Actualmente, se observan distintas necesidades por parte de la industria en el dise\u00f1o de aerogeneradores. Los nuevos dise\u00f1os est\u00e1n orientados a conseguir mayor rendimiento energ\u00e9tico, menores costes de energ\u00eda anual producida y de implantaci\u00f3n, reducci\u00f3n de cargas, aumento de fiabilidad\u2026<\/p>\n
El estudio aerodin\u00e1mico es esencial para lograr estos objetivos, por lo que la calidad del aerogenerador depender\u00e1 en gran medida de la capacidad predictiva de las herramientas que se utilizan para su dise\u00f1o y an\u00e1lisis, siendo imprescindible resolver los problemas que plantea la f\u00edsica del problema y crear un modelo que responda a las expectativas de simulaci\u00f3n num\u00e9rica. Para ello es necesario disponer de datos experimentales que validen los modelos de c\u00e1lculo.<\/p>\n
En el caso de los experimentos en campo, es necesario usar una instrumentaci\u00f3n cara, que debe estar expuesta a la intemperie durante largos per\u00edodos de tiempo y en condiciones de ensayo no controladas. Los ensayos en t\u00fanel de viento presentan condiciones de trabajo bien definidas, elemento necesario para validar los modelos de c\u00e1lculo. El problema es que apenas se dispone de datos experimentales que provengan de ensayos de aerogeneradores lo que no permite realizar estudios exhaustivos sobre distintos perfiles de pala en condiciones de funcionamiento poco analizadas como un amplio rango de n\u00fameros de Reynolds, de \u00e1ngulos de ataque y de \u00e1ngulos de calado.<\/p>\n
Para resolver esta problem\u00e1tica, el Intituto Nacional de T\u00e9cnica Aeroespacial ha desarrollado un prototipo demostrador capaz de adaptar su funcionamiento a distintos modos de operaci\u00f3n con el objeto de abaratar los costes de ensayos, ya que posibilita la prueba de palas con diversos perfiles y configuraciones para obtener sus coeficientes globales de trabajo.<\/p>\n
Los ensayos realizados sobre distintos perfiles permitir\u00e1n una aproximaci\u00f3n computacional y experimental que consiga validar las herramientas de c\u00e1lculo y estudiar problemas particulares de investigaci\u00f3n de alto nivel, como son la actuaci\u00f3n de perfiles a bajo n\u00famero de Reynolds y sus caracter\u00edsticas a altos \u00e1ngulos de ataque, los modelos de estimaci\u00f3n de p\u00e9rdidas en punta de pala y el efecto de aumento de la sustentaci\u00f3n y retraso en la entrada en p\u00e9rdida debido a la rotaci\u00f3n. Esto evitar\u00e1 la dispersi\u00f3n que se produce en los resultados dependiendo del modelo utilizado.<\/p>\n
La validaci\u00f3n de las herramientas de c\u00e1lculo y la posibilidad de realizar ensayos de distintas configuraciones, permite, adem\u00e1s, abordar uno de los grandes problemas de la industria de aerogeneradores de gran potencia en la actualidad, el escalado de palas para la optimizaci\u00f3n del dise\u00f1o aerodin\u00e1mico.<\/p>\n
En cuanto al equipo, el prototipo est\u00e1 compuesto de un buje de eje horizontal de0.12 mde di\u00e1metro preparado para funcionar con tres palas (tripala) con un di\u00e1metro total de rotor inferior a1,4 m. Adem\u00e1s, est\u00e1 equipado con la instrumentaci\u00f3n necesaria para la obtenci\u00f3n de la curva caracter\u00edstica y los coeficientes globales (coeficiente de par mec\u00e1nico y coeficiente de potencia mec\u00e1nica) para diferentes reg\u00edmenes de giro del rotor y en funci\u00f3n de la velocidad de la punta de la pala.<\/p>\n
El eje de aerogenerador est\u00e1 conectado a un motor el\u00e9ctrico situado en el extremo opuesto al rotor. Este motor el\u00e9ctrico junto con un sistema de control asociado, tienen como misi\u00f3n mantener constante el r\u00e9gimen de giro del aerogenerador durante los ensayos, siendo doble la funci\u00f3n del motor, al actuar como motor o como freno, dependiendo de la energ\u00eda extra\u00edda o comunicada del viento del t\u00fanel en cada momento. Cuando el motor impulsa el rotor total o parcialmente, tanto el par como la potencia ser\u00e1n negativos.<\/p>\n
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El medidor de par y el encoder se encuentran intercalados en el eje del aerogenerador con objeto de proporcionar simult\u00e1neamente la medida de par mec\u00e1nico y r\u00e9gimen de giro (rpm) en el eje del aerogenerador. El ensayo en vac\u00edo (sin palas ni viento en el t\u00fanel) permite determinar el par resistivo (rozamiento de rodamientos) con el objetivo de restar el valor obtenido a las medidas de par obtenidos durante el ensayo. El calado de las palas debe ser variable con el objetivo de probar distintas configuraciones de \u00e1ngulo de pitch.<\/p>\n
El eje del rotor va alojado en el eje horizontal del aerogenerador, el cual est\u00e1 soportado por un m\u00e1stil cil\u00edndrico vertical que se apoya en una torre de celos\u00eda, la cual tiene una altura necesaria para elevar el eje del rotor a la altura del eje del t\u00fanel.<\/p>\n
Los ensayos realizados sobre el prototipo de aerogenerador instrumentado se realizan en el t\u00fanel de viento del INTA. Este t\u00fanel se caracteriza por ser de circuito cerrado con opci\u00f3n de c\u00e1mara de ensayos abierta o cerrada, de secci\u00f3n rectangular de 2,8 x 1,9 m2<\/sup>. El flujo continuo de aire es impulsado hasta 50 m\/s por un ventilador accionado por un motor el\u00e9ctrico de 480 kW.<\/p>\n Esta instalaci\u00f3n permite realizar, adem\u00e1s de los expuestos anteriormente, distintos ensayos\u00a0 como la visualizaci\u00f3n del flujo en la superficie del perfil realizado mediante aceites (oil film) y pinturas fluorescentes que proporcionan informaci\u00f3n del patr\u00f3n de flujo sobre dicha superficie (desprendimiento, burbujas,\u2026); los ensayos de medidas de presi\u00f3n alrededor del perfil para determinar experimentalmente la distribuci\u00f3n del coeficiente de presi\u00f3n Cp, sobre la superficie del perfil y calcular los coeficientes de sustentaci\u00f3n, resistencia y momento; el m\u00e9todo \u00f3ptico de visualizaci\u00f3n de flujo PIV (Particle Image Velocimetry)<\/strong> para medir la velocidad a partir del desplazamiento en el tiempo de las part\u00edculas sembradas en el fluido estudiado; y la visualizaci\u00f3n mediante inyecci\u00f3n de humo aguas arriba del rotor para obtener informaci\u00f3n cualitativa del flujo en la estela del rotor del aerogenerador cuando se encuentra inmerso en la corriente de viento del t\u00fanel.<\/p>\n \u00a0![\"\"](\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2013\/04\/Imagen22.png\" "\\"Imagen2\\"")
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