Estimación de la distribución de viento en el rotor de aerogeneradores de eje horizontal basada en las cargas medidas en raíz de pala
Fecha
2019Director
Versión
Acceso abierto / Sarbide irekia
Tipo
Trabajo Fin de Grado/Gradu Amaierako Lana
Impacto
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nodoi-noplumx
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Resumen
Los aerogeneradores aprovechan la energía cinética del viento para producir electricidad. De este modo, la distribución del viento incidente sobre el rotor es un
aspecto que condiciona en gran medida la utilidad de estas máquinas. Debido a diferentes factores, el módulo de la velocidad del viento y la dirección del mismo no
es uniforme en toda la superficie del rotor.
Este trabajo ...
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Los aerogeneradores aprovechan la energía cinética del viento para producir electricidad. De este modo, la distribución del viento incidente sobre el rotor es un
aspecto que condiciona en gran medida la utilidad de estas máquinas. Debido a diferentes factores, el módulo de la velocidad del viento y la dirección del mismo no
es uniforme en toda la superficie del rotor.
Este trabajo pretende estimar la distribución de la velocidad de viento, en las
direcciones vertical y horizontal, que incide sobre el rotor de un aerogenerador de
eje horizontal.
Para ello, en lugar de realizar medidas directas del viento en diferentes posiciones
del rotor, se llevarén a cabo medidas indirectas para relacionarlas con la distribución de viento a través de modelos matemáticos. Para realizar dichas medidas se
emplearán galgas extensiométricas situadas en la raíz de las palas del aerogenerador
con las que se medirán deformaciones. A través de modelos estructurales se podŕan
estimar las cargas de flexión que sufren las palas en su raíz. Utilizando a su vez
modelos aerodinámicos de los perfiles de las palas junto con mediciones del ángulo
de pitch y la velocidad angular de las palas, será posible estimar la distribución de
velocidades de viento incidente en el rotor.
La implementación de los modelos matemáticos se realizará con Matlab. Primero
se considerarán múltiples estados del viento para formar un modelo que relacione las
cargas con el campo de viento. Después, con las cargas en las palas generadas por
un estado de viento específico, se estimarán los parámetros que definen ese campo
de viento. [--]
Wind turbines take advantage of the kinetic energy of the wind to generate electricity. In this way, the in-flow distribution at the rotor disk is an important aspect
that conditions the usefulness of these machines. Due to different factors, the wind
speed vector is not uniform over the entire surface of the rotor.
This work aims to estimate the parameters of the wind state, in ve ...
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Wind turbines take advantage of the kinetic energy of the wind to generate electricity. In this way, the in-flow distribution at the rotor disk is an important aspect
that conditions the usefulness of these machines. Due to different factors, the wind
speed vector is not uniform over the entire surface of the rotor.
This work aims to estimate the parameters of the wind state, in vertical and
horizontal directions, that affects the in-flow in a horizontal axis wind turbine.
Instead of making direct measurements of the wind in different positions of the
rotor, an indirect measurement will be carried out to relate the distribution of wind
through mathematical models. We will use strain gauges located at the root of the
wind turbine blades to measure the strain. Through structural models, the bending
loads suffered by the blades at their root can be estimated. Moreover, using aerofoils
with the control of the pitch angle and the angular velocity of the blades, it will be
possible to estimate the in-flow wind states at the rotor.
The implementation of the mathematical models will be done with Matlab. First,
we will consider a multiple wind states to obtain a wind turbine model. After that,
with the blade loads generated by a specific wind state, we will estimate the wind
parameters. [--]
Materias
Aerogenerador,
Turbina eólica,
Pala,
BEM,
Campo de viento,
Estados del viento,
Cargas aerodinámicas,
Perfiles aerodinámicos,
Fuerza de arrastre,
Fuerza de sustentación,
Fuerza de empuje,
Coeficiente de potencia,
Velocidad de arranque,
Velocidad nominal,
Velocidad de parada,
Wind turbine,
Blade,
Rotor,
BEM,
Wind state,
Blade loads,
Airfoils,
Lift force,
Drag force,
Thrust,
Power coefficient,
Cut-in speed,
Rated speed,
Cut-out speed
Titulación
Graduado o Graduada en Ingeniería en Tecnologías Industriales por la Universidad Pública de Navarra /
Industria Teknologietako Ingeniaritzan Graduatua Nafarroako Unibertsitate Publikoan