosidad

= 0.150 Potencia media entregada (kW) = 0.11

Altura anem. (m) = 10 Energa diaria (kWh) = 2.7

Altura torre (m) = 20 Horas equivalentes ao (hrs) = 133

Factor de Turbulencia

= 10.0% Porcentaje de tiempo de

operacion = 39.1%

MarcelCastilloNoteCuanto es la cantidad de energia en kWh/ao que se podra generar.

MarcelCastilloNoteQue puede concluir de los valores obtenidos? La turbina se aprovechara?

potencia 7.5 kw a 200rpm

dimetro del rotor 6.3m

velocidad de arranque 3m/s

velocidad nominal 12m/s

Peso 420 kg

longitud 4m

produccin anual estimada

11900-24200 kwh

emisiones de CO2 ahorradas

7730-15700 kg

Tipo rotor horizontal a barlovento

generador sncrono de imanes permanentes; 3 fases, 24-48-110-220 v a 50/60hz

orientacin sistema pasivo: timn de orientacin

control de potencia sistema de paso variable pasivo, centrifugo y amortiguado (diseo patentado)

transmisin directa

Freno elctrico

controlador opcin de conexin a red y para carga de bateras

inversor eficiencia de 95%; algoritmo MPPT

Ruido 45 dB(A) a 60m de distancia y vientos a 8m/s

proteccin anti-corrosin diseo totalmente sellado+ cataforesis+ anodizado+ pintura resistente a uv

Torre 16 y 18m; con un sistema hidrulico o mecnico de abatimiento

diseo segn norma IEC61400-2

Curva de

potencia

del aerogenerador windspot 7.5 kw

Curva de

produccin

anual del

aerogenerador

windspot de

7.5kw

Descripcin de las partes del aerogenerador windspot

Palas La aerodinmica de las palas de windspot permite que el aerogenerador comience a

producir energa con velocidades de viento muy bajas, a partir de 2,5m/s fabricadas

con resina de polister y fibra de vidrio, utilizando la tecnologa RTM, que ya se usa en

las grandes turbinas. Se consiguen unos componentes que anan una gran resistencia

mecnica y ligereza.

Timn de orientacin

Fabricado en una sola pieza, teniendo en cuenta su diseo desde un punto de vista

aerodinmico y esttico. Consigue una ptima relacin entre la agilidad y la suavidad

en la respuesta ante cambios en la direccin del viento, optimizando los tiempos de

produccin de energa.

Paso variable El paso variable es un mecanismo pasivo que utiliza la fuerza centrfuga producida por

el giro del aerogenerador para cambiar el ngulo de ataque de las palas, que se

adaptan en un movimiento sincronizado a la fuerza del viento. Gracias al paso variable

se evita un exceso de revoluciones que daara el generador y se logra que el

Windspot siga trabajando a su mximo rendimiento incluso con altas velocidades de

viento.

Generador Rotor de imanes permanentes con elevado nmero de polos para disminuir a 250 rpm

la velocidad de rotacin nominal. Esta lenta velocidad de rotacin disminuye

considerablemente las cargas mecnicas y las emisiones de ruido, las cuales son un

aspecto a evaluar por parte de la normativa actual. Su bajo par de arranque le permite

trabajar a velocidades del viento de 3m/s. las bajas revoluciones de traducen en

menos ruido sin afectar a la produccin de energa. Se consigue adems reducir la

fatiga de los materiales y el riesgo de sufrir averas.

Estructuras de apoyo

Mstil Este mstil de 6 metros est diseado para ser transportado con un coche normal, el

mstil de 6 metros se divide en dos partes siendo la parte ms larga para el transporte

de 3 metros de longitud, que la mayora de los bastidores de techo del vehculo puede

acomodar. Se suministra para construir el mstil, excepto los agujeros y el cemento.

2 x 3 metros de tubera especialmente hecha de acero galvanizado dispuestos a

asumir nuestra gama de turbinas de viento

2 x cables de acero galvanizado de 3 mm de 15 metros de eslora

2 x cables de acero galvanizado de 3 mm de 10 metros de largo

1 x placa de base cuadrada pintada de negro 50cm de lado.

8 x Tipo tensores

16 x Abrazaderas de cable de acero

4 x Guas de plstico

8 x Bridas para cables

4 x Tornillos de acero del suelo (anclajes tipo)

Para flexibilidad el mstil se puede utilizar con tres o cuatro lneas de vientos.

Los cuatro anclas de acero se colocan en hoyos profundos de 50cm a 4,5 metros del

centro del mstil y llenos de cemento, la placa base tiene que sentarse sobre una

base cuadrada de 60 cm de lado de cemento y un espesor de 5 cm o ms.

Vista superior y frontal de la instalacin del mastil.

Inversor El inversor es un aparato que convierte la energa producida de alterna a continua y en

una frecuencia adecuada para que sea posible su inyeccin a la red se a elegido un

inversor de marca Yaskawa modelo V1000 que trabaja en rangos de 5.5kw a 7.5kw

400v 3hp

Cdigo de compra 23628

Numero de parte: CIMR-VC4A0018FAA

Tiempo de entrega 2 semanas

Precio: 7,902.90 lempiras (347.00 euros)

Maquetas para los laboratorios

Hampden

El modelo Hampden H-WPG-1B generador de potencia de viento a

sido diseado para proveer al estudiante, el entendimiento bsico

de cmo funciona un generador de viento como una fuente alterna

de energa. Este sistema consiste en una fuente de energa, un

generador de AC, un panel de control con una batera interna y una

base de ensamblaje.

Descripcin del modelo Hampden H-WPG-1B generador de

potencia de viento va a suplir a la fuente de viento que operara la

turbina de viento. La salida de la turbina de viento es utilizada para

cargar una batera de 12 VDC montada dentro del panel de control,

la salida del generador cargara

la batera dependiendo en el

estatus de la batera, si la

batera esta completamente

descargada toda la carga del

generador ira hacia la batera.

La fuente de viento consiste en

un ventilador dentro de una

caja de hierro que produce una

alta velocidad de viento, el

ventilador puede ser ajustado

en diferentes posiciones para

demostrar los efectos de las

direcciones del viento. Ofrece

una caja de metal para

seguridad.

Gunt

La parte experimental est destinada para que se use a la

estimulacin de sus propios experimentos. Sin embargo las leyes

siempre se pueden demostrar.

En este experimento,

el circuito del

generador de viento

est cargado con un

resistor

continuamente

variable, esto

investiga como la

potencia elctrica

depende del

generador de viento.

De Lorenzo

Este entrenador permite a los alumnos estudiar las funciones y las operaciones

de una turbina elica moderna simulando los efectos de la fuerza del viento en

el sistema. Este sistema opera a travs de una mquina brushless y el software

de simulacin y la fuente de alimentacin doble del motor de induccin permite

n un estudio prctico y eficaz.

Vista de maqueta DL WPP

El entrenador tiene una estructura modular que proporciona a profesores y estu

diantes con una gran flexibilidad en el estudio de los temas relacionados y dura

nte la ejecucin de los experimentos.

El entrenador est completo con un software multimedia interactivo para permiti

r la ejecucin del setup de los experimentos, as como la visualizacin y gestin de los datos recogi

dos a travs de PC.

La unidad de control de este entrenador permite controlar y gestionar un

a velocidad variable de la doble alimentacin del generador asncrono. Graci

as a esta unidad de control es posible simular y estudiar los principios de funcio

namiento de este tema.

Esta unidad de control permite un anlisis terico de los temas siguientes:

La operacin del generador asncrono de doble alimentacin;

El interruptor de alimentacin integrado para activar el generador en lnea;

Potencia reactiva y activa, control de frecuencia y voltaje;

Sincronizacin de red.

Este entrenador se completa con su software que puede controlar y establecer l

as diversas operaciones del sistema, con este software se puede ajustar la velo

cidad del viento y examinar los efectos sobre las funciones operativas de una in

stalacin elica real. Otra caracterstica importante de este software es la capa

cidad de controlar, configurar y visualizar los datos.

En concreto, con este software se pueden realizar las siguientes actividades:

Medicin, clculo y representacin grfica de muchos parmetros de funcionamiento mecnico y elctrico.

Seleccin de los valores de setpoint de potencia reactiva y activa.

Definicin y simulacin de energa elica y perfiles.

Setup de experimentos interactivos.

Los valores y los grficos pueden ser memorizados.

Las instrucciones de los experimentos se pueden ver directamente desde el software.

Posibilidad de imprimir documentos para facilitar la impresin en papel de las instrucciones de los experimentos con soluciones.

Con este entrenador se pueden realizar los siguientes experimentos:

Estudio del funcionamiento de una turbina elica moderna.

Relacin entre un sistema de control de paso y el viento.

Anlisis de los parmetros mecnicos de un generador de induccin.

Anlisis de los parmetros elctricos de un generador de induccin.

Mtodo de arranque de una planta elica.

DFIG generador de induccin de doble alimentacin.

Con los mdulos opcionales se pueden realizar tambin:

Experimentos sobre el Fault Ride Through

DE LORENZO

DL WPP potencia

DL 2108T26

MOTOR BRUSHLESS con CONTROLADOR

1 1kw

DL 1022 motor asncrono trifsico de anillos

1 1.1kw

DL 1013A

BASE 1

DL 2108

TALSW MODULO DE ALIMENTACIN TRIFSICA

1

DL 2109T29

medidor de energa trifsica 2

DL 2108T27

GENERADOR ASINCRONO DE DOBLE ALIMENTACION

1

DL 2108T28

inverter para motores trifsicos de induccin

1 1.5kw

DL 2108T02

INTERRUPTOR DE POTENCIA 3

DL 2108T15

REL COMBINADO DE SOBRECORRIENTE Y FALLA DE TIERRA

1

DL HUBRS485F

HUB PARA COMUNICACION MODBUS

1

DL SCADA2

SOFTWARE SCADA 1

DL 1080TT

TRANSFORMADOR TRIFSICO 1

DL 1155WPP

juego de cables 1

DL PCGRID

ORDENADOR PERSONAL ALLINONE

1

DL PRGRID

TOMA MULTIPLA DE 16A CON 5 TOMAS SCHUKO

2

Tabla comparativa

hampden GUNT DE LORENZO

tunel de viento

unidad de control

DL WPP

cdigo del producto

H-WPG-1B datos varan

entrada elctrica

120V AC 230V trifsico

salida de energa

bateras de 12VAC 2 focos como cargas elctricas 12VDC 55W/cu

dimensiones

55H*60W*30D L*W*H 2610*870*1645mm

L*W*H 1520*790*1760mm

sistema de seguridad

completamente cerrado para seguridad

control numrico

anlogo digital

estructura movible

potencia 120watts

MarcelCastilloNoteCaul es la mejor opcion de maqueta?, Que practicas se pueden desarrollar?

Falta mediciones, presupuestos, planos de implantacion y dimensiones de la turbina, asi como los anexos con las fichas tecnicas.