21/08/0921/08/09 11Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

OBJETIVO OBJETIVO

analizar y diseñar sistemas de controlanalizar y diseñar sistemas de control

21/08/0921/08/09 22Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

IMPORTANCIA DEL CONTROL AUTOMÁTICOIMPORTANCIA DEL CONTROL AUTOMÁTICO

21/08/0921/08/09 Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales 33

MODELADO DEL SISTEMA DE CONTROL DE MODELADO DEL SISTEMA DE CONTROL DE VELOCIDAD DEL ROTORVELOCIDAD DEL ROTOR

21/08/0921/08/09 44Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

En el servomecanismo el En el servomecanismo el servomotor, consta de un servomotor, consta de un amplificador de potencia amplificador de potencia que alimenta un motor de que alimenta un motor de C.C controlado por el C.C controlado por el inducido [ARMADURA]. inducido [ARMADURA]. Este motor, a través de un Este motor, a través de un tren de engranajes, mueve tren de engranajes, mueve el eje controlado, que el eje controlado, que consta de un volante de consta de un volante de inercia. Para controlar inercia. Para controlar dicho sistema se dispone de dicho sistema se dispone de 2 sensores, un 2 sensores, un potenciómetro acoplado al potenciómetro acoplado al eje controlado y un eje controlado y un dinamoatcómetro dinamoatcómetro [TACOGENERADOR] [TACOGENERADOR] sobre el eje del motor. sobre el eje del motor.

21/08/0921/08/09 55Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

MODELADO DEL SISTEMA DE POSICIÓNMODELADO DEL SISTEMA DE POSICIÓNA= ganancia del amplificadora de A= ganancia del amplificadora de

potenciapotencia

R= Resistencia del inducido del R= Resistencia del inducido del motormotor

Kp= constante del motorKp= constante del motor

Ke: constante eléctrica del motorKe: constante eléctrica del motor

n: relación de reducción n: relación de reducción

Bm= f= Fricción viscoso sobre el Bm= f= Fricción viscoso sobre el eje del motor eje del motor

Kθ= inercia total referida al eje del Kθ= inercia total referida al eje del motormotor

Kw= constante del Kw= constante del dinamotacometrico a lado al eje dinamotacometrico a lado al eje del motordel motor

21/08/0921/08/09 66Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

21/08/0921/08/09 77Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

21/08/0921/08/09 88Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

21/08/0921/08/09 99Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

SustentaciónSustentación Fijándose en la animación del perfil Fijándose en la animación del perfil

cortado (sección transversal) del ala de cortado (sección transversal) del ala de un avión. La razón por la que un un avión. La razón por la que un aeroplano puede volar es que el aire que aeroplano puede volar es que el aire que se desliza a lo largo de la superficie se desliza a lo largo de la superficie superior del ala se mueve más superior del ala se mueve más rápidamente que el de la superficie rápidamente que el de la superficie inferior. inferior.

Esto implica una presión más baja en la Esto implica una presión más baja en la superficie superior, lo que crea la superficie superior, lo que crea la sustentaciónsustentación, es decir , la fuerza de , es decir , la fuerza de empuje hacia arriba que permite al avión empuje hacia arriba que permite al avión volar.volar.La sustentación es perpendicular a la La sustentación es perpendicular a la

dirección del vientodirección del viento. .

21/08/0921/08/09 1010Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

Pérdida de sustentaciónPérdida de sustentación

La sustentación del ala va de La sustentación del ala va de hecho a aumentar, pero en el hecho a aumentar, pero en el dibujo puede verse que, de dibujo puede verse que, de repente, el flujo del aire de la repente, el flujo del aire de la superficie superior deja de estar superficie superior deja de estar en contacto con la superficie del en contacto con la superficie del ala. ala.

21/08/0921/08/09 1111Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

21/08/0921/08/09 1212Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

DIRECCION DEL VIENTODIRECCION DEL VIENTO

21/08/0921/08/09 1313Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

21/08/0921/08/09 1414Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

DISPOSITIVOS DE ORIENTACIÓN.

El aerogenerador deberá estar siempre situado en la dirección en la cual la velocidad del viento sea mayor. Para conseguirlo existen

diversos métodos, unos más sencillos, normalmente mecánicos y otros más sofisticados en los cuales se aplican elementos activos (servomotores, etc).

En aerogeneradores de pequeña potencia, la solución más adecuada es la denominada por aleta estabilizadora, la cual situada en

la parte posterior del aerogenerador, consigue que si las palas no están bien orientadas, la propia acción del viento sobre la aleta haga que el aerogenerador gire hacia la orientación correcta.

21/08/0921/08/09 1515Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

Actualmente, la orientación cara al viento de la góndola en los Aerogeneradores se realiza mediante una veleta electrónica. Esta veleta que va colocada en la parte superior trasera del aerogenerador sobre un eje perpendicular a él, envía una señal digital al control que será de distinto valor (1,0) según la veleta esté desorientada en un sentido de giro o en el otro, con respecto al eje longitudinal de la góndola. En el momento que el sistema de control recibe dicha señal durante un tiempo mínimo, libera el freno de giro de la góndola, que está compuesto normalmente por varias pinzas hidráulicas de muelles colocadas sobre un disco situado en la parte interior de la góndola y concéntrico al rodamiento de la corona, entonces ordena comenzar el proceso de orientación a un motorreductor que gira sobre la corona dentada. Normalmente la presión del freno hidráulico del sistema de orientación no se libera totalmente con el fin de evitar arrastres no deseados de la góndola con vientos altos.

21/08/0921/08/09 1616Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

Control de pequeños aerogeneradores

Se utilizan en sistemas aislados de la red eléctrica. La mayorparte de los aerogeneradores en el mercado son aerogeneradoresde eje horizontal a barlovento, si bien existen modeloscomerciales en el mercado de eje horizontal a sotavento, así

comode eje vertical Solavent, Windside).

Normalmente no disponen de multiplicadora, siendo la unióndirecta del rotor con el generador. Generalmente se utilizanalternadores de imanes permanentes de 4 a 10 polos (Bergey,Westwind, Proven, LMW).

En el rango de 3 a 30 Kw a veces se utilizan generadores deinducción (Australian Energy 5 kW, Wenus Inventus,Vergnet). 21/08/0921/08/09 1717Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

Sistema de regulación de velocidad

La norma UNE-EN 61400-2 (Seguridad de los aerogeneradores pequeños) indica textualmente:

“Deben utilizarse uno o más sistemas de protección si es necesario para mantener el aerogenerador dentro de los límites de diseño. En particular, deben existir medios disponibles para prevenir que se supere la velocidad límite de rotación de cálculo”.

Existe una gran variedad de soluciones utilizadas para regular la potencia y la velocidad de giro en los pequeños aerogeradores. Entre ellas estan:

21/08/0921/08/09 1818Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

Sin regulación. En la que el aerogenerador se diseña para poder soportar las cargas que se produzcan en todas las condiciones de operación, incluidas las velocidades de giro que puedan presentarse en funcionamiento en vacío.

•Regulación por desorientación, en el que el eje del rotor está desalineado con el plano horizontal respecto a la dirección del viento incidente. Existen distintas soluciones para que se produzca esta desorientación del rotor, si bien la más utilizada es mediante un diseño en el que el centro de empuje del rotor no queda alineado con el centro de rodamiento de orientación.

•Regulación por cabeceo, similar al anterior, pero en el que la desalineación se produce en el plano vertical.

•Regulación por cambio de paso. Similar al utilizado en los aerogeneradores más grandes, aunque en su mayoría se utilizan sistemas de cambio de paso pasivos, en los que la variación del ángulo de ataque de las palas se produce mediante sistemas centrífugos. Actualmente se ensayan soluciones en las que se eliminan los rodamientos en el encastre de las palas diseñando la raíz de la pala con baja resistencia a torsión, lo que permite que las cargas que actúan sobre la pala sean capaces de producir giro de la misma sobre su eje.

21/08/0921/08/09 1919Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

SISTEMA DE CONTROLSISTEMA DE CONTROL

ELEMENTOS ACTUADORES:ELEMENTOS ACTUADORES: Contactor para conexión de generador a red Contactor para conexión de generador a red

eléctricaeléctrica Contactor de alimentación de motor, giro a Contactor de alimentación de motor, giro a

izquierdas de la torre.izquierdas de la torre. Contactor de alimentación de motor, giro a Contactor de alimentación de motor, giro a

derechas de la torre.derechas de la torre. Freno hidráulico del rotor.Freno hidráulico del rotor. Bomba del sistema hidráulico.Bomba del sistema hidráulico. Sistema de refrigeración de Góndola.Sistema de refrigeración de Góndola.21/08/0921/08/09 2020Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

ELEMENTOS SENSORES:ELEMENTOS SENSORES:

Tacómetro, medida de velocidad de giro del Tacómetro, medida de velocidad de giro del generador.generador.

Sensor de movimiento de giro a izquierdas de la torre.Sensor de movimiento de giro a izquierdas de la torre. Sensor de movimiento de giro a derechas de la torre.Sensor de movimiento de giro a derechas de la torre. Sensor de máxima vibración de la torre.Sensor de máxima vibración de la torre. Sensor de temperatura máxima en el generador.Sensor de temperatura máxima en el generador. Sensor de presión mínima en el sistema hidráulicoSensor de presión mínima en el sistema hidráulico Sensor de presión máxima en el sistema hidráulicoSensor de presión máxima en el sistema hidráulico Pulsador de orden para la conexión del aerogenerador Pulsador de orden para la conexión del aerogenerador

a la red.a la red. Pulsador de orden para la desconexión del Pulsador de orden para la desconexión del

aerogenerador a la red.aerogenerador a la red.

21/08/0921/08/09 2121Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

21/08/0921/08/09 2222Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

ANEXO 1: ESCALA BEAUFORT DE LA FUERZA DE VIENTO

No. m/s EFECTOS DEL VIENTO SOBRE LA TIERRA

NOMBRE DEL VIENTO

0 0-0.5 Calma, el humo se eleva verticalmente Calma

1 0.6-1.7 La dirección del viento es mostrada por la desviación de la vertical del humo, no indican las veletas

Brisa

2 1.8-3.3 Se siente el viento en la cara, susurro de las hojas, las veletas se mueven.

Flojito

3 3.4-5.2 Constante movimiento hojas y ramitas, las banderas ligeras flotan extendidas.

Flojo

4 5.3-7.4 Levanta polvos y papeles, mueven ramas pequeñas. Bonancible

5 7.5-9.8 Pequeños árboles se cimbrean Fresquito

6 9.9-12.4 Mueve ramas de árboles grandes, silbaEn alambres, difícil uso de paraguas

Fresco

7 12.5-15.2 Mueve árboles enteros. Dificultad al caminar Muy fresco

8 15.3-18.2 Arranca ramitas, difícil caminar Frescachón

9 18.3-21.5 Arranca tejas, chimeneas Duro

10 21.6-25.1 Arranca árboles de raíz, construcciones Muy duro

11 25.2-29 Muchos daños Huracanado

12 29 o más Muchos daños, ciclones Huracán21/08/0921/08/09 2323Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

EVIDENCIA ECOLOGICA DEL LUGAR

21/08/0921/08/09 2424Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

EVIDENCIA ECOLOGICA DEL LUGAR

21/08/0921/08/09 2525Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

21/08/0921/08/09 2626Profesor:Ing. Jorge Lema MoralesProfesor:Ing. Jorge Lema Morales