Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Indice de contenidos
Partes principales de la turbina eólica
Torre de turbina eólica
La torre es una parte muy importante de la turbina eólica que soporta todas las demás partes. No solo sostiene la turbina, sino que la eleva a una altura suficiente para que las puntas de sus palas estén a una altura segura durante la rotación. No solo eso, tenemos que mantener la altura de la torre, para que pueda recibir un viento lo suficientemente fuerte. La altura de la torre depende en última instancia de la capacidad de potencia de las turbinas eólicas. La torre de las turbinas en las centrales eólicas comerciales suele oscilar entre los 40 metros y los 100 metros. Estas torres pueden ser torres tubulares de acero, torres de celosía o torres de concreto. Usamos una torre de acero tubular para una gran turbina eólica. Normalmente se fabrican en un tramo de 30 a 40 metros de longitud.
Cada sección tiene bridas con agujeros. Estas secciones se unen mediante pernos de tuerca en el sitio para formar una torre completa. La torre completa tiene una forma ligeramente cónica para proporcionar una mejor estabilidad mecánica. Montamos una torre de celosía mediante diferentes miembros de acero o ángulos o tubos GI. Todos los miembros están atornillados o soldados para formar una torre completa de la altura deseada. El costo de estas torres es mucho menor que el de la torre tubular de acero, pero estéticamente no se ve tan bien como la torre tubular de acero. Aunque el transporte, el montaje y el mantenimiento son bastante fáciles, se evita el uso de la torre de celosía en las plantas de turbinas eólicas modernas debido a su aspecto estético. Existe otro tipo de torre que se utiliza para pequeñas turbinas eólicas, y esta es la torre de postes arriostrados. La torre de postes guiados es un solo poste vertical sostenido por un tipo cableado desde diferentes lados. Debido a la cantidad de cables de sujeción, es difícil acceder al área de la base de la torre. Por eso, evitamos este tipo de torres en el ámbito agrícola.
Existe otro tipo de torre de turbina eólica que se utiliza para plantas pequeñas, y esta es una torre de tipo híbrido. La torre de tipo híbrido también es una torre de tipo arriostrado, pero la única diferencia es que en lugar de usar un solo poste en el medio, usa una torre de tipo celosía delgada y alta. La torre de tipo híbrido es híbrida de tipo de celosía y torre de tipo arriostrado.
Góndola de aerogenerador
La góndola es una gran caja o quiosco que se encuentra en la torre y alberga todos los componentes de una turbina eólica . Alberga un generador eléctrico, un convertidor de potencia, una caja de cambios, un controlador de turbina, cables, un motor de guiñada.
Palas de rotor de turbina eólica
Las palas son las principales partes mecánicas de una turbina eólica. Las palas convierten la energía eólica en energía mecánica utilizable. Cuando el viento golpea las palas, las palas giran. Esta rotación transfiere su energía mecánica al eje. Diseñamos las palas como alas de avión. Las palas del aerogenerador pueden tener entre 40 y 90 metros de largo. Las palas deben ser lo suficientemente fuertes mecánicamente para soportar fuertes vientos incluso durante la tormenta. Al mismo tiempo, las palas de la turbina eólica deben hacerse lo más ligeras posible para facilitar la rotación suave de las palas. Para eso, hacemos las palas con capas de fibra de vidrio y fibra de carbono sobre refuerzo sintético.
En una turbina moderna, normalmente se instalan tres palas idénticas en un cubo central mediante tornillos de tuerca. Cada una de las palas idénticas está alineada a 120 ° entre sí. El proceso hace una mejor distribución de la masa y le da al sistema una rotación más suave.
Eje de turbina eólica
El eje conectado directamente al buje es un eje de baja velocidad. Cuando las cuchillas giran, este eje gira con las mismas rpm que el cubo giratorio. Acoplamos este eje directamente al generador eléctrico en el caso de un generador de baja velocidad. Pero en la mayoría de los casos, el eje principal de baja velocidad está engranado con un eje de alta velocidad a través de una caja de cambios. De esta forma, las palas del rotor transfieren su energía mecánica al eje que finalmente entra en un generador eléctrico.
Caja de cambios
La turbina eólica no gira a alta velocidad, sino que gira suavemente a baja velocidad. Pero la mayoría de los generadores eléctricos requieren una rotación de alta velocidad para generar electricidad al nivel de voltaje deseado. Por lo tanto, debe haber algún arreglo de multiplicación de velocidades para lograr la alta velocidad del eje del generador. La caja de cambios de la turbina eólica hace esto. La caja de cambios aumenta la velocidad a un valor mucho más alto. Por ejemplo, si la relación de la caja de cambios es 1:80 y si las rpm de un eje principal de baja velocidad son 15, la caja de cambios aumentará la velocidad del eje del generador a 15 × 80 = 1200 rpm.
Generador
El generador es un dispositivo eléctrico que convierte la energía mecánica recibida del eje en energía eléctrica. Normalmente, utilizamos generadores de inducción en aerogeneradores modernos. Anteriormente, los generadores síncronos eran populares para este propósito. Generador de CC de imán permanente también utilizado en algunas turbinas eólicas. La velocidad del eje se puede aumentar utilizando el conjunto de la caja de cambios, pero no podemos hacer que la velocidad del eje sea constante. Puede haber una fluctuación en la velocidad del eje, ya que depende de la velocidad del viento. Entonces, la velocidad del rotor también varía. Esta variación afecta la frecuencia, voltaje de la energía eléctrica generada. Para superar estos problemas, normalmente usamos un generador de inducción para este propósito.
Porque el generador de inducción siempre produce energía eléctrica sincronizada con la red conectada independientemente de la velocidad del rotor. Si usamos el generador síncrono trifásico, primero rectificamos la potencia de salida a CC y luego la convertimos a CA del voltaje y frecuencia deseados usando un circuito inversor. Debido a que la energía alterna generada por el generador síncrono no es constante en voltaje y frecuencia, más bien varía con la velocidad del rotor. Porque, por la misma razón, en algunos casos usamos un generador de CC para ese propósito. En estos casos, la potencia de CC de salida del generador se invierte a CA del voltaje y la frecuencia deseados, antes de alimentarla a la red.
Convertidor de poder
Debido a que el viento no siempre es constante, el potencial eléctrico generado por un generador no es constante, pero necesitamos un voltaje muy estable para alimentar la red. Un convertidor de potencia es un dispositivo eléctrico que estabiliza la tensión de salida alterna transferida a la red.
Controlador de turbina
El controlador de turbina es una computadora (PLC) que controla toda la turbina. Arranca y detiene la turbina y ejecuta el autodiagnóstico en caso de cualquier error en la turbina.
Anemómetro
Mide la velocidad del viento y pasa la información de velocidad al PLC para controlar la potencia de la turbina.
Veleta de viento
Detecta la dirección del viento y pasa la dirección al PLC, luego el PLC mira las palas de tal manera que corta el viento máximo.
Pitch Drive
Los motores de impulsión de tono controlan el ángulo de las palas cada vez que cambia el viento; hace girar el ángulo de las palas para cortar el viento máximo, lo que se denomina cabeceo de las palas.
Unidad de guiñada
Las palas y otros componentes de la turbina eólica están alojados en una góndola, siempre que se produzca algún cambio en la dirección del viento, la góndola debe mirar en la dirección del viento para extraer la máxima energía del viento. Para este propósito, se utiliza un motor para girar la góndola. Está controlado por un PLC que utiliza la información de la veleta para detectar la dirección del viento.
