18/06/2013 - Medidas de perfil de presión en palas de aerogeneradores

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El campo de la energía eólica se ha convertido en pocos años en una realidad para obtener electricidad a gran escala usando una fuente limpia e inagotable como es el viento. Localizadas las ubicaciones idóneas para un parque eólico, surgen muchos frentes de investigación para optimizar el rendimiento en la obtención de electricidad a partir de la energía cinética del viento. Una de ellas está relacionada con la forma y posición de las palas del aerogenerador. Para obtener la máxima eficiencia, las palas del aerogenerador necesitan ser optimizadas en forma y ángulo de ataque, para lo cual se desarrollan tareas de investigación y desarrollo en aerodinámica tanto en túneles de viento a escala como en ensayos de campo en aerogeneradores reales. Los escaners electrónicos de presión de Scanivalve son ideales para estudios de mejora aerodinámica a partir de medidas de presión de múltiples puntos alrededor de la pala.

Los escaners de presión se han usado durante años en túneles de viento para realizar estudios sobre modelos a escala del álabe. Puede utilizarse el modelo ZOC33 de 64 canales de presión. Sin embargo, en los últimos años los fabricantes de aerogeneradores han comenzado a realizar investigaciones en campo situando los escaners dentro del álabe en diferentes puntos en toda su longitud y en movimiento.

Scanivalve a través de se representante Instrumentps de Medida, S.L. ofrece dos alternativas, el sistema completo DSA3217 compuesto de 16 canales de presión, multiplexor electrónico y sistema de adquisición todo en uno; o el escaner miniatura ZOC33 con 64 canales de presión y sistema de adquisición remoto E-RAD4000. Otros escaners de menor número de canales están disponibles dependiendo del número de puntos de medida requeridos. Se registran presiones en tiempo real a diferentes ángulos de ataque, a diferentes velocidades de viento y en cualquier condición meteorológica. Estos ensayos se llevan a cabo durante 24 horas los 7 días de la semana durante meses.

Todos los escaners de presión Scanivalve incorporan una válvula neumática de calibración, que permite al usuario purgar las líneas de entrada de presión para eliminar efectos de condensación que afectarían las medidas de forma adversa. El usuario puede purgar las entradas según sea necesario mientras el aerogenerador está en marcha. Por otro lado, cuando las palas del aerogenerador no giran por falta de viento o están bloqueadas en modo seguro, el usuario puede realizar una corrección de cero en todos los sensores de presión mediante un comando software. Esta corrección puede tardar unos 10 segundos.

Se utilizan tubitos flexibles para llevar los puntos de medida al escaner de presión situado dentro del álabe. La localización de los escaners es crítica para obtener buenos resultados. Deben situarse lo más próximo posible al buje del aerogenerador para minimizar la fuerza centrífuga sobre ellos al rotar. Cerca del buje deben posicionarse de modo que los diafragmas de los sensores de presión en el escaner estén paralelos a la dirección de rotación en linea con el eje de perfil aerodinámico (ver figura inferior), y de esa manera los diafragmas no se vean influenciados por la fuerza centrífuga. La gravedad también debe tenerse en cuenta al corregir datos. Las fuerzas gravitacionales se suman a las medidas según el álabe asciende y se restan a la medida cuando desciende.

Escaners de presión disponibles

Los escaners de presión pueden configurarse para adquirir datos desde 1 Hz a 625 Hz por canal. El modelo de escaner a utilizar depende del espacio disponible y del tipo de ensayos a realizar. Todos los sistemas incorporan comunicación Ethernet TCP/IP y proporcionan lecturas en unidades de ingeniería corregidas en temperatura.

- El modelo DSA3217 fué desarrollado por Scanivalve especialmente para aplicaciones en aerogeneradores. Este modelo especial G tiene un conector Ethernet robusto tipo bayoneta. Con 16 canales de presión por escaner y comunicación Ethernet 10baseT, pueden situarse varios DSA3217 en un álabe transmitiendo datos independientes en paralelo. La máxima velocidad de muestro es de 500Hz por canal.

- Cuando hay espacio limitado y se requieren medidas en muchos puntos, la elección lógica es la combinación de los escaners ZOC33 con el sistema de adquisición E-RAD4000. Cada ZOC33 contiene 64 sensores de presión y puede alojarse en una unidad controlada en temperatura modelo ZOCTCU64. Pueden usarse hasta 8 escaners ZOC33 en un E-RAD4000 permitiendo un total de 512 canales. El sistema E-RAD4000 es compacto, usa tecnología DSP y comunica via Ethernet 100baseT. Puede instalarse en el álabe con los escaners ZOC y proporcionar datos en tiempo real. La máxima velocidad de lectura es de 625 Hz por canal.

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